Transliacijų vėlavimo priežastys

Kodėl mūsų tiesioginis eteris niekada nėra tikrai tiesioginis

Turbūt daugelis esate pastebėję keistą reiškinį – žiūrite futbolo rungtynes per televizorių, o kaimynas balkone jau šaukia „Įvartiiiis!”, nors jūsų ekrane kamuolys dar tik skrieja link vartų. Arba dar blogiau – draugas jau sveikina su pergale per žinutes, o jūs vis dar įtemptai stebite paskutines sekundes. Tai nėra jokia magija ar laiko kelionė, tiesiog transliacijų vėlavimas dirba savo keistą darbą.

Šis fenomenas tapo ypač akivaizdus šiuolaikiniame pasaulyje, kur turime dešimtis būdų žiūrėti tą patį įvykį – per tradicinę televiziją, interneto transliaciją, mobiliąją programėlę ar net socialinių tinklų tiesioginius vaizdo įrašus. Ir kiekvienas iš šių būdų turi skirtingą vėlavimą, kartais skiriasi net keliasdešimt sekundžių. Bet kodėl taip yra? Pasirodo, kelias nuo kameros objektyvo iki mūsų akių yra daug sudėtingesnis, nei galėtume pagalvoti.

Kelionė nuo kameros iki jūsų sofos

Kai kamera užfiksuoja vaizdą sporto arenoje ar koncertų salėje, prasideda tikra technologinė odisėja. Pirmiausia signalas turi būti paverstas skaitmeniniu formatu – tai vyksta beveik akimirksniu, bet vis tiek užtrunka kelias milisekundes. Tada šis signalas keliauja per laidus ar bevielius ryšius į transliavimo studiją, kur jis maišomas su kitomis kameromis, pridedami komentatorių balsai, grafika, reklamos ir visa kita, kas sudaro televizijos laidą.

Štai čia ir prasideda tikrasis vėlavimas. Transliavimo studijoje signalas pereina per įvairius procesorius, maišykles ir kitus įrenginius. Kiekvienas šis žingsnis prideda savo dalį vėlavimo – nuo kelių milisekundžių iki kelių sekundžių. Bet tai dar tik pradžia.

Toliau signalas turi būti suglaudintas. Čia slypi viena didžiausių vėlavimo priežasčių. Nesuglaudintas vaizdo signalas yra milžiniškas – viena sekundė HD vaizdo gali užimti kelis gigabaitus duomenų. Tokio kiekio informacijos perduoti realiu laiku paprasčiausiai neįmanoma, todėl naudojami sudėtingi glaudinimo algoritmai. Jie analizuoja vaizdą, ieško pasikartojančių elementų, šalina nereikalingą informaciją ir sumažina failą iki valdomo dydžio. Šis procesas gali užtrukti nuo pusės sekundės iki kelių sekundžių, priklausomai nuo glaudinimo kokybės ir greičio.

Palydovai, kabeliai ir interneto keliai

Kai signalas pagaliau paruoštas transliacijai, jis turi pasiekti transliuotojus – televizijos kanalus, interneto platformas ar kitus tarpininkus. Tradicinė televizija dažniausiai naudoja palydovus. Signalas keliauja iš žemės į palydovą, esantį maždaug 36 000 kilometrų aukštyje, ir grįžta atgal. Net jei signalas juda šviesos greičiu, ši kelionė užtrunka apie 240 milisekundžių. Skamba nedaug, bet tai tik viena kelionė – dažnai signalas turi atlikti kelias tokias keliones per skirtingus palydovus ir perdavimo stotis.

Kabelinė televizija šiek tiek greitesnė, nes signalas keliauja per žeminius kabelius, bet ir čia atsiranda vėlavimų. Kuo ilgesnis kabelis, tuo didesnis vėlavimas, nors skirtumai paprastai nedideli – kelios dešimtys milisekundžių. Tačiau signalas retai keliauja tiesiai – jis pereina per daugybę maršrutizatorių, stiprintuvų ir kitų įrenginių, kiekvienas iš kurių prideda savo vėlavimą.

O štai interneto transliacija – tai visai kita istorija. IPTV ir vaizdo srautų platformos turi kovoti su dar didesniu vėlavimu. Internete signalas keliauja per dešimtis ar net šimtus skirtingų serverių, kiekvienas iš jų analizuoja, kur siųsti duomenis toliau. Be to, interneto transliacija dažnai naudoja dar stipresnį glaudinimą ir papildomą buferizaciją, kad užtikrintų sklandų atkūrimą net ir prastėjant ryšiui. Dėl to vėlavimas gali siekti 20-40 sekundžių ar net daugiau.

