Kuki (čítaj: ku-ki) je jednoduché krátke slovo zložené zo štyroch písmen, rovnako ako IPTV (čítaj: aj-pí-tý-ví). Nikto z nás si pod týmito pojmami nepredstavuje nič komplikované ani náročné. Televízia je s nami na Slovensku už viac než 67 rokov a už dávno sme ju prestali vnímať ako technologicky sofistikovanú službu, ktorá potrebuje drahé zariadenia a hromadu síl na to, aby fungovala. Za tých 67 rokov sa v televíznom vysielaní veľa zmenilo a Kuki dnes patrí, s drobnou nadsádzkou, medzi svetovú technologickú elitu. Ako sa dostanú obrázky natočené v televíznych štúdiách po celom svete až k tebe do obývačky? Ponúka sa slovo "jednoducho”, ale posuď sám, cesta je to dlhá.
Internetová televízia, ako ju možno nepoznáš
Autorské práva
Kuki získava televízne kanály na základe uzavretých zmlúv s vlastníkmi autorských práv na jednotlivé stanice a ich televízny obsah. Každá televízna stanica má svoje špecifiká, pravidlá, obmedzenia a cenu. Veľmi často si nemôžeme vyberať, ktoré kanály a za akú cenu ponúkneme svojim zákazníkom.
Zdroj televízneho signálu
Na začiatku celej cesty je televízny signál, ktorý Kuki získava z viacerých zdrojov. Najkvalitnejší a najnákladnejší spôsob je priame prepojenie s televíznym štúdiom, kde sa konkrétny televízny obsah vyrába. To sa dá relatívne jednoducho realizovať u nás na Slovensku alebo v Českej republike. Mať linky do zahraničných štúdií, obzvlášť do tých zámorských, by však bola finančná samovražda.
Preto sa ponúka ďalší spôsob, a tým je satelitný príjem cez DVS-S či DVB-S2. Každé televízne štúdio umiestňuje televízne kanály na obežnú dráhu, z ktorej je možné získať obraz po celom svete. O príjem sa stará tzv. headend, ktorý si môžeš predstaviť ako strechu plnú satelitných parabol, takmer ako v NASA :-) Kuki má tento satelitný headend v Brne a využíva ho ako zálohu pre svoje primárne zdroje priamo zo štúdií.
Posledným spôsobom je možnosť získať zdroj obrazu od technického distribútora televízneho signálu, ktorý je schopný nám ho sprostredkovať priamo cez “internet” alebo vyhradenú linku. Všetky získané dáta má Kuki uložené vždy minimálne dvakrát (často aj viackrát) ako zálohu alebo pre prípad výpadku primárneho zdroja.
Muxing
Získané obrazové dáta sa prevedú v Kuki headende na IP (Internet Protokol), ale to iba v prípade, že v IP nie sú k dispozícii priamo zo zdroja. Následne sú jednotlivé obrazové dáta multiplexované, resp. muxované. Muxing v Kuki zaisťuje to, aby zo všetkých dostupných zdrojov (štúdia, satelit a pod.) boli vybrané správne obrazové dáta či audiostopy (predovšetkým originálne stopy, slovenské, české a titulkové stopy, dáta pre teletext a pod.) Muxer kontroluje aj aktivitu jednotlivých televíznych zdrojov a v prípade výpadku je schopný automaticky vybrať záložný zdroj tak, aby zákazník Kuki nemal problémy s dlhým výpadkom obrazu.
Výstupom z muxingu sú jednotlivé televízne kanály, ktoré sú prispôsobené potrebám Kuki a prevedené do tzv. IP streamov/tokov, ktoré sa následne ďalej spracúvajú v encóderoch. Muxer v súčasnosti distribuuje do ďalších technologických komponentov približne 150 TV kanálov, ktoré dnes konzumujú približne 1,2 Gbp/s šírky pásma.
Encoding
Celý výstup z muxingu sa dostáva do encódovacej farmy, ktorá televízne kanály upravuje pre široké použitie na internete. Kuki má encoding vyvinutý špeciálne pre účely IPTV. Čo si pod tým predstaviť? Každý TV kanál, ktorý je tzv. prekladaný*, t.j. vysielaný napríklad v 50 polo snímkoch, sa takto upraví, resp. sa použije deinterlácia a z 50 polo snímok sa prevedie na 50 plných snímok. Kanály, ktoré už zo štúdií majú 25, 50 alebo 60 plných snímok, nie je nutné upravovať ani používať deinterláciu. Hlavným dôvodom prevodu na plné snímky sú moderné koncové zariadenia ako napr. mobily, tablety alebo webové prehliadače, ktoré prekladaný obraz nedokážu zobraziť tak, aby bol obraz pekný a dalo sa na neho dívať.
* Prekladanie je jeden zo spôsobov analógovej kompresie obrazu. Spočíva v tom, že v jednom okamihu sa neprenáša celý obraz, ale iba jeho nepárne riadky a v ďalšom okamihu párne
Kuki encóder pracuje s nasledujúcou kvalitou obrazu na zdrojoch. Je to kvalita, ktorú v súčasnosti vieme získať od jednotlivých televíznych štúdií:
SD – 576 pixelov na výšku
HD Ready – 720 pixelov na výšku
Full HD – 1 080 pixelov na výšku
4K/ Ultra HD – 2 160 pixelov na výšku
Podľa kvality zdroja sa následne každý televízny kanál upraví do dielčich streamov (profilov). Kuki podporuje HTTP Live Streaming (HLS). To znamená, že podľa kvality internetovej linky koncového zariadenia zákazníka dokáže Kuki vybrať konkrétny profil tak, aby televízny kanál bežal plynulo, bez sekania a v maximálne možnej kvalite obrazu.
