Statmux vs CBR: namerané VMAF na živom MPTS

Každý dodávateľ tvrdí, že jeho štatistický multiplexer zlepšuje kvalitu. Takmer žiadny vám nepreukáže číslo. Takže sme to zmierili — ten istý obsah, ten istý enkoder, ten istý celkový bitový rozpočet, rozdelený dvomi spôsobmi — a potom sme to spustili v produkčnom meradle. Tu je to, čo statmux skutočne prináša.

Otázka, presne formulovaná

Transportný tok má pevný rozpočet bitovej rýchlosti. Tento rozpočet môžete rozdeliť dvomi spôsobmi. CBR (konštantná bitová rýchlosť) dáva každému kanálu rovnaký, pevný diel, bez ohľadu na to, čo zobrazuje. Statmux (štatistické multiplexovanie) rozdeľuje bity v reálnom čase: kanál zobrazujúci statickú štúdiovú scénu bity vráti, kanál zobrazujúci rýchly šport si ich vezme — špičky jedného doplnia doliny druhého a celkový súčet zostane v rámci toho istého transportného rozpočtu.

Teória je stará a nekontroverzná. Užitočná otázka pre operátora je užšia: na skutočnom obsahu, pri realistickom rozpočte, o koľko kvality statmux skutočne posunie — a kde? Jediná úprimná cesta, ako na ňu odpovedať, je merať ju pomocou vnímaného metríka, nie ju len tvrdiť.

Test

Vzali sme bezstratný 12-sekundový úryvok troch služieb 1080p z živého MPTS a zakódovali ho identický celkový rozpočet 6 214 kbpsdvakrát. V spustení CBR dostal každý kanál rovnaký podiel. V spustení statmux sa tých istých 6 214 kbps alokovalo podľa zložitosti scény. Potom sme oba výsledky ohodnotili pomocou VMAF — Netflixovho modelu vnímanej kvality, ktorý koreluje s tým, čo diváci skutočne vnímajú, oveľa lepšie ako PSNR.

Kľúčové je, že zložitosť jednotlivých kanálov použitá na rozdelenie rozpočtu statmuxu bola meraná nezávisle, pri CRF 23, a nie prevzatá z vlastných rozhodnutí živého alokátora. Tým sa vyhneme kruhovému výsledku, kde sa multiplexer hodnotí podľa vlastných predpokladov.

Čísla

Ten istý obsah, ten istý enkoder, tých istých 6 214 kbps — jediný rozdiel je v tom, ako sa bity rozdelia.

Kanál	VMAF · CBR	VMAF · statmux	Δ
Jednotka 2071 → 1320 kbps	82.27	79.88	−2.39
RTVS Šport 2071 → 2260 kbps	66.97	67.56	+0.59
Dvojka 2071 → 2633 kbps	61.89	65.87	+3.98
Najhorší kanál	61.89	65.87	+3.98
Rozloženie naprieč kanálmi	20.38	14.01	o 31 % užšie
Priemer	70.38	71.10	+0.73

Keby ste si prečítali priemer, len by ste pokrčili ramenami: +0,73 VMAF nie je nič. Práve preto je priemer ten nesprávny údaj, na ktorý sa pozerať.

Prečo priemer klame

Statmux urobil niečo konkrétne. Vzal bity od kanála jednoduché — Jednotka, služba s nízkym pohybom — a dal ich náročnejším. Jednotka klesla o 2,4 bodu, na 79,9. Ale 79,9 VMAF je pohodlne v rozsahu, kde žiadny divák nič nezaznamená; odovzdal bity, ktoré nemohol využiť.

Tieto bity išli tam, kde to malo význam. Kanál najnáročnejší , Dvojka, získal plných 4 body. A rozdiel medzi najlepším a najhorším kanálom sa znížil o 31 %.

Predplatitelia vás nesúdia podľa priemeru. Sudia vás podľa najhoršieho kanála v ponuke — a práve ten sa najviac zlepšil.

Predplatiteľ prechádza celú ponuku. Jeden kanál, ktorý sa počas zápasu viditeľne rozpadne, je ten, ktorý vygeneruje podporný hovor a odchod — nie dvanásť kanálov, ktoré vyzerajú všetky v poriadku. CBR spotrebuje rozpočet tak, akoby každý kanál bol v každom okamihu rovnako náročný, čo nikdy nie je pravda. Statmux ho spotrebuje tam, kde je obraz skutočne ohrozený. Správny spôsob, ako čítať tabuľku, nie je "+0,73 v priemere", ale "+4 na kanáli, ktorý by zlyhal."

