Das via DVB-T2 ausgestrahlte Digital-TV liefert Bilder in HD-Qualität. Der dabei eingesetzte H.265-Standard überfordert allerdings kleine Mini-Rechner wie den Raspberry Pi – oder geht es doch?
Seit dem 31. Mai 2016 verwenden die deutschen TV-Sender bei der Ausstrahlung Ihrer Programme über DVB-T2 den H.265-Standard zur Kodierung. Das effiziente Verfahren lässt allerdings viele Mini-Computer wie den Raspberry Pi außen vor – zumindest, wenn man den Raspberry-Pi-FAQ von LibreELEC und diversen Blogs Glauben schenkt. Andererseits behaupten Foren-Teilnehmer immer wieder, dass die Wiedergabe sehr wohl funktioniere. Deshalb gehen wir in diesem Artikel der Frage auf den Grund, ob und wie der Raspberry Pi deutsches Antennenfernsehen wiedergeben kann.
Der Codec H.265 ist auch unter dem Kürzel HEVC bekannt und beschreibt die Art und Weise, wie Videomaterial komprimiert wird. Dabei geht es nur um die Bilder, denn für die Musik kommen eigene Kompressionsverfahren zum Einsatz. Die gesamte Datenrate hängt dabei auch von der Auflösung sowie der Bit-Tiefe ab.
Die eingangs erwähnten FAQ [1] bezieht sich dabei explizit auf 1080p-Videos: „1080p videos in HEVC format is too much for the Raspberry Pi 1, 2 or 3’s engine.“ Die Wiedergabe von 720p dagegen soll in Software funktionieren. Allerdings übertragen die Sender die höhere Auflösung, und deshalb werden wir versuchen, die FAQ Lügen zu strafen.
Unser H.265-Material stammt von einem Pi Zero mit DVB-pHat, wie wir ihn kürzlich vorgestellt haben [2]. Der Zero stellt die Aufnahmen per NFS im lokalen Netz bereit. Für die Wiedergabe greifen wir zum bis vor Kurzem leistungsfähigsten Vertreter der Foundation, einem RasPi 3B+. Mit ein paar Klimmzügen sollte aber ein RasPi 3 ein ähnliches Leistungsniveau wie ein RasPi 3B+ erreichen – dazu später mehr.
Grundinstallation
Wir verwenden für dieses Experiment die aktuelle LibreElec-Version 9.0.2. Die Installation erfolgt gemäß der Anleitung, einen ausführlichen Artikel dazu gab es in RPG 05-06/2019 [3]. Von den Standardeinstellungen sollten Sie nur an einer Stelle abweichen: Unter System | Audio aktivieren Sie Audio-Passthrough (Abbildung 1). Vermissen Sie eine der in diesem Artikel beschriebenen Einstellungen, dann setzen Sie zuerst die Ansicht unten links auf Experte.
Abbildung 1: Um die CPU-Belastung zu senken, sollten Sie Audio-Passthrough aktivieren. Nicht jedes TV-Gerät unterstützt allerdings diese Funktion.
Mit aktiviertem Passthrough entlasten Sie den RasPi: Er muss das komprimierte Audiomaterial nicht dekodieren, sondern übergibt es direkt an den Fernseher beziehungsweise den AV-Receiver. Sollte Ihr Fernseher so alt sein, dass er mit dem AAC-kodierten Ton nichts anfangen kann, lassen Sie die Einstellung deaktiviert, was für eine ungefähr 30 Prozentpunkte höhere CPU-Last sorgt. Nach diesen Vorarbeiten gingen wir an den ersten Test.
Eingangsprüfung
Er bestand aus dem Abspielen einer aufgezeichneten Nachrichtensendung. Hier war das Material eher statisch, im Wesentlichen bewegte die Sprecherin den Mund. Überraschenderweise war die Wiedergabe einwandfrei, nur bei Einspielungen bewegter Bilder waren ein paar Mikroruckler zu sehen. Dazu musste man allerdings sehr genau hinschauen, einem unbedarften Beobachter wären sie wohl kaum aufgefallen.
Der RasPi kann also schon in der Grundkonfiguration deutlich mehr als erwartet, und der positive Eindruck setzte sich auch bei anderem Material fort, wie verschiedenen Dokumentationssendungen. Als Härteprüfung stand dann die Wiedergabe eines aufgezeichneten Fußballspiels an. Hier, bei schneller Aktion, sollte der Raspberry Pi dann eher an seine Grenzen stoßen.
In der Tat war es auch so. Die Qualität erwies sich insgesamt als gut; es kam weder zu Aussetzern, noch begann der RasPi zu stottern. Allerdings traten regelmäßig die oben beschriebenen Ruckler auf – insgesamt nicht wirklich störend, aber zumindest auffallend. Es war also an der Zeit, dem RasPi noch mal etwas auf die Sprünge zu helfen.
Optimierungen
Mit den im Folgenden beschriebenen Änderungen am System bewegen wir uns jenseits der regulären Betriebsparameter – falls Sie das nachvollziehen wollen, dann tun Sie das auf eigene Gefahr. Hoch ist das Risiko allerdings nicht, solange Sie sich langsam an die wirklichen Grenzen herantasten. Da es bei den Kleincomputern natürliche, produktionsbedingte Schwankungen in der Qualität gibt, müssen die hier beschriebenen Einstellungen nicht bei jedem der Mini-Rechner funktionieren.
Der RasPi 3B+ unterscheidet sich vom RasPi 3 in Sachen Hardware nur wenig. Salopp gesagt, ist das Modell 3B+ ein ab Werk übertakteter RasPi 3. Dementsprechend wenig Raum nach oben gibt es bei der Taktfrequenz der CPU. Regulär läuft der Pi 3B+ mit bis zu 1400 MHz, durch Übertakten holt man im günstigsten Fall 1450 MHz heraus. Das macht nicht wirklich einen Unterschied, und Experimente in diese Richtung lohnen nicht.
Zum Glück stellte sich heraus, dass bei der Wiedergabe von H.265-Material die CPUs keineswegs am Anschlag laufen. Mit aktiviertem Passthrough lastet der Videoplayer die vier Kerne jeweils mit 30 bis 40 Prozent aus, in Summe also 120 bis 160 Prozent von 400 Prozent (100 Prozent bezieht sich beim RasPi auf einen einzelnen Core).
