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IP-Distribution

HbbTV-Gerät mit Mediathek

Heute werden Medieninhalte zusätzlich zum traditionellen Rundfunk über das Internet verbreitet. Mediatheken und Live-Events werden neben Internet-fähigen Fernsehgeräten (HbbTV) auch für den PC, Smartphones und Tablets zur Verfügung gestellt. Dazu werden die Standards DVB, H.264/AVC, H.265/HEVC HE/AAC, MP4-ISO und HTML5/MSE genutzt. Der Transport erfolgt als Download, Pseudo-Streaming oder Live-Streaming mittels verschiedener Protokolle (RTP, RTMP/E, HTTP). Engpässe zum Teilnehmer werden durch Load-Balancing und Caching von Content Delivery Network Providern (CDN) im Backbone oder durch Client-basierte Transportverfahren wie Adaptive Streaming (MPEG-DASH, HDS, HLS) ausgeglichen.

Um den Aufwand einer optimalen Aufbereitung der Fernseh- und Radioproduktionen für die Vielzahl verbreiteter Endgeräte in Grenzen zu halten müssen Geräte-übergreifende, interoperable Kodier-Profile gefunden werden, die den bestmöglichen Kompromiss aus Qualität und technischer Reichweite darstellen. Das IRT arbeitet hierzu mit Endgeräte- sowie Encoder Herstellern sowie CDN- und Cloud-Anbietern zusammen und bietet herstellerübergreifende und öffentlich zugänglichen End-to-End-Tests an. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen zur Unterstützung der Fortschreibung des Formatkatalogs der ARD und auch zur Einführung neuer Technologien wie MPEG-DASH Livestreaming für HbbTV oder 360° Audio- und Videostreaming.

Dabei stehen die Hersteller-übergreifende Interoperabilität für eine maximale Reichweite verbreiteter Endgeräte bei gleichzeitig hoher AV-Qualität der Netzanbindungen beim Zuschauer steht’s im Vordergrund.

AV-Streaming Testportal

Ab sofort bietet das IRT eine umfangreiche Sammlung an Test-Audio und Videostreams mit verschiedenen Medien-Kodierprofilen für PCs, Smartphones, Tablet-PCs und HbbTV-Geräten.

Hier geht es zum Testportal http://avtest.irt.de

In einer benutzerfreundlichen Oberfläche werden für verschiedene Anwendungsfälle (Testcases) als Progressive Download oder adaptiv für MPEG-DASH, Apple HLS und Adobe HDS in verschiedenen Kodierungen (H.264, H.265, HE/AAC, E/AC3), Containerformaten (MP4, MPEG-TS) und Auflösungen (SDTV, HDTV, UHD, 576i, 720p, 1080i, 1080p, 50Hz…) bereitgestellt.

Somit besteht eine einfache Möglichkeit für Rundfunkanstalten, Hersteller, Dienstanbieter und interessierte Benutzer die Wiedergabefähigkeiten ihrer vernetzten Endgeräte mit unterschiedlichen AV-Kodierungen zu testen. Über die Benutzeroberfläche (UI) können alle wichtigen Kodierparameter der verschiedenen Varianten zum selben Inhalt eingesehen und verglichen werden. Das responsive UI für mobile Endgeräte und den PC ermöglicht darüber hinaus zur Bewertung der Interoperabilität im jeweiligen Browser hinsichtlich bestimmter Kodierparameter die Auswahl mehrerer, webbasierter Mediaplayer (JWplayer, VideoJS, Flowplayer…). Für den Testcase „IRT Referenzclips 10min“ wurden spezielle Testsequenzen erzeugt, die eine einfache Sichtprüfung wichtiger Kriterien wie Safe Area, Framerate, Interlaced Modes, Timecode, Overscan, Audio-Kanalbelegung usw. zu der vorliegenden Übertragungskette ermöglichen. Die hierin vorliegenden Streams spiegeln unter anderem die in der ARD jeweils gültigen Kodiervorgaben der Mediatheken wieder. Da einige Testcases laufend aktualisiert werden und die verfügbaren Parameterprofile absichtlich die Fähigkeiten vieler Endgeräte übersteigen, sind auch fehlgeschlagene Wiedergabeversuche als Testergebnis zu betrachten.

Bei Fragen zu den Encodings, zur Nutzung der Applikation oder wenn Sie bei der Konfiguration Ihres eigenen Streamingdienstes unsere Unterstützung benötigen, freuen wir uns über Ihre Anfrage.

Wir danken hiermit unter anderem den Entwicklern der freien Software, die beim Encoding für die meisten Testcases zum Einsatz kommt: GPAC MP4box, VideoLAN x264, ffmpeg, x265, DASH.js, MediaInfo, BITMOVIN und video.js. Mit der Zusammenarbeit des IRT mit Romain Bouqueau von GPAQ steht nun eine HbbTV 1.5-konforme Segmentierung für MPEG-DASH in MP4box zur Verfügung.

