AV over IP »(Audio and Video over Internet Protocol) зараз на слуху у інтеграторів і працівників сфери професійного AV. Пропонуємо вашій увазі статтю спеціаліста по продукції proAV в IMS Васильєва Володимира, в якій детально розглянуто, як йдуть справи з передачею аудіо і відео по IP на практиці.
Васильєв Володимир
Спеціаліст по продукції proAV в IMS
Висловлюючись простою мовою, AV over IP - це передача сигналів аудіо і відео за стандартною мережі. Для реалізації передачі використовуються енкодери - пристрої, які перетворять аналогові або цифрові аудіо- і відеосигнали в дані, які можуть бути передані по мережі Ethernet на декодери, а ті в свою чергу перетворять отримані дані назад в аудіо- і відеосигнали.
Рішення з підтримкою AV over IP існують вже багато років, але тільки зовсім недавно стала можливою і передача відео в форматі 4K / UHD, що призвело до появи пристроїв, які забезпечують передачу відео у високій якості між приміщеннями, будівлями і навіть на більшу відстань. Але які ж практичні, технічні та економічні особливості технології, при якій відео передається як звичайні дані?
Переваги технології AV over IP
В першу чергу, масштабованість. Мережі спочатку можуть бути будь-якого розміру, тому використовувати енкодери і декодери можна в будь-якій кількості, створюючи підключення типу «точка-точка», «точка-многоточка» і «многоточка-многоточка». Найпростіший мережевий комутатор легко замінює матричні AV-перемикачі, надаючи більше свободи і можливостей для розширення системи. Іншими словами, ніщо не заважає підключити додаткові джерела і дисплеї.
Інша перевага - використання мережевого кабелю. Воно позбавляє від витрат, пов'язаних із застосуванням спеціалізованих кабелів, та й в цілому спрощує інфраструктуру. Всі AV-сигнали передаються пакетами даних як звичайний мережевий трафік, тому вони не так чутливі до перешкод, викликаним іншими кабелями. Варто відзначити і таку важливу характеристику як відстань передачі сигналу. На відміну від інших типів з'єднання, наприклад, HDBaseT, мережа Ethernet може бути легко розширена, а відстань передачі - перевищити 100 метрів.
Нарешті, за AV over IP майбутнє. Цілком очевидно, що нинішнє покоління користувачів смартфонів чекатиме саме бездротової передачі відео (вже зараз предостатньо пристроїв, у яких відео-вихід просто відсутня). Хоча на даному етапі таку ситуацію уявити нелегко, усвідомлюючи, наскільки обмежена швидкість в бездротових IP-мережах.
Технічні особливості
Мабуть, саме HDMI сьогодні є одним з найпопулярніших і використовуваних інтерфейсів цифрового відео. Він продовжує оновлюватися, забезпечуючи підтримку великих дозволів і більш високої якості відео. З появою 4K / UHD HDR телевізорів інтерфейс HDMI для підтримки відеосигналів у відповідному форматі отримав пропускну здатність 18 Гбіт / с. Цього очікують інтегратори і від інших рішень: вони хочуть без клопоту передавати відео в форматах HD і 4K / UHD на будь-які пристрої з збереженням початкового якості. Але в разі передачі сигналів по мережі можна зіткнутися з певними складнощами.
Технічна особливість №1: стиснення
Найчастіше можна зустріти два типи мереж Ethernet: 1 і 10 Гбіт / с. Другий тип більш дорогий, тому зазвичай при створенні такої мережі використовується мідний кабель або волоконно-оптичні кабелі. На жаль, обидва типи мереж мають недостатню пропускну здатність для передачі відео у форматі 4K / UHD HDR. Таким чином, всі існуючі AV Over IP рішення змушені вдаватися до стиснення.
Як відомо, будь-який метод стиснення (кодек) вимагає для обробки певний час, тому в результаті може з'явиться затримка. Зображення може бути передано без втрат (lossless) або з невеликими візуальними артефактами (lossy). Людина дуже сприйнятливий до затримок відео і легко їх помічає, тому навіть невелика пауза може стати серйозною проблемою.
У разі застосування сильного стиснення користувач отримає зображення низької якості з великою затримкою, але це забезпечить передачу сигналів при найменшій пропускної здатності, в той час як невелике стиснення забезпечить мінімальну затримку і кращу якість зображення.
З усього цього випливає те, що системи, в яких застосовуються мережеві комутатори 1 Гбіт / с, змушені використовувати сильне стиснення (lossy) відео в форматі 4K / UHD. І, як показує практика, для багатьох завдань це буде цілком прийнятним рішенням. Для систем з мережевими комутаторами 10 Гбіт / с переважно легке стиснення (lossless).