V produkčnom meradle

Test s tromi kanálmi izoluje mechanizmus. Skutočný systém to beží pod plnou záťažou: produkčný MPTS s 13 službami plus vysielacím kanálom — 14 enkódovacích relácií na jednej RTX 5070 Ti, spotrebiteľská karta — vzorkované počas troch minút.

A tu je kvalita, ktorá sa skutočne dodala — každá z 13 služieb bola hodnotená VMAF na viac ako 2 400 snímok. Priemer 91.1, osem z trinástich nad 90, všetko na jednej spotrebiteľskej GPU.

Kanál	VMAF · priemer	Najhorších 5 %	kbps
JOJ Plus	96.99	91.69	3034
TA3	95.32	93.64	2458
Auto Moto und Sport	93.59	83.17	3119
Jednotka	92.79	85.77	3333
Doma	92.10	82.84	2800
ČT24	90.45	81.03	2589
Dvojka	90.40	68.82	3281
JOJ	90.20	72.84	2736
Markíza Klasik	89.75	79.37	2692
RTVS Šport	89.40	77.72	2906
Markíza	88.30	66.72	3023
JOJ Svet	87.99	55.58	3218
JOJ Šport	87.65	76.83	2695
Priemer · 13 služieb	91.1	—	37,9 Mbps

Bitrate na kanál sa pohyboval až do 1.86× a rozložil sa 1.94× cez pool — jedna služba sa presunula z 2,13 na 4,13 Mbps podľa požiadaviek jej scén, zatiaľ čo celkový súčet zostal v rozpätí niekoľkých bitov za sekundu od cieľa. Transport bežal 98,4% plné skutočného obrazu: takmer každý bit, ktorý nebol prebytočný, bol vynaložený na video, nie na nulové doplnky. To je druhá polovica argumentu pre statmux — CBR necháva doplnky v potrubí; statmux nie.

A urobila to všetko na spotrebiteľskej GPU za pár tisíc eur, ktorá robí prácu, na ktorú by inak bola potrebná Tesla A16 alebo RTX 6000 Pro. Verzia s 28 kanálmi týchto VMAF hodnôt je vložená naživo na našom stránka statmux — nameraná na bežiacom produkčnom enkóderi, aktualizujúca sa sama.

Čo to znamená pre spektrum a náklady

Vložením viac kanálov do menšieho počtu plnejších multiplexov nasledujú dve veci. Zaberáte menší, súvislý úsek spektra namiesto rozloženia QAM-256 cez celý pás — čo znamená, že uvoľnené spektrum môžete minúť na robustnejšiu moduláciu (hlbší ochranný interval, DVB-T2) namiesto požiadavky na dokonalý závod od konca do konca. A nesiete rovnakú ponuku na menej hardvéru: menej transpondérov, menej multiplexov, jedna GPU robí kódovanie.

Pre spektrum s nedostatkom kapacity — licencia MMDS, ktorá vám dáva päť alebo šesť použiteľných nosičov, alebo tri DVB-T2 multiplexe a to je celý závod — to nie je optimalizácia. Pri piatich nosičoch je to rozdiel medzi ponukou, za ktorú predplatitelia zaplatia, a takou, za ktorú nezaplatia.

Metodológia, v celom rozsahu

• Zdroj: 12-sekundový bezstratný výňatok troch služieb 1080p z živého MPTS.
• Rozpočet: identických 6214 kbps celkom pre obe varianty; líši sa iba alokácia na kanál.
• Zložitosť: namerané nezávisle pri CRF 23, nie prevzaté z živého alokátoru, aby sa vyhnulo kruhovému výsledku.
• Metrika: VMAF model vmaf_v0.6.1; x264 preset medium; identické nastavenia enkódera pre CBR a statmux.
• Produkčný beh: 13 služieb + 1 vysielací kanál, 14 NVENC sesíí na jednej RTX 5070 Ti, vzorkované počas 3 minút; údaje pre 28 kanálov sú merané naživo na produkčnom enkodere.

Čísla bez metódy sú marketing. Metóda je tu, aby ste sa mohli s číslami hádať — to je cieľ.