AV over IP生態系蓬勃發展　NDI/ST 2110/IPMX/Dante各顯神通(2)

2023-09-08

在不斷變化的專業多媒體世界中，轉變至乙太網路和IP網路是從根本上改變產業的重要趨勢之一。影音(A/V)不再受限於點到點連接，AV-over-IP相關標準與技術陸續崛起，一同擘劃影音傳輸未來。

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NDI簡化專業影音

(承前文)過去10年間，企業工作場所、專業影片工作室等多媒體需求顯著成長。如今的內容創作者需要支援高品質、低延遲影片的設備和基礎架構，而不受HDMI、DisplayPort或SDI等傳統基頻影片介面的限制。創作者的需求包括遠距傳輸、多通道影片以及影音要素的靈活路由等。隨著過渡至基於IP的流動，音訊、影片和資料現在可以融於一條乙太網路電纜，進而在本地與全球的IP網路上編輯、分離、組合並傳輸內容。儘管市面上有多種選擇可以做到這點，網路設備介面，也稱為NDI的這項協定因其效能和精簡性，在市場上發展動能迅猛。

目前，高清廣播媒體內容資料傳輸速率可高達3Gbps，而超高清4K內容的傳輸速率為其4倍。即使是最簡單的工作室，也會在內容創造過程中利用其他功能，例如管理和組合音訊、訊號(如Tally指示燈)、音訊返回通道和字幕，這些功能都會使整個流程變得更加複雜。網路工程師都知道，過去要在平衡低延遲、高品質和更新同步影音需求的同時，管理此類頻寬極具挑戰性。以下將說明NDI如何解決眾多挑戰，以支援串流媒體業者和廣播公司基於IP的現代製作流程。

NDI透過自動化網路/設備發現和註冊，為內容創作者解決許多網路基礎問題。該協定透過mDNS(multicast Domain Name System)實現這點，允許攝影機、顯示器和切換器等所有端點自動檢測並與同一子網上的其他設備協同工作，而無須設定和註冊設備。NDI提供一套免費工具套件以擴展到本地網路之外，包括用於實現mDNS閘道的實用工具，可以輕鬆在全球遷移NDI串流。

為了滿足影片所需的高頻寬，NDI提供NDI高頻寬和NDI|HX兩種格式。NDI高頻寬採用一種名為SpeedHQ(SHQ)的羽量級框內編解碼器，該編解碼器經驗證可以透過在廣播放送中使用，來提供高品質影片。高效格式NDI|HX基於H.264(AVC)和H.265(HEVC)編解碼器，因其占用SHQ頻寬的大約十分之一，可用於錄製或遠距離傳輸。NDI|HX格式的最新版本NDI|H3將效率提升至全新水準，遷移影片的整體品質與NDI高頻寬相似，但使用的頻寬卻顯著減少(約80Mbps)。典型的高清和超高清NDI高頻寬串流分別為125Mbps和350Mbps左右，可在不到一個欄位的延遲下進行傳輸，支援在標準的1Gbps網路上輕鬆傳輸多個音訊/影片串流。除了音訊/影片有效負載外，NDI也可以容納其他資料，以實現更多功能，如導向基本工具的雙向資料(例如Tally和PTZ控制)，或用於舞台指導的音訊返回通道的靈活路由等。最新的NDI工具套件包括測試圖形來源和工作室顯示器等實用工具，以及其他更為強大的功能，使網路攝影機、桌面或VLC內容可作為NDI串流使用。該工具套件也包括適用於Adobe After Effects和Adobe Premier等產業標準工具的外掛程式(圖5)。

圖5　ISE2023中，AMD展位的NDI(Lumens和BirdDog NDI攝影機、Magewell和Kiloview NDI/HDMI轉換器以及SWIT NDI監視器均透過NewTek Tricaster進行連接和控制)

NDI與AMD展開合作，在AMD 28奈米Zynq 7000元件和16奈米Zynq Ultrascale+ MPSoC元件上提供NDI高頻寬實現方案，其具備先進SDK，可幫助開發人員輕鬆整合NDI並快速推向市場。對於尋求硬體模組來整合NDI的客戶，AMD Kria SOM能夠透過應用商店提供的預先建構NDI功能，支援將NDI整合至產品中。

IPMX和ST 2110：適應全新IP媒體體驗

在廣播領域，過渡至IP網路和取代串列數位介面(Serial Digital Interface, SDI)，特別是新開發的部署，已經在順利進行，並且許多業界人士都認同，SMPTE ST 2110應該成為用於壓縮和非壓縮媒體傳輸的普遍標準。ST 2110可實現在網路上傳送獨立的音訊、影片和輔助資料流程，這代表著每個所謂的要素(Essence)都可以分開處理和加工，同時也有基於IEEE1588的PTP同步和網路媒體開放規範(Networked Media Open Specifications, NMOS)網路控制與管理。由電影電視工程師協會(SMPTE)、歐洲廣播聯盟(EBU)、高級媒體工作流程協會(AMWA)和影片服務論壇(VSF)組成的網路媒體聯合工作組(JT-NM)投入大量工作，開發並推出一整套可交互操作、穩健的標準和合規性測試，並具備導向未來影片格式的擴展和支援空間。

網路協定媒體體驗(Internet Protocol Media Experience, IPMX)主要基於ST 2110，是針對專業影音市場的一組新興且重要的標準。IPMX目前主要基於HDMI傳輸而非SDI，也包括EDID(擴展顯示標識資料)和HDCP(高頻寬數位內容保護)的處理。在ST 2110中，PTP(精確時間協定)是必需的，但在IPMX中是可選的，因此這也可以在專業影音所需的非同步模式下進行，同時另外使用JPEG XS進行視訊壓縮。與ST 2110相同，IPMX的主要優勢之一在於這是一套完全開放且不依賴單一供應商的標準。IPMX由IP媒體解決方案聯盟(AIMS)定義，沒有任何一家公司可以單獨定義，並且任何人都可以下載標準並在任何合適的硬體或軟體中進行實作。由於IPMX與ST 2110密切相關，廣播製作和專業影音呈現很容易重疊，因此應用可以橫跨兩個產業並協同工作(圖6)。