Jaký bude rok 2023 v audiovizuálních mediích? Technologické aspekty podle Studie EK

Rozhodování o kmitočtech a používaných technologiích se stále více přesouvá od technických aspektů k rozhodování politickému. Od října 2021 proběhla na žádost Komise Studie o používání pásma pod 700 MHz (470-694 MHz),  jejíž výsledky jsou obsaženy ve finálním reportu Evropské komise a byly zveřejněny v polovině října minulého roku. Části z této zprávy, která bude mít značný vliv na rozhodování EK o tom, jak dál v pásmu UHF, jsme uvedli v článku před 14 dny, kde jsme se zaměřili převážně na otázku, co bude s pásmem 700 MHz po WRC a postojem ČTÚ.

Jak se staví Evropa k pásmu 600 MHz? Zachová ho pro televizi, nebo pro data?

Závěrečná zpráva však v úvodní části hodnotí vývoj, současný stav a budoucí technologické trendy v distribuci mediálního obsahu napříč EU, jakož i změny v návycích ve sledování medií. Zabývá se i rolí pozemního digitálního vysílání (DTT) včetně zaměření na média veřejné služby (PSM). Vstupními údaji byly kromě příspěvků z řad renomovaných evropských odborníků také data různých výzkumných institucí. Jednu z nosných otázek celé zprávy je možno spatřovat ve snaze dosáhnout co největší spektrální účinnosti distribučních systémů, aby bylo účinně využito kmitočtové spektrum.

Služby Digitální televize

Nejprve se zmíníme obecně o audiovizuálních službách, jejichž obsah je v EU dodáván řadou různých metod a souvisejících distribučních platforem:

• Lineární televize (tj. Sledování programu při přenosu) se dodává prostřednictvím DTT, satelitních a kabelových sítí, jakož i prostřednictvím streamování přes širokopásmová připojení (známá jako IPTV). Tyto služby mohou být zdarma nebo za úplatu;
• Nelineární televize (tj. Sledování programu v době vybrané divákem) je streamování přes širokopásmové připojení k internetu a přichází v řadě různých forem:
  • Catch-Up TV umožňuje divákům sledovat katalog nedávno přenášených programů, obvykle od konkrétního vysílatele;
  • Služby Over-The-Top (OTT) umožňují divákům sledovat katalog materiálu, který byl vyroben nebo zakoupen agregátorem obsahu (jako je Netflix, Discovery, Disney nebo Amazon) a přenášen po sítích jiných operátorů (zejména internetem).

Oba posledně uvedené způsoby lze nazvat jako služby na vyžádání – Video on Demand (VOD), které může být zdarma, nebo být přístupné prostřednictvím běžného předplatného (SVOD) nebo na transakčním základě za platbu za jeden přenos (TVOD) buď s časovým omezením nebo bez.

Spektrální účinnost

Spektrální účinnost daného spojení je možné relativně lehce vypočítat jako počet užitečných bitů na šířku zabraného pásma, a výsledkem je např. hodnota 5 bps/Hz. Příkladem může sloužit porovnání spektrální účinnosti družicových systémů DVB-S2 a DVB-S2X v našem článku v grafu se znázorněným Shannonovým limitem v závislosti na požadovaném odstupu signálu od šumu C/N.

Na systémové úrovni je to obtížnější, zejména v případě systému, jako je vysílání, kde jsou všechny služby přenášeny všem uživatelům, ale každý uživatel v daném čase přijímá pouze jednu službu. To je dále komplikováno diváky, kteří konzumují obsah pouze v určitých časech, ale obsah se přenáší bez ohledu na to. Za účelem porovnání využití spektra mezi členskými státy EU posuzuje zmíněná Studie spektrální účinnost platformy DTT v každém členském státě se současným stavem (včetně aktuálně plánovaných upgradů) a ve scénáři, kde jsou všechny multiplexy přesunuty do DVB-T2, HEVC a HD.

Odhady jsou založeny na odpovědích v dotazníku od jednotlivých členských zemí a vytvářejí vysílanou spektrální účinnost, tj. bitovou rychlost přenášenou napříč všemi národními multiplexy v daném množství spektra (224 MHz) a přijímanou spektrální účinnost, tj. s ohledem na průměrnou dobu sledování na osobu pro průměrnou národní službu v každém členském státu.

