Декабрь 7, 2017 от

AV over IP (Audio and Video over Internet Protocol) сейчас на слуху у интеграторов и работников сферы профессионального AV. Предлагаем вашему вниманию статью специалиста по продукции proAV в IMS Васильева Владимира, в которой подробно рассмотрено, как обстоят дела с передачей аудио и видео по IP на практике. 

Васильев Владимир

Васильев Владимир

Специалист по продукции proAV в IMS

Выражаясь простым языком, AV over IP – это #передачасигналов аудио и видео по стандартной сети. Для реализации передачи используются #энкодеры  – устройства, которые преобразуют аналоговые или цифровые аудио- и видеосигналы в данные, которые могут быть переданы по сети #Ethernet на #декодеры , а те в свою очередь преобразуют полученные данные обратно в аудио- и видеосигналы.

av_over_ip

Решения с поддержкой AV over IP существуют уже много лет, но только совсем недавно стала возможной и передача видео в формате 4K/UHD, что привело к появлению устройств, которые обеспечивают передачу видео в высоком качестве между помещениями, зданиями и даже на большее расстояние. Но каковы же практические, технические и экономические особенности технологии, при которой видео передается как обычные данные?

Преимущества технологии AV over IP

В первую очередь, #масштабируемость . Сети изначально могут быть любого размера, поэтому использовать энкодеры и декодеры можно в любом количестве, создавая подключения типа «точка-точка», «точка-многоточка» и «многоточка-многоточка». Самый обычный сетевой #коммутатор легко заменяет матричные AV-переключатели, предоставляя больше свободы и возможностей для расширения системы. Другими словами, ничто не мешает подключить дополнительные источники и дисплеи.

Другое преимущество – использование сетевого кабеля. Оно избавляет от затрат, связанных с применением специализированных кабелей, да и в целом упрощает инфраструктуру. Все #AV-сигналы передаются пакетами данных как обычный сетевой трафик, поэтому они не так восприимчивы к помехам, вызванным другими кабелями. Стоит отметить и такую важную характеристику как расстояние передачи сигнала. В отличие от других типов соединения, например, HDBaseT, сеть Ethernet может быть легко расширена, а расстояние передачи — превысить 100 метров.

Наконец, за #AV_over_IP будущее. Вполне очевидно, что нынешнее поколение пользователей смартфонов будет ожидать именно беспроводной передачи видео (уже сейчас предостаточно устройств, у которых видео-выход попросту отсутствует). Хотя на данном этапе такую ситуацию представить нелегко, осознавая, насколько ограничена скорость в беспроводных IP-сетях.

Технические особенности

Пожалуй, именно #HDMI сегодня является одним из самых популярных и используемых интерфейсов цифрового видео. Он продолжает обновляться, обеспечивая поддержку больших разрешений и более высокого качества видео. С появлением 4K/UHD HDR телевизоров интерфейс HDMI для поддержки видеосигналов в соответствующем формате получил пропускную способность 18 Гбит/с. Этого ожидают интеграторы и от других решений: они хотят без хлопот передавать видео в форматах HD и 4K/UHD на любые устройства с сохранением первоначального качества. Но в случае передачи сигналов по сети можно столкнуться с определёнными сложностями.

Техническая особенность №1: сжатие

Чаще всего можно встретить два типа сетей Ethernet: 1 и 10 Гбит/с. Второй тип более дорогостоящий, поэтому обычно при создании такой сети используется медный кабель или волоконно-оптические кабели. К сожалению, оба типа сетей имеют недостаточную пропускную способность для передачи видео в формате 4K/UHD HDR. Таким образом, все существующие AV Over IP решения вынуждены прибегать к сжатию.

Как известно, любой метод сжатия (кодек) требует для обработки определенное время, поэтому в результате может появится задержка. Изображение может быть передано без потерь (lossless) или с небольшими визуальными артефактами (lossy). Человек очень восприимчив к задержкам видео и легко их замечает, поэтому даже небольшая пауза может стать серьезной проблемой.

В случае применения сильного сжатия пользователь получит изображение низкого качества с большой задержкой, но это обеспечит передачу сигналов при самой маленькой пропускной способности, в то время как небольшое сжатие обеспечит минимальную задержку и лучшее качество изображения.

Из всего этого следует то, что системы, в которых применяются сетевые коммутаторы 1 Гбит/с, вынуждены использовать сильное сжатие (lossy) видео в формате 4K/UHD. И, как показывает практика, для многих задач это будет вполне приемлемым решением. Для систем с сетевыми коммутаторами 10 Гбит/с предпочтительно легкое сжатие (lossless).