Benutzung
Benutzung

Datenschutzkonforme Qualitätsmessung mit Argos

Über die Mediatheken der Rundfunkanstalten werden täglich eine große Anzahl von Audio- und Videoinhalten über das Internet verbreitet. Um eine Qualitätssicherung und technische Verbesserung der ausgelieferten Inhalte zu gewährleisten, entwickelt das IRT derzeit das System Argos. Dieses Werkzeug ermöglicht es die Wiedergabequalität im Endgerät zu erfassen, um die technische Auslieferung der Inhalte zu überprüfen. So werden beispielsweise fehlerhafte Inhalte oder Probleme bei der Verbreitung erkannt, um die Auslieferungsqualität zu verbessern. Argos ist plattformübergreifen, vom Smartphone bis zum HbbTV-Fernsehgerät einsetzbar und ermöglicht die Analyse aller gängigen Streaming-Formate, egal ob Live- oder Abrufnutzung. Darüber hinaus entspricht Argos den geltenden Datenschutzrichtlinien in Deutschland und Europa. Das bedeutet, dass keine personenbezogenen Daten erhoben, gespeichert oder verarbeitet werden und somit die persönlichen Daten der Nutzer zu jederzeit geschützt sind.

Webcasting

Im Bereich Webcasting untersucht das IRT den Einfluss verschiedener Mechanismen auf die Qualität von audiovisuellen Inhalten bei Streaming und Podcast. Unsere Untersuchungen betrachten insbesondere neue Codecs und den Einfluss von Transport- und Anwendungsschichten auf die Übertragung. Durch Empfehlungen zu Kodierungs- und Transportparametern kann die technische Qualität beim Empfänger entscheidend beeinflusst werden. Vorschläge für die Praxis sollen den Anbietern helfen, die Produktion von Internetangeboten zu optimieren.

Qualitätssicherung bei Audio- und Videoangeboten im Web
Audiovisuelle Inhalte können im Internet nur mit sehr begrenzter Bandbreite übertragen werden. Das erfordert zumeist eine Komprimierung der Daten, die mit Qualitätsverlusten verbunden ist.

Bei der Komprimierung wird die Qualität von Audio und Video in Streaming-Anwendungen (z.B. MPEG-4, H.264, Apple QuickTime, RealNetworks, Windows Media) von vielen unterschiedlichen Faktoren beeinflusst. Ganz besonders kommt es auf die Effizienz des gewählten Encoders und Decoders sowie den Inhalt der zu kodierenden Sequenzen an. Sequenzen, die viel Bewegung und Details enthalten, erfordern eine höhere Datenrate als Sequenzen mit ruhigem und gleichmäßigem Inhalt. Wird das komprimierte audiovisuelle Signal anschließend über Internet übermittelt, kommen Übertragungsfehler wie Paketverlust, Jitter, Verzögerung und Paketverwürfelung hinzu.

Mit AIDA und VIDA hat das IRT eine Möglichkeit geschaffen, verschiedene Codecs bei unterschiedlichen Referenzinhalten und bei den gängigen Datenraten miteinander zu vergleichen.

Untersuchungen zu Multicast
Die Experten des IRT untersuchen auch den Einfluss von Übertragungen im Multicast auf die Qualität von Audio und Video bei aktuellen Streaming-Anwendungen.

Eine herkömmliche Datenübertragung im Internet findet zwischen zwei Punkten statt, dem Sender und dem Empfänger. Sollen nun viele Daten, wie sie beispielsweise bei einer Live-Videoübertragung anfallen, über das Internet verteilt werden, so werden viele Einzelverbindungen als Unicast aufgebaut und dieselben Daten auf langen Teilstücken mehrfach im Netz übermittelt. Geeigneter wäre es in diesem Fall jedoch, die Daten nur einmal als Multicast an die Gruppe der interessierten Empfänger zu senden.

Beim Multicast werden die Daten erst an den Verzweigungsstellen (Routern) im Netz kopiert und dann an die einzelnen Empfänger weitergeleitet. Diese Technik ist gerade für breitbandige Anwendungen interessant. Die verbindungslose Übertragung über das RTP/UDP-Protokoll kann allerdings nicht direkt gewährleisten, dass alle IP-Pakete beim Empfänger eintreffen. Auch Rückmeldungen über die Anzahl der Clients und deren Qualität an den Diensteanbieter müssen anders realisiert werden als im Unicast-Fall.

Einfluss des Netzwerkes
Die herkömmliche Übertragung von Audio/Video-Daten über das Internet erfolgt nach dem „best-effort“-Prinzip. Das bedeutet, es kommt nur darauf an, alle Pakete von einem Sender zu einem Empfänger zu transportieren. Für viele Dienste ist es jedoch nicht entscheidend, dass alle Daten übertragen werden. Bei einer Videoübertragung ist es beispielsweise weitaus wichtiger, dass die Pakete zu einem bestimmten Zeitpunkt beim Empfänger eintreffen.

Die wichtigsten „Quality of Service“-Parameter (QoS) sind Verzögerung, Jitter und Paketverlust. Im Falle der Audio/Video-Übertragung ist die zeitliche Verzögerung der wichtigste Parameter, insbesondere wenn zwei Quellsignale synchronisiert werden müssen oder eine Live-Sendung übertragen wird. Paketverluste hingegen wirken sich besonders stark auf die Audio- und Videoqualität aus.

Ihre Ansprechpartner

Alexander Erk
Sachgebietsleiter
Head of Department
Tel. +49 (0)89 32399-282
Martin Schmalohr
Tel. +49 (0)89 32399-225