Odhady vysílané spektrální účinnosti pro celostátní služby a přijímané spektrální účinnosti napříč členskými státy EU jsou uvedeny na následujících grafech.

Na tomto místě stojí za to poznamenat, že odhadovaná účinnost v těchto grafech nepředstavuje technicky definovanou účinnost spoje ani účinnost na plochu, ale je určena podle popisu výše se zohledněním průměrné doby sledování televize v té které zemi.

Technologický vývoj

Po zavedení digitálních přenosových systémů se vývoj soustředil na zvyšování kapacity na všech stávajících distribučních platformách nebo snižováním požadované kapacity služeb. Dalším aspektem byla a je modifikace topologie sítí, která umožňuje v případě pozemního terestrického vysílání (DTT) dosáhnout větší spektrální účinnost a dále vylepšování kvality zkušeností (QoE) pro koncové uživatele, zejména snahou po interaktivitě a časové nezávislosti na sledování vybraných programů (zavedení tzv. nelineárních televizních služeb).

DTT – pozemní digitální televize

Digitální televizní sítě první generace v Evropě využívaly DVB-T. V řadě zemí nahradil DVB-T existující analogové televizní služby a nabídl zlepšení kapacity, například až 8 programů v jednom multiplexu (za předpokladu kapacity 24 Mbps šířky pásma multiplexu DVB-T a standardního rozlišení SD vyžadující 3 Mbps), tak aby mohly být přeneseny ve stejném 8MHz kanálu digitálními prostředky na rozdíl od jediné služby přepravované do té doby analogovým signálem.

Technologie DTT se však neustále vyvíjela a vyvíjí. Jednak postupem doby přenosový standard migroval z DVB-T (1997) na DVB-T2 (2009) a poskytoval další kapacitu pro televizní služby ve stejném množství rádiového spektra a techniky používané pro digitální kódování videa se v průběhu času zlepšily z MPEG-2 (1996), na MPEG-4 (1999) na nejnovější standardní HEVC (2013), přičemž každé zlepšení umožnilo pro každý program v multiplexu zaujmout menší podíl dostupné kapacity. V minulém roce byl publikován standard VVC jako ITU doporučení H.266, který by měl dosáhnout další úsporu (až 50 %) datového toku při stejné subjektivní kvalitě

Tyto změny umožnily zavedení služeb s vysokým rozlišením (HD) ve stejném množství spektra, které bývalo pro služby standardním rozlišením (SD). Použití vylepšených služeb, jako je zavedení Ultra High Definition (UHD  4K),  a dále široký barevný gamut (WCG), vysoký dynamický rozsah (HDR) a vysoká snímková frekvence (HFR), nabízejí další vylepšení nad rámec stávajícího rozlišení, včetně plynulejšího videa a přesnější reprezentace barvy a jasu. Použití těchto vylepšení ale současně zvyšuje kapacitu požadovanou pro službu, jak je uvedeno v následující přehledné tabulce, a tím snižuje počet dostupných video služeb kvůli jejich potřebě vyšší šířky pásma.

Tabulka neuvádí, jaká situace by nastala při použití standardu VVC, se kterým se počítá právě pro přenos UHD, ale dosud není rozšířen. Citované kapacity jsou zamýšleny jako reprezentativní a mnohé z nich je možné dosáhnout vzhledem k flexibilitě standardů (typ modulace, kódový poměr, mód FFT). Kromě toho techniky, jako je statistické multiplexování, umožňují efektivní snížení kapacity požadované pro programovou službu,

Náklady přechodu na DVB-T2 a HEVC se odhadují ve stovkách miliónů EUR v celé sedmadvacítce, přičemž podobná částka se odhaduje na pokrytí nákladů na spotřebitelské přijímače. Další upgrady na vyšší kvalitu zobrazení by byly pravděpodobně rovněž nezanedbatelné. Kromě toho je zřejmé, že dosažení vyšší kvality znamená nižší počet programů v dané šíři multiplexu, a tak pravděpodobně k rozšíření na vyšší standardy jen tak v blízké budoucnosti nedojde.

