MOD在2018世足賽Live轉播的優勢。

 ◎ 前言 ◎   

許多家庭購買大型電視，卻還看著上個世紀的畫質！世足賽在Internet上的各轉播平台卡到不行，畫質還以為自己在看油畫！螢幕太大還看得到鋸齒的邊線。雖然在各大行動平台也能夠收視，或者用點電腦瀏覽網頁，但是效果慘不能賭，網路上罵聲連連。此時此刻，HEVC 與 Multicast 的優勢就出來了，本文來為大家解析平平是串流，MOD為甚麼會有這麼大的不同！為能達到最佳壓縮品質，有些結果還真的與一般大眾的直覺不盡相同。

1. 何謂群播(multicast)？

對岸也有翻譯作多播，有很多人把群播跟廣播搞混了，群播簡單說，就是對於相同的即時頻道內容，設計良好的群播骨幹網路，只會存在一份串流，而單播(unicast)與廣播卻是N份串流。若有著極優秀的multicast骨幹網路，這也包含支援multicast與IGMP的高效能路由器，就算100萬用戶同時收看世足賽，骨幹只要一份流量。如果是單播呢? 這幾天在Internet收視ELTA LIVE直播的慘劇還記得嗎？油畫看到飽，卡彈吃到飽！

2. IPTV為何多採用UDP協定？

在IPTV的應用上，第一個講究的是real time，整個對於網路或者封包的傳輸條件與品質要求是不同，比如說一邊使用FTP或HTTP抓取一般資料檔，第一講求的是正確性，其次才是速度，所以需要使用TCP這種較嚴謹的傳輸協定。而即時性的IPTV串流呢？比如說現在正在轉播棒球比賽，投手投出去一顆球，這個封包剛好掉包了，這時播放器就以馬賽克(或者開個玩笑，就是某種魔球的方式呈現)，為甚麼封包不重傳呢？這種與時間有關的Payload，就算重新傳送，由於應該播放的時間已經過去了，所以重新傳送正確的封包是沒有意義的，因此只要使用協定較簡單的UDP就可以達到這個目的，只要管一直送就好了。

3. RTP與RTSP是一樣的嗎？

這在資訊學院的多媒體通訊課程中有教到，該課程著重於protocol與系統架構的介紹，很大一段時間在講RTP(Real-time Transport Protocol)，RTP與RTSP(Real Time Streaming Protocol)是不同的兩個協定，雖然名字很像，都是跟串流有關，RTSP是屬於應用層協定，格式有一點像HTTP，是用來對於多媒體傳輸時，控制快倒轉與暫停與重播，您可以當作是一種網路遙控器協定。RTP的中文資料很少，但是光相關的RFC資料就滿多的，RTP夾在UDP與其上payload的一層協定，主要是用來輔助UDP在多媒體通訊上的應用，但是實際上應用在商轉系統時，也可以選擇不要RTP。

4. 傳輸率足夠，串流就會順嗎？

並不一定，決定觀看品質與網路的穩定性也有關係，不穩定的傳輸品質，有一個名字叫做抖動(jitter)，一對夫婦平均有兩顆睪丸，也就是前一秒鐘可能傳輸15Mbps的資料，下一秒傳輸5Mbps，雖然品質還是平均10Mbps，但是這對於某些系統而言，就是一種嚴重的抖動，嚴重的抖動很可能因為播放的資料來不急送到，產生播放品質劣化。抗抖動可以採用較大的暫存緩衝區來解決，但是這表示開始播放時，會有較大的延遲出現，這在轉台或切換節目時，使用者的等待感受是不好的。MS在數年前就有IPTV產品囉，叫MSTV，還運用了不少嶄新技術。例如對抗節目轉台延遲方面，就使用短暫TCP資料提供資料。

