Появление стандарта SMPTE-2110: что это значит для вещателей?
Стандарт открывает перед индустрией возможность движения в сторону IP, – считает Уэс Симпсон (Wes Simpson), президент компании Telecom Product Consulting.
Во время проходившей в прошлом месяце выставки IBC Show, компания SMPTE заявила о завершении работы над тремя из основных документов, регламентирующих работу нового набора стандартов IP-видео (SMPTE ST 2110). Многолетний труд привёл отрасль к той точке, которую можно назвать поворотным моментом в переходе медиасетей к использованию технологий IP-сетей. После того, как в ближайшие месяцы новый стандарт будет окончательно доработан и подготовлен к внедрению, производители смогут начать поставлять устройства, способные бесшовно переключать потоки несжатого видео, аудио и прочих важных метаданных между устройствами, поддерживающими любые возможные функции обработки видео.
ПОЧЕМУ IP?
Для вещателя переход к использованию Ethernet/IP-технологий является неизбежным по трём основным причинам.
1Гибкость
Сегодняшние зрители могут без проблем получать доступ к огромному количеству высококачественного видеоконтента, значительная часть которого доступна для просмотра в режиме «по запросу» при использовании самых различных сетей доставки и устройств. Многие из данных систем уже используют IP-сети для доставки контента конечному пользователю, и все они используют сегодня IP-технологии на том или ином этапе своего производственного процесса. И вот, когда появились новые форматы видео – такие, как Ultra HD и расширенный динамический диапазон (HDR) – а на горизонте «нарисовались» виртуальная и дополненная реальность (VR и AR), вещателям необходимо произвести замену своих устаревших SDI/HD-SDI производственных мощностей, приведя на их место технологию, которая способна поддерживать множество различных форматов в рамках единой инфраструктуры.
2Стоимость
Стоимость IP-оборудования и схем с высокой пропускной способностью неуклонно снижается уже на протяжении нескольких десятилетий. И, судя по всему, данная тенденция будет продолжаться. Сегодня даже в недорогих рабочих станциях имеется встроенная система подключения к сетям GigE, а коммутаторы Ethernet между скоростями 40 и 100 Гбит/сек широкодоступны. Пользователям, проживающим во многих городах, доступна возможность подключения к недорогому гигабитному интернету, и в настоящее время возможно арендовать линию передачи данных на скорости в 10 Гбит/сек между Лондоном и Нью-Йорком за 2 500 долларов в месяц (всего несколько лет назад за эту же цену можно было арендовать линию передачи данных на скорости в 270 Мбит/сек с втрое меньшей ёмкостью).
3Повсеместность
IP-сети сегодня протягиваются везде, где ступает нога человека, включая Международную космическую станцию и Антарктиду. Каждый владелец смартфона имеет в своём кармане устройство приёма-передачи IP-потоков. Рабочие процессы на основе видеокассет исчезли, им на смену пришли рабочие станции и системы хранения, которые зависят от высокоскоростного Ethernet-подключения на профессиональном и полулюбительском уровне.
ВЛИЯНИЕ НА ВЕЩАТЕЛЕЙ
Многочисленные демонстрации совместимости, проходившие в 2016-2017 годах на выставках IBC и NAB Show, чётко показали готовность производителей к принятию IP-технологий. Какое же влияние окажет данный процесс на вещателей? Ниже мы поговорим о тех изменениях, которые может вызвать внедрение SMPTE ST 2110.
1Единый тайминг
Благодаря двусторонним каналам, существующим в рамках IP-пространства, вещателям более не придётся создавать отдельные линии распространения синхронных сигналов на устройства. Вместо этого протокол точного времени IEEE 1588 даст возможность различным устройствам настраиваться в соответствии с основными часами системы с точностью до 1 микросекунды, обеспечивая полную синхронизацию видео и аудио во всём её пространстве. При добавлении в общую систему GPS-приёмников отдельные площадки, расположенные друг от друга на расстоянии в сотни километров, могут быть синхронизированы с точностью до кадра и использовать общую базу временных кодов.
2Упрощённая инфраструктура
Всякий из нас, кто имеет опыт установки, к примеру, таких простых вещей, как аудиосистема для танцпола в отеле, знает, что процесс разводки кабелей и управления ими может стать головной болью даже для относительно простых систем. А если добавить в систему ещё и опцию видео, то переплетение кабелей ещё больше усложняется. В условиях больших студий и ПТС-фургонов отдельные кабельные подключения для каждого сигнала могут быть подвержены перегрузкам, а их эксплуатация приносит множество хлопот. Благодаря использованию высокоскоростного Ethernet, одно подключение может обеспечивать передачу множества потоков несжатого HD-видео и сотни каналов несжатого аудио. По мере изменения используемых форматов в будущем потребуется замена лишь конечных устройств, в то время как основное IP-оборудование останется без изменений.
3Снижение требований к пропускной способности канала
Для передачи несжатого видео в формате 1080p через коаксиальный кабель требуется канал шириной в 2,97 Гбит/сек, а при переходе на IP с использованием стандарта SMPTE ST 2022-6 поток «раздувается» до 3,17 Гбит/сек. В то же время видеосигнал в стандарте SMPTE ST 2110-20 и в формате 1080p занимает канал в менее чем 2,67 Гбит/сек. Это высвобождает полосу в примерно 300 Мбит/сек, которой практически достаточно для передачи почти ста аудиоканалов. Благодаря передачи лишь пикселей, составляющих картинку (удаляя все прежде привычные вертикальные и горизонтальные вспомогательные промежутки) новый стандарт создаёт систему передачи лишь элементарных сигналов, в которой отсутствует необходимость включения и извлечения аудио и метаданных. Для более низкокачественной графики и прочих сигналов, которые занимают лишь небольшой участок видеокадра, требования к ширине IP-канала ещё ниже.
4Улучшенная универсальность
Стандарт SMPTE ST 2110 содержит надёжный механизм для определения широкого спектра форматов видео (до 32 767 пикселей на 32 767 строк), включая различную битовую глубину, различные цветовые схемы, все возможные показатели частоты кадров и прочие связанные параметры. Выделение транспортного формата (кадры данных Ethernet, несущие IP-пакеты) из видеоформата даёт вещателям возможность чёткого выбора формата, необходимого им на каждом шаге вещательной цепи – будь то UHD для мастеринга или видео в низком разрешении для потоковой передачи – сохраняя при этом возможность передачи каждой версии через единую инфраструктуру. По мере появления новых приложений новые стандарты будут с лёгкостью создаваться, гармонично сочетаясь с существующими принципами.
SMPTE ST 2110 состоит из нескольких отдельных документов, каждый из которых представляет собой часть от общей спецификации. ST 2110-10 даёт обзор системы и описывает её синхронизацию. ST 2110-20 детально описывает форматы несжатого видео, а родственный ST 2110-21 описывает то, как следует управлять потоками пакетов, необходимых для передачи несжатого видеосигнала, чтобы гарантированно избежать «заторов» в сети. ST 2110-30 сфокусирован на несжатом аудио, а ST 2110-40 показывает, каким образом через IP-сети будут передаваться важнейшие метаданные. Каждый из этих стандартов сам по себе достоин отдельного повествования, и эти повествования появятся в ближайшее время на нашем портале.