Topologie sítí

Další možností zvýšení spektrální účinnosti pozemního vysílání DTT jsou jednofrekvenční sítě (SFN), které umožňují více vysílačům, aby současně fungovaly na stejném kmitočtu. Pokrytí je stanoveno na větší plochu (tj. přenos z většího počtu míst) s méně frekvencemi než v tradiční multifrekvenční síti (MFN). Například EBU zjistila, že pro DVB-T2 může být národní SFN v některých případech o 25 % spektrálně efektivnější než MFN.

Provozování SFN je však výrazně složitější než multifrekvenční sítě (MFN), a to jak z hlediska nasazení infrastruktury, tak plánování sítě. Tolerance k frekvenci a době přenosu je třeba mnohem pečlivěji spravovat, přičemž je vyžadována vnější časová synchronizace pomocí GPS modulů. Problematiku českých SFN, zvláště pak ČT na 26. kanále byla věnována značná pozornost. Rozbor a mnoho užitečných rad bylo obsaženo v článku Jakuba Melína:

Máte problémy s příjmem DVB-T2? Na vině mohou být i nekvalitní přijímače

O investičních výdajích potřebných k migraci do topologie SFN bylo zveřejněno jen málo informací. Místo toho byly provozní výdaje potřebné pro SFN porovnány s ekvivalentními MFN, pokud jde o náklady potřebné k dosažení zvýšení spektrální účinnosti. Studie zjistily, že pro zvýšení spektrální účinnosti o zmíněných 25 %, jsou náklady na přenos přibližně dvojnásobné ve srovnání s přístupem přes multifrekvenční sítě MFN.

Naše DVB-T2 sítě využívají jednokmitočtové SFN v maximální možné míře. Jejich topologie je založena na vysokých vysílacích bodech s velkým výkonem (označovaných jako HPHT) a doplněná vysílači středního výkonu (MPMT) na nižších kopcích. Zmíněná studie pro Evropskou komisi doporučuje pro zvýšení spektrální účinnosti použití mnoha vysílačů s nízkým výkonem na nízkých věžích (LPLT).  Při plánování dostatečné síly signálu na pevnou anténu umístěnou na střeše, jak je dosud doporučováno pro všechny sítě z pohledu maximálního využití počtu programů, by topologie LPLT vyžadovala významný nárůst počtu vysílacích míst.

Jedna studie s ohledem na vyčíslení zvýšených nákladů spojených se sítěmi LPLT ve Španělsku se zaměřila na počet LPLT míst potřebných k tomu, aby odpovídaly pevnému pokrytí střechy ze sítě HPHT. Jeden bod vysílače HPHT by vyžadoval 3 vysílače s nízkým výkonem, aby se zajistilo pokrytí stejné oblasti. Studie odhaduje, že by to činilo přibližně 3x vyšší náklady než stávající vysílací síť. Rozsah požadovaného zahuštění by samozřejmě závisel na zvažované oblasti a na existující hustotě sítě HPHT.

Jakékoli rozšíření, resp. zahušťování sítě LPLT vysílači by proto vyžadovalo významnou investici do existující platformy. Je více než pravděpodobné, že k tomu nedojde, pokud nebude zajištěna perspektiva ve využívání stávajícího spektra.

Interaktivní vysílání přes širokopásmové připojení

Snahy o interaktivitu se datují od prvního zavádění digitální televize. Z principu, je vyžadován zpětný kanál k vysílači nebo k poskytovateli obsahu, který je k dispozici na úložišti. K tomu přispěla technologie cloudů a technologie, jejichž cílem je nabídnout vylepšený obsah přenášený alternativními prostředky k DTT na bázi IP protokolu. K tomu dnes patří hybridní televizní standardy, jako je postupně testované DVB-I (Digitální video vysílání – přes internet) a HbbTV (Hybrid Broadcast Broadband TV), se schopností využít širokopásmové připojení přes optické/pevné sítě nebo i sítě mobilních operátorů. Cílem těchto standardů, včetně poměrně málo známého a u nás téměř nevyužívaného DVB-HB (Digital Video Broadcasting-Home Broadcast), je využívat snadno dostupný vysílaný signál DTT k zpřístupnění obsahu všem zařízením s podporou IP v domácnosti.