5. 何謂HEVC？

HEVC是視訊壓縮標準的一種，講到視訊壓縮，就不能不講到線性轉換，線性轉換是線性代數課程的一部分，常常聽到JPEG、MPEG、MPEG2，都使用離散餘弦轉換(Discrete Cosine Transform)，在佐以其他編碼技術，可以將影像壓縮到很小，所以沒有線性代數，就沒有線性轉換，沒有線性轉換，就沒有DVD，沒有DVD就沒有這麼多迷片了，大家看呀，線性代數多重要呀，誰說數學沒有用的。

為甚麼視訊壓縮使用到線性轉換？這個轉換有一個很大的特性，就是轉過去可以轉回來，也就是有DCT就iDCT，我這樣寫大家就懂了。

iDCT(DCT(X)) = X

線性轉換只是將一組正交基底變換成另一組正交基底，轉換前後，純量加法與乘法不變。多項式函數，這個函數空間使用一組基底，三角函數，另外一個函數空間使用另一組基底，在函數空間做變化，只是換了一組基底。

但是裡面這個DCT(X)呢？學問都在這裡面，經過DCT後，由Time Domain轉換到Frequency Domain後，資料量會集中在離散餘弦轉換後的低頻部分，然後呢，如果我們將高頻的地方，選擇性丟掉的話，以陣列型式來表達的話，就是一個稀疏陣列，這個步驟也叫做量化，JPG、VCD、DVD、AVC、HEVC等等主要的失真就在這個量化的丟棄動作，然後只儲存低頻的數值，在iDCT轉換回去，圖片或者影像的畫素還是很接近的說。

● 使用DCT的優點

- 轉換只使用純量加法與乘法，容易使用DSP實現並加速。
- 轉換後大部份的值往低頻移動。
- 離散餘弦變換的去相關性還相當不錯。

這就是視訊壓縮的基礎，也是迷片的基礎。有迷片看，要感謝數學家。

HEVC是H.264/MPEG-4 AVC的繼任者，的壓縮方法也是類似，但更吹毛求疵許多，這部分我還沒有深入研究，但在K完兩本MPEG2 Spec跟一本MPEG4教科書後，要我忽視低劣壓縮格式(比如QSV)在大型液晶電視上表現，幾乎是不可能，低劣壓縮格式過度量化拋棄的高頻訊號、與採用與真實解析度非整數倍率的解析度，看到畫質就真的想轉台！視訊壓縮不是只有FHD、4K解析度的差別，4K或FHD如果遇到不好的壓縮格式，也是可壓得跟油畫一樣，有看到這次Internet某些平台為了節省頻寬的慘狀嗎？

6. 同樣壓縮格式壓出來的畫質就一樣嗎？

非也，以MOD同樣H.264 10Mbps串流而言，VOD明顯就比LIVE來的清晰，這個問題困擾了筆者很久。連續視訊的特質就是，前後畫面往往相當類似，所以會以動態估計（motion estimation）去預測物體的移動，這個移動的以一個二維的向量來表示，稱作動態向量（motion vector），之後再計算兩個區域的差值，只需要對這個差值進行動態補償。由於沒有規定動態向量的尋找方式，不同的演算法、不同的計算力以及不同的計算時間，就會造成兩個區域的差值大小不同。LIVE視訊的特性就是編碼的速度不能比撥放速度慢，特別是在有互動的情況，還必須要求縮短延遲時間，但是VOD可以慢慢算給你看，所以直播平台的編碼器優異與否與畫質也有關係，沒錯MOD購買編碼器花錢絕不手軟。

7. 畫面會依據撥放順序來到撥放端嗎？

非也，由於I Frame包含完整的畫面，所以會優先抵達，後續才能依據I Frame來計算其他畫格。

    ◎ 結語 ◎   

世足賽在Internet上的各轉播平台卡到不行，畫質還以為自己在看油畫！螢幕太大還看得到鋸齒的邊線。此時此刻，HEVC 與 Multicast 的優勢就出來了，2018年是中華電信首度提供獨家的4K畫質的Live轉播，MOD的畫質一級棒！趕快去申辦MOD。也可以透過MOD App或Hami Video用手機或者平板觀看，不過他就是單播就是了！


有圖有真相！