Існує багато кодеків, але в сфері професійного аудіо-відео найчастіше застосовуються кодеки H.264, H.265 (також відомий як HEVC), JPEG 2000 і AptoVision BlueRiver. Всі вони підходять для передачі відео у форматі 4K. Кодек H.264 відмінно підійде для оптимізованого використання пропускної здатності, при цьому H.265 - ефективніше попередньої версії в два рази. JPEG 2000 хороший для зниження затримки при передачі даних. AptoVision BlueRiver є технологією, яка лежить в основі недавно сформованого консорціуму Software Defined Video Over Ethernet Alliance (SDVoE). Кодек забезпечує передачу 4K / UHD без втрат і затримок по IP мережам. При цьому є підтримка HDMI 2.0a, HDR, масштабованості і конвертації 5.1 аудіо в стереозвук.
Технічна особливість №2: сумісність з HDMI
Дуже важливо, щоб система передачі сигналів була сумісна з обладнанням. В даний час більшість дисплеїв і джерел сигналів оснащені інтерфейсами HDMI версій 1.x і 2.0. Основна відмінність між ними - пропускна здатність (v1.x - до 10.2 Гбіт / с, v2.0 - до 18 Гбіт / с).
Як відомо, супутником HDMI є протокол захисту HDCP (версії 1.4 для HDMI 1.x і версія 2.2 для HDMI 2.0). Таким чином, щоб контент з Ultra HD Blu-Ray дисків або пристроїв від Apple не був заблокований, підтримувана версія HDCP повинна збігатися.
Незважаючи на те, що технологія HDBaseT підтримує HDCP 2.2, офіційно він не має пропускну здатність 18 Гбіт / с. З урахуванням того, що матричних комутаторів з підтримкою вищезгаданого також не так багато, AV Over IP (з підтримкою HDMI 2.0 і HDCP 2.2) стає саме тією технологією, яка може забезпечити передачу відео 4K / UHD HDR.
Технічна особливість № 3: особливості мережі
Отже, для передачі AV Over IP може використовуватися мережевий комутатор 1 або 10 Гбіт / с. Дуже важливо визначиться з «серцем» вашої системи в першу чергу.
Мережевий комутатор 1Gb Ethernet підійде ідеально для передачі HD і «легких» 4K / UHD відео із застосуванням lossy-кодеків: H.264, H.265, VC-2 та ін. Затримка може досягати півсекунди, тому така система підійде краще для передачі сигналу на велику відстань. При цьому вона не годиться для відображення текстів чи детальних зображень, не кажучи вже про віддалену роботу з ПК, коли затримка відгуку миші буде дуже дратувати.
Коли в центрі системи використовується мережевий комутатор 10Gb Ethernet, можна застосувати lossless-кодеки. Така система ідеально підійде для передачі сигналів як на велике, так і на малу відстань, забезпечуючи деталізоване зображення, яке так важливо для proAV.
Для передачі сигналів на відстань, що перевищує 300 метрів, використовуються волоконно-оптичні кабелі.
Більшість систем AV Over IP вимагають наявності керованого мережевого комутатора з певним функціоналом: Full Layer 2/3, IGMP V. 2 snooping, FASTLEAVE для миттєвого перемикання 4K, IGMP Queries і ін.
Завжди варто оцінювати і необхідний простір для обладнання. За щільністю портів будь-який мережевий комутатор обійде перемикач HDBaseT, займаючи менше місця в стійці. Але з кожним додаються енкодером і декодером простору буде стає все менше.
Останнє питання, яке є одним з найважливіших, - це вартість. Оскільки вартість AV Over IP енкодерів / декодерів значно більше в порівнянні з HDBaseT приймачами і передавачами, підключення «точка-точка» в невеликих системах вигідніше реалізувати з HDBaseT і HDMI обладнанням.
Але для великих систем, особливо тих, де передбачається передача сигналу на відстані, що перевищують 100 метрів, кращими і більш економічними є якраз AV Over IP пристрою, які до того ж не потребують створення додаткової кабельної інфраструктури.
висновок
IP-мережі пропонували просту інфраструктуру, яку можна було використовувати для HD відео, але вона, на жаль, не могла задовольнити зростаючі вимоги і забезпечити підтримку 4K / UHD. Все змінилося, і нові технології передачі AV Over IP дозволяють передавати відео та аудіо сигнали в високій якості.
www.avclub.pro
Ще більше інформації про AV Over IP системах - на спеціальному вебінарі АВ Клубу, присвяченому рішенням MuxLab, продуктивним пристроїв, що допомагають створювати комутацію майбутнього. Реєстрація тут.