Řada těchto interaktivních hybridních služeb umožňuje divákům přístup k lineárnímu volnému zobrazení obsahu, včetně obsahu od poskytovatelů veřejné služby (PSM), a zároveň umožňuje snadno sledovat další obsah na stejných zařízeních a na stejném rozhraní. To má výhodu, že DTT nezaostává za ostatními konkurenty na trhu, například streamovacích služeb, s ohledem na umožnění přístupu na širokou škálu služeb, a to jak takovým, které jsou k dispozici prostřednictvím tradičního lineárního sledování, tak i těm, které jsou k dispozici pouze online. Kromě toho sdružování těchto více služeb do jednoho balíčku znamená, že diváci jsou při sledování lineárního volného obsahu zaměřeni na DTT. Nejenže to šetří šířku pásma internetu pro jiné aplikace, ale také slouží k udržení platformy DTT.

Pohled na problematiku 5G Broadcast podle Studie, který v určitých konfiguracích by uměl být spektrálně velmi účinný, přineseme v příštím článku.

Prognózy vývoje podle Studie

Sledování televize je v EU vyšší, než je celosvětový průměr. Podle Studie Evropské komise se předpovídá, že dojde ke snížení lineárního sledování televize o 6 % do roku 2025 a o 13 % do roku 2030 ve srovnání s rokem 2019 (podle Eurodata TV Worldwide), ačkoli rozdíly v tomto trendu jsou pozorovány napříč Evropou. V severských zemích je pokles více markantní vzhledem k fungující internetové infrastruktuře, zatímco v zemích ve střední a východní Evropě se místo toho předpovídá nárůst lineárního sledování.

Pro služby na vyžádání VOD předpovídají prognózy významný růst v blízké budoucnosti o 126 % do roku 2025 a o 254 % do roku 2030 ve srovnání s rokem 2020 (podle EAO). Předpokládá se, že používání internetu k sledování televize vzroste do roku 2025 o 21 % a do roku 2030 o 26 % ve srovnání s rokem 2021 (podle Eurodata TV Worldwide). Pro trhy TVOD a SVOD se také předpokládá prudký růst. Prognózy předpovídají nárůst příjmů pro maloobchodní TVOD (kde uživatelé nakupují neomezená práva na využití na konkrétní video soubor) se zvednou 15x do roku 2025 a 20x do roku 2030.

Počet domácností s předplatným SVOD se do roku 2025 předpokládá více než dvojnásobný (+109 %) a do roku 2027 by měl dosáhnout plné penetrace v některých zemích. Na většině trhů jsou však příjmy SVOD stále malou součástí tržních příjmů, a to v rozmezí od 1,1 % do 14,8 %, zejména na trzích, kde jsou ceny placené televize nízké nebo je dostatek volných programů FTA, širokopásmové pronikání je pod průměrem EU, a i počet dostupných služeb SVOD je menší.

A co nás čeká letos ?

Co se týká zlepšování kvality v DTT vysílání, případně spektrální účinnosti, je vše podmíněno financemi, jak je zmíněno výše. A ty nebudou, dokud tady nebude jistota, že kmitočtové pásmo UHF pro TV má perspektivu i za rok 2030.

Optimistické údaje o vývoji placených služeb jsou poplatné době vzniku studie a sběru dat před rokem. Studie nezohledňuje, a ani nemohla v té době zohlednit, energetickou krizi a nároky na spotřebu elektrické energie pro jednotlivé platformy. Současně se v letošním roce objevily zprávy o omezování pracovních míst u globálních mediálních hráčů ve společnostech jako jsou Amazon, Meta, Google, Apple kvůli klesajícím příjmům z reklamy, což nemůže zůstat bez odezvy zejména pro placené aplikace OTT služeb. Proti tomu půjdou snahy spotřebitelů omezit s rostoucí inflací své zbytné výdaje a tak alespoň v tomto roce nebude vzestup placených služeb dosahovat uvedeného trendu. Jak se tím změní návyky diváků v dalších letech zůstává nezodpovězenou otázkou.

Zdroj snímků a dat v tabulce: European Commission, Directorate-General for Communications Networks, Content and Technology, Study on the use of the sub-700 MHz band (470-694 MHz) : final report, Publications Office of the European Union, 2022, https://data.europa.eu/doi/10.2759/94757