Jūsų televizorius – ne toks greitas, kaip atrodo

Net kai signalas pasiekia jūsų namus, kelionė dar nesibaigė. Šiuolaikiniai televizoriai ir priedėliai yra maži kompiuteriai, kurie atlieka daugybę operacijų prieš parodydami vaizdą ekrane. Signalas turi būti iššifruotas, išglaudintas, pritaikytas prie ekrano rezoliucijos ir atnaujinimo dažnio.

Daugelis televizorių turi įvairių vaizdo gerinimo funkcijų – judesio išlyginimas, kontrastingumo didinimas, triukšmo mažinimas ir panašiai. Visos šios funkcijos reikalauja papildomo apdorojimo laiko. Kai kurie televizoriai turi specialų „žaidimų režimą” arba „sporto režimą”, kuris išjungia dalį šių funkcijų ir sumažina vėlavimą, bet vis tiek visiškai jo nepašalina.

Įdomu tai, kad skirtingi televizorių modeliai gali turėti labai skirtingą vėlavimą – nuo 10 iki 100 milisekundžių ar net daugiau. Pigesni modeliai dažnai turi didesnį vėlavimą, nes naudoja lėtesnius procesorius. Tai gali atrodyti nedaug, bet kai susumuojate su visu kitu vėlavimu transliavimo grandinėje, skirtumai tampa akivaizdūs.

Kodėl interneto transliacija atsilieka labiausiai

Jei palygintume skirtingus žiūrėjimo būdus, interneto transliacija beveik visada bus lėčiausia. Tam yra kelios svarbios priežastys, kurios ne visada akivaizdžios. Pirma, interneto transliacija naudoja adaptyvų bitų srautą – tai reiškia, kad sistema nuolat stebi jūsų interneto greitį ir pritaiko vaizdo kokybę. Šis procesas reikalauja papildomo buferio, paprastai 10-30 sekundžių.

Antra, turinio pristatymo tinklai (CDN) prideda papildomo vėlavimo. Kai žiūrite transliaciją per Netflix, YouTube ar kitą platformą, signalas pirmiausia keliauja į artimiausią serverį jūsų regione, o ne tiesiai iš transliavimo šaltinio. Tai padeda sumažinti apkrovą ir pagerinti kokybę, bet prideda kelių sekundžių vėlavimą.

Trečia, protokolai, naudojami interneto transliacijai, kaip HLS ar DASH, veikia segmentais – vaizdo įrašas padalinamas į 2-10 sekundžių gabalėlius. Jūsų įrenginys turi parsisiųsti visą segmentą prieš pradėdamas jį rodyti, o tai automatiškai prideda bent vieno segmento trukmės vėlavimą.

Sporto lažybų ir socialinių tinklų dilema

Transliacijų vėlavimas sukuria tikrų problemų tam tikrose situacijose. Sporto lažybų kompanijos turi kovoti su žmonėmis, kurie bando išnaudoti vėlavimą – jei kas nors žiūri greitesnę transliaciją, jie gali pamatyti įvartį ar kitą svarbų įvykį anksčiau ir spėti pastatyti prieš tai pamatant lėtesnėje transliacijoje. Dėl to daugelis lažybų kompanijų dabar blokuoja statymus keliasdešimt sekundžių prieš ir po svarbių žaidimo momentų.

Socialiniai tinklai taip pat tampa problemiški žiūrint tiesiogines transliacijas. Kai jūsų draugai komentuoja įvykius realiu laiku, o jūs matote juos 30 sekundžių vėliau, visas įsitraukimo pojūtis dingsta. Dar blogiau – galite gauti spoilerių prieš pamatydami patys. Kai kurios platformos dabar bando sinchronizuoti komentarus su jūsų transliacija, bet tai veikia tik toje pačioje platformoje.

Yra ir komiškų situacijų – kaimynai švenčia įvartį, o jūs dar nežinote kodėl. Arba girdite fejerverkus už lango, bet jūsų ekrane žaidimas dar vyksta. Šis fenomenas tapo tokia problema, kad kai kurie žmonės net išjungia pranešimus telefone žiūrėdami svarbias rungtynes.

Ką daro transliuotojai, kad sumažintų vėlavimą

Pramonė tikrai nesėdi sudėjusi rankų. Pastaraisiais metais sukurta nemažai technologijų, skirtų sumažinti transliacijų vėlavimą. Viena naujausių – CMAF (Common Media Application Format) su mažo vėlavimo HLS. Ši technologija leidžia sumažinti interneto transliacijų vėlavimą iki 2-5 sekundžių, palyginti su įprastais 20-40 sekundžių.