Pre SD kanály Kuki vyrába dva nižšie profily s 396 pixelmi na výšku pri dátovom toku 0,5 Mb/s a vyššie profily s 576 pixelmi na výšku pri dátovom toku 1 Mb/s. U Full HD ide až o 5 profilov a u Ultra HD o 7 profilov s tým, že najvyšší profil má 2 160 pixelov na výšku pri dátovom toku 7 Mb/s v kodeku HEVC. Kuki encóder pochopiteľne dokáže pracovať s kodekom h.264, ktorý je dnes najrozšírenejší a po novom i s h.265/HEVC, ktorý je schopný pri rovnakej kvalite obrazu znížiť dátový tok na približne polovicu.
Digitálna ochrana televíznych práv (DRM)
DRM je skratka pre digitálnu ochranu televíznych práv, ktorá je jednou z podmienok u prémiových kanálov. DRM zašifruje dáta tak, aby ich nebolo možné odcudziť na neautorizovanom zariadení ani žiadnym spôsobom nelegálne využiť či distribuovať. Toto všetko sa realizuje pre približne 150 TV kanálov, ktoré sa následne upravujú do jednotlivých profilov. Ide o obrovský dátový tok, ktorý sa musí každú sekundu uložiť v čase a hlavne každú sekundu zmazať. Hotové televízne streamy sú odoslané do ingestoru, ktorý rozdelí každý stream, resp. profil na 5-sekundové diely, tzv. chunky. Jednotlivé chunky sa následne zašifrujú DRM kľúčmi a uložia do úložiska storage.
Storage – úložisko
Kuki využíva pre ukladanie všetkých dát objektovú storage, ktorá je postavená ako jeden veľký cluster z mnoha serverov. Takúto storage príkladne využíva CERN pre ukladanie výsledkov svojich testov na LHC urýchľovačoch. Celý cluster si môžeš predstaviť ako veľké množstvo rackových skríň na niekoľkých miestach v Českej republike, ktoré sú plné serverov a pevných diskov s dátami. Všetky dáta sú uložené minimálne dvakrát, pretože pevné disky nevydržia večne a hardwary sa môžu pokaziť. Kuki si samozrejme nemôže dovoliť prísť o žiadne dáta. Pre zaujímavosť uvedieme, že v súčasnosti má Kuki na storagi uložených 630 TB dát na viac než 300 rotačných diskoch.
Streaming
Všetky uložené dáta potrebuje Kuki dostať k zákazníkom. To zabezpečujú streamery zapojené do kaskády CDN uzlov, playlist generátory a remuxery. Remuxer je technológia, ktorá je schopná na základe požiadaviek koncových zariadení meniť v reálnom čase použitý kontajner pre transport dát.
Kuki dnes potrebuje v prime time – každý deň medzi 20. a 22. hodinou – doručiť svojim zákazníkom každú sekundu mnoho unikátnych dát s rastúcim trendom. To by bez dômyselného riešenia medzipamätí, tzv. cache, nešlo zvládnuť. Storage postavená na rotačných diskoch má dosť práce s uložením dát a ešte mnohonásobne viac práce s načítaním = dáta pre zákazníkov. Vzhľadom ku stále rastúcemu počtu zákazníkov Kuki sa neprestajne musíme venovať výkonovej optimalizácii. O celé riešenie sa stará niekoľko prvkov, a to najmä streamery, ktoré sú súčasťou CDN a rýchle Tier 1 storage postavené na SSD diskoch.
Každý streamer je v podstate server vybavený väčším množstvom pamäte, napríklad 512 GB. V momente, keď vznikne zákaznícka požiadavka na televízne dáta, streamer skontroluje, či ich nemá uložené u seba v pamäti. Ak áno, hneď ich odošle a uspokojí tak požiadavku zákazníka, resp. jeho koncového zariadenia. Ak nie, streamer si ich vyžiada z nadradenej storage. V tom prípade sa využíva efekt, kedy mnoho zákazníkov sleduje ten istý program v tom istom čase, a teda sa dáta stiahnu zo storage len raz a sú doručované tisícom zariadení bez nutnosti ďalej zaťažovať storage.
Efektivita cache sa pohybuje nad 80 % a tým významne prispieva k plynulosti celého streamingu televíznych dát naprieč internetom. Tier 1 storage je od začiatku roku 2020 pre Kuki novinkou – 20 najsledovanejších kanálov sa po dobu 24 hodín ukladá duplicitne na veľmi rýchle SSD disky, ktoré dokážu odbaviť obrovské množstvo požiadaviek (hlavne pri načítaní), bez toho, aby bolo nutné načítať dáta z veľkej storage. Týmto dokázala Kuki usporiť ďalších cca 40 % výkonu celej storage a doručiť zákazníkom požadované televízne dáta rýchlejšie než kedykoľvek predtým. Toto riešenie nám mimochodom veľmi pomohlo zvládnuť nápor zákazníkov počas karantény na jar 2020.
Čo z toho vyplýva?
Ako vidíš, ide o sofistikovaný proces výberu a doručenia požadovaných obrazových dát desiatkam tisícom zákazníkov v jeden moment. Nič nesmie zlyhať, všetko musí byť doručené včas a bez chýb. Neustále robíme všetko preto, aby sme udržali hladký chod tvojej televízie. Sme česká firma ponúkajúca zákazníkom IPTV, ktorá do domácnosti prináša radosť zo sledovania telky. Je zrejmé, že doručenie obrázkov natočených v štúdiách po celom svete k tebe do obývačky je všetko, len nie “jednoduché” :-)