Существует много кодеков, но в сфере профессионального аудио-видео чаще всего применяются кодеки H.264, H.265 (также известен как HEVC), JPEG 2000 и AptoVision BlueRiver. Все они подходят для передачи видео в формате 4K. Кодек H.264 отлично подойдет для оптимизированного использования пропускной способности, при этом H.265 – эффективнее предыдущей версии в два раза. JPEG 2000 хорош для снижения задержки при передаче данных. AptoVision BlueRiver представляет собой технологию, которая лежит в основе недавно сформированного консорциума Software Defined Video Over Ethernet Alliance (SDVoE). Кодек обеспечивает передачу 4K/UHD без потерь и задержек по IP сетям. При этом имеется поддержка HDMI 2.0a, HDR, масштабируемости и конвертации 5.1 аудио в стереофонический звук.

Техническая особенность №2: совместимость с HDMI

Очень важно, чтобы система передачи сигналов была совместима с оборудованием. В настоящее время большинство дисплеев и источников сигналов оснащены интерфейсами HDMI версий 1.x и 2.0. Основное различие между ними – пропускная способность (v1.x — до 10.2 Гбит/с, v2.0 – до 18 Гбит/с).

Как известно, спутником HDMI является протокол защиты HDCP (версии 1.4 для HDMI 1.x и версия 2.2 для HDMI 2.0). Таким образом, чтобы контент с Ultra HD Blu-Ray дисков или устройств от Apple не был заблокирован, поддерживаемая версия HDCP должна совпадать.

Несмотря на то, что технология HDBaseT поддерживает HDCP 2.2, официально он не обладает пропускной способностью 18 Гбит/с. С учетом того, что матричных коммутаторов с поддержкой вышеупомянутого также не так много, AV Over IP (с поддержкой HDMI 2.0 и HDCP 2.2) становится именно той технологией, которая может обеспечить передачу видео 4K/UHD HDR.

Техническая особенность № 3: особенности сети

Итак, для передачи AV Over IP может использоваться #сетевойкоммутатор 1 или 10 Гбит/с. Очень важно определится с «сердцем» вашей системы в первую очередь.

Сетевой коммутатор 1Gb Ethernet подойдет идеально для передачи HD и «легких» 4K/UHD видео с применением lossy-кодеков: H.264, H.265, VC-2 и др. Задержка может достигать полсекунды, поэтому такая система подойдет лучше для передачи сигнала на большое расстояние. При этом она не годится для отображения текстов или детальных изображений, не говоря уже об удаленной работе с ПК, когда задержка отклика мыши будет очень раздражать.

Когда в центре системы используется сетевой коммутатор 10Gb Ethernet, можно применить lossless-кодеки. Такая система идеально подойдет для передачи сигналов как на большое, так и на малое расстояние, обеспечивая детализированное изображение, которое так важно для proAV.

Для передачи сигналов на расстояние, превышающее 300 метров, используются волоконно-оптические кабели.

Большинство систем AV Over IP требуют наличия управляемого сетевого коммутатора с определенным функционалом: Full Layer 2/3, IGMP V. 2 snooping, FASTLEAVE для мгновенного переключения 4K, IGMP Queries и др.

Всегда стоит оценивать и необходимое пространство для оборудования. По плотности портов любой сетевой коммутатор обойдет переключатель HDBaseT, занимая меньше места в стойке. Но с каждым добавляемым энкодером и декодером пространства будет становится все меньше.

Последний вопрос, который является одним из самых важных, — это стоимость. Поскольку стоимость AV Over IP энкодеров/декодеров значительно больше по сравнению с HDBaseT приемниками и передатчиками, подключения «точка-точка» в небольших системах выгоднее реализовать с HDBaseT и HDMI оборудованием.

Но для больших систем, особенно тех, где предполагается передача сигнала на расстояния, превышающие 100 метров, предпочтительными и более экономичными являются как раз AV Over IP устройства, которые ко всему прочему не нуждаются в создании дополнительной кабельной инфраструктуры.

Заключение

IP-сети предлагали простую инфраструктуру, которую можно было использовать для HD видео, но она, к сожалению, не могла удовлетворить растущие требования и обеспечить поддержку 4K/UHD. Все изменилось, и новые технологии передачи AV Over IP позволяют передавать видео и аудио сигналы в высоком качестве.

Еще больше информации о AV Over IP системах — на специальном вебинаре АВ Клуба, посвященном решениям MuxLab, производительным устройствам, помогающим создавать коммутацию будущего. Регистрация здесь.

Опубликовано: Оборудование, Новости