Kai kurios platformos eksperimentuoja su WebRTC technologija, kuri iš pradžių buvo sukurta vaizdo skambučiams. Ji gali pasiekti beveik realaus laiko transliaciją su vos kelių šimtų milisekundžių vėlavimu. Tačiau ši technologija turi savo trūkumų – ji sunkiau masteliuojama ir gali turėti kokybės problemų prastėjant interneto ryšiui.

Tradicinė televizija taip pat tobulėja. Naujausi ATSC 3.0 standartai, kurie pradedami diegti kai kuriose šalyse, žada mažesnį vėlavimą ir geresnę kokybę. Palydovinė televizija naudoja naujus glaudinimo standartus kaip HEVC ir AV1, kurie leidžia greičiau apdoroti signalą neprarandant kokybės.

Kaip patiems sumažinti vėlavimą žiūrint transliacijas

Nors negalite kontroliuoti viso transliavimo proceso, yra keletas dalykų, kuriuos galite padaryti savo namuose, kad sumažintumėte vėlavimą. Pirma, patikrinkite savo televizoriaus nustatymus. Ieškokite „žaidimų režimo”, „sporto režimo” arba „mažo vėlavimo režimo” – šie režimai išjungia daugelį vaizdo apdorojimo funkcijų ir gali sumažinti vėlavimą 50-100 milisekundžių.

Jei žiūrite per internetą, laidinis ryšys visada bus greitesnis už belaidį. Wi-Fi prideda papildomo vėlavimo ir gali būti nestabilus. Jei įmanoma, prijunkite televizorių ar priedėlį tiesiai prie maršrutizatoriaus ethernet kabeliu. Taip pat uždarykite kitas programas ir įrenginius, kurie naudoja internetą – kuo mažiau apkrovos, tuo stabilesnis srautas.

Kai kurios platformos leidžia reguliuoti buferio dydį nustatymuose. Mažesnis buferis reiškia mažesnį vėlavimą, bet didesnę riziką, kad transliacija stabtelės prastėjus ryšiui. Jei turite greitą ir stabilų internetą, verta pabandyti sumažinti buferį.

Dar vienas patarimas – jei labai svarbu žiūrėti kuo greičiau, tradicinė antžeminė ar kabelinė televizija paprastai bus greitesnė už interneto transliaciją. Palydovinė televizija paprastai yra kažkur per vidurį. Taigi jei turite kelias galimybes, verta išbandyti ir palyginti.

Ateitis – ar kada nors turėsime tikrai tiesioginį eterį

Technologijos nuolat tobulėja, ir vėlavimas mažėja, bet visiškai jo pašalinti tikriausiai neįmanoma. Fizikos dėsnių nepakeisi – signalui vis tiek reikia laiko keliauti, duomenims reikia būti apdorotiems, o glaudinimas visada užtruks bent šiek tiek. Klausimas tik, ar galime priartėti prie tokio mažo vėlavimo, kad jis būtų praktiškai nepastebimas.

5G technologija žada revoliuciją mobiliose transliacijose su vėlavimu iki 1 sekundės ar net mažesniu. Dirbtinis intelektas naudojamas kurti efektyvesnius glaudinimo algoritmus, kurie veikia greičiau ir geriau. Nauji vaizdo kodavimo standartai kaip VVC (Versatile Video Coding) gali perpus sumažinti reikiamą duomenų kiekį, o tai reiškia greitesnį apdorojimą.

Bet realistiškai žiūrint, visada bus tam tikras vėlavimas, ir skirtingi žiūrėjimo būdai visada turės skirtingą vėlavimą. Galbūt ateityje svarbiausias tikslas bus ne visiškai pašalinti vėlavimą, o sinchronizuoti jį tarp skirtingų platformų, kad visi žiūrėtų tą patį momentą tuo pačiu metu, nepriklausomai nuo to, kaip žiūri.

Įdomu ir tai, kad kai kurie ekspertai mano, jog tam tikras vėlavimas net naudingas – jis suteikia laiko cenzūruoti netinkamą turinį, ištaisyti techninius sutrikimus ar net pridėti papildomų efektų. Taigi galbūt klausimas ne tik technologinis, bet ir filosofinis – ar mums tikrai reikia absoliučiai tiesioginio eterio, ar pakanka pakankamai greito?

Viena aišku – kol technologijos tobulės, mes ir toliau girdėsime kaimyno džiaugsmą per sieną prieš pamatydami įvartį savo ekrane. Ir tai, ko gero, jau tapo dalimi šiuolaikinės transliacijų žiūrėjimo patirties. Svarbu tai suprasti ir nepulti keikti televizoriaus ar interneto tiekėjo – dažniausiai jie čia niekuo dėti, tiesiog fizika ir technologija veikia taip, kaip veikia.