Compresión de Hardware vs. Software: Encontrando el Equilibrio Perfecto

Las Opciones de Compresión
Compresión de Hardware
La codificación de hardware dedicada se considera en general, como la mejor opción para las plataformas de
compresión de video de alta calidad, debido al hecho de que estos codificadores usan procesadores que están
diseñados específicamente para el trabajo en cuestión, ya que solamente procesan los algoritmos necesarios.
La compresión de hardware utiliza ASICs (Application Specific Integrated Circuits) para el procesamiento de
codificación y FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) para ser apto a cualquier procesamiento de Transport Stream
(TS) adicional o análisis de video. Pero el mayor rendimiento de procesamiento y la eficiencia energética tiene
un costo. Una gran desventaja de usar ASICs dedicados es la falta de flexibilidad. ASICs no puede reprogramarse,
entonces cada vez que se presenta un nuevo codec, se necesita un nuevo hardware. El codificador basado en
FPGA permite una programación más flexible, pero tiene un costo adicional y consume más energía que una
implementación solamente de ASIC.

Los beneficios adicionales de codificación de hardware incluyen una menor latencia. En la compresión de hardware,
la latencia depende del tipo y del perfil de codificación. La Figura 1 muestra las latencias de codificación de
contribución de varios tipos de codificación de hardware.
Las latencias de codificación de distribución son generalmente más altas, pero distribuyen una mejor eficiencia
de bit rate.

Los codificadores de hardware a menudo se usan en sistemas point-to-point, más estáticos, que casi nunca –o
nunca– se han reconfigurado durante su funcionamiento. Los avances de las tecnologías de compresión, como
H.264 y HEVC (High-Efficiency Video Coding), habilitaron a los proveedores de servicio a ofrecer más servicios y de
mayor calidad en sus infraestructuras existentes, como terrestre, satelital o cable. (H.264 ofrece la misma calidad que
MPEG-2 a aproximadamente la mitad del ancho de banda. HEVC es casi el doble de eficiente que H.264).
La codificación basada en hardware usualmente es más cara al principio que un enfoque basado en software.
Sin embargo, los menores costos de funcionamiento (incluyendo mantenimiento y consumo de energía) de la
codificación de hardware lo hace comparable con la codificación de software a través del tiempo.
Compresión de Software
La mayor diferencia entre la codificación de hardware y de software es que la codificación de software utiliza
plataformas de servidor COTS estándar y ampliamente disponibles, que pueden procesar en simultáneo una
infinidad de cálculos. En los codificadores basados en software está visto que no ofrecen la misma calidad que los
codificadores de hardware. Pero estos defectos están desapareciendo. A medida que los procesadores se vuelven
más eficientes, resistentes y rentables, los profesionales de media pueden utilizarlos en soluciones más densas y
más compactas. La calidad de video ahora se ofrece en todos los rangos, ya que los ingenieros de codecs se están
enfocando en las implementaciones de software.
Ejecutar operaciones de compresión en las plataformas de servidores genéricos ofrece una significativa flexibilidad y
versatilidad. Por ejemplo, se puede cambiar y aumentar el sistema mientras esté en funcionamiento. También se puede
redireccionar fácilmente la capacidad informática hacia donde más se necesite. Esto permite que la codificación de
software sea más flexible y receptiva para la puesta en marcha o en los sistemas en uso en vivo. La codificación basada
en software también es adecuada para aplicaciones OTT y basadas en cloud, que requieren el transcoding de múltiples
streams de ABR (Adaptive Bit Rate) del mismo contenido para diferentes dispositivos receptores.
La latencia en la codificación de software puede depender en gran medida del tipo de codec (MPEG-2, H.264 y
HEVC). Independiente de la latencia del codec, también existe la latencia del sistema, debido a las aplicaciones
generalmente asociadas con la codificación del software, y se determina en mayor parte por el protocolo de
streaming utilizado. Por ejemplo, para el video comprimido H.264/AVC sobre RTMP (Real-Time Messaging Protocol),
la latencia puede estar en la región de 2 segundos desde la entrada del codificador hasta el dispositivo del usuario.
La latencia asociada con HLS/HSS puede estar en el rango de 30 segundos end-to-end, según la configuración.

Estas cifras también dependerán de una parte de la duración, los segmentos, y de la red antes del playback. Como
con la codificación de hardware, la manera en que se configura el codificador, puede afectar la latencia así como la
calidad de video.
Compresión Híbrida de Software y Hardware
La combinación de soluciones de compresión de software y hardware en un enfoque híbrido, a menudo proporciona
a los profesionales de media la capacidad de personalizar la estrategia de compresión que equilibre de manera más
eficiente la calidad de video, la flexibilidad y los costos. Un enfoque híbrido, puede depender de un hardware basado en
ASICs para manejar las complejidades de la codificación, y de un software para manejar otros requerimientos, incluyendo
el procesamiento TS (transport stream) o el análisis de video, eliminando la necesidad de FPGAs.
Una solución híbrida generalmente ofrece a las empresas de media la capacidad de proporcionar soluciones más densas,
y al mismo tiempo, simplificar el proceso de agregar nuevas funciones, y todo sin perder la calidad de video, debido al
avance de la capacidad informática del hardware utilizado. El enfoque híbrido permite una aplicación más rápida de las
herramientas adecuadas para un requerimiento determinado, en cualquier momento.