【ProAV Lab】introAVoIP#02 - Warum ist AVoIP die Zukunft für Pro-AV?
Gary Zheng & Kieron Seth, Lumens
Juni 14, 2022 22913
▶ AVoIP und die Entfernungsbarriere
Im letzten Vierteljahrhundert hat es eine Revolution in der AV Übertragung gegeben. Die Branche hat den Großhandel von analogen Composite-Video-, S-Video-, Component-Video- und VGA-Verbindungen zu digitalen DVI- und HDMI-Kabeln verlagert, die verlustfreies Video mit 4K und sogar 8K-Auflösung liefern können.
Die hochauflösende Videoübertragung ist jedoch durch die Kabellänge begrenzt. Bei 4K60 dürfen Standard-HDMI-Kabel eine Länge von 3 Metern nicht überschreiten. AV Installateure haben keine andere Wahl, als einen Workaround zu finden, sei es optische HDMI-Kabel, Konvertierung in 12G-SDI oder die Verwendung von HDMI-Repeatern. Jeder ist effektiv, aber es gibt Kosten in Bezug auf Kapitalinvestitionen und in Bezug auf die Systemkomplexität.
▶ Probleme am Horizont
Die Kommunikationstechnologie entwickelt sich sehr schnell. Nach Nielsens Gesetz der Internetbandbreite (ähnlich dem Morreschen Gesetz) steigen die Bandbreitenanforderungen jedes Jahr um 50%. IT-Netzwerke dienten einst ausschließlich der Dateiübertragung. Heute übertragen sie Videokonferenzanrufe, Netflix-Streaming und einen ständigen Fluss von Fotos in soziale Medien. Die Welt ist zunehmend virtuell und online: Die Technologie muss sich schnell weiterentwickeln, um mit den ständig wachsenden Anforderungen Schritt zu halten.
Traditionelle SDI- und AV-Technologien scheinen jetzt aus der Phase geraten zu sein; sie können einfach nicht mit den Anforderungen nach immer größerer Bandbreite Schritt halten.
▶ IP zur Rettung!
IP Vernetzung ist die Antwort. Die Kodierung AV Signalen für die Übertragung über IP Netzwerke ist die Lösung. Das Senden von codiertem Video über Datenleitungen eröffnet sofort das Potenzial für lange Kabelwege und erhebliche Kosteneinsparungen.
Das Komprimieren und Codieren von Audio und Video ist immer ein Kompromiss zwischen Latenz, Bandbreite und Bildqualität. In der Realität können moderne Codierungsalgorithmen jedoch visuell verlustfreie Videobilder mit bescheidenen Bitraten erzeugen. Das folgende Diagramm zeigt die Komprimierungsverhältnisse, die zum Senden von Video über 1GbE-Kabel erforderlich sind. Selbst bei einem Kompressionsverhältnis von 15:1 können 4K 60 (4:4:4) selbst auf großformatigen Displays atemberaubend aussehen. Es sind kaum Kompromisse erforderlich. Über 10GbE oder höhere Netzwerke ist eine noch bessere Videoqualität möglich.
Die Kompressionstechnologie ist die sich schnell entwickelnde Technologie, die AVoIP ermöglicht. Formate wie JPEG 2000, JPEG XS, H.264 und HEVC revolutionieren die Branche und liefern großartig aussehende Videos mit geringer Latenz.
▾Tabelle 1: Verdichtungsverhältnis zum passenden 1GbE-Netzwerk
| Auflösung | Bildrate | Format | Farbtiefe | Rohdaten (Gbit/s) | Komprimierung auf Verhältnis #1 |
| 1080P | 60 | 4:2:0 | 8 | 1.5 | 1.875 |
| 1080P | 60 | 4:2:2 | 8 | 2 | 2.5 |
| 1080P | 60 | 4:4:4 | 8 | 3 | 3.75 |
| 4K | 60 | 4:2:0 | 8 | 6 | 7.5 |
| 4K | 60 | 4:2:2 | 8 | 8 | 10 |
| 4K | 60 | 4:4:4 | 8 | 12 | 15 |
#1, basierend auf einer effektiven Bandbreite von 1GbE 800Mbps
▶ Netzwerkkabellängen
Nach der Kodierung kann das Video nun über Ethernet Kabel übertragen werden. Wie Sie der folgenden Tabelle entnehmen können, kann selbst die günstigste Cat 5E 1GbE-Netzwerkverkabelung 4K Video über 100 Meter übertragen. Ein 10GbE Cat6A-Kabel überträgt mehrere Streams von sehr hochwertigem 4:4:4-Video über große Entfernungen.
▾Tabelle 2: Kabellänge über Ethernet Verkabelung
| Verkabelung | 10 GbE | 5 GbE | 2,5 GbE | 1 GbE |
| Katze 5E | Na | Na | 100 m | 100 m |
| Kater 6 | 55 Mio. | 100 m | 100 m | 100 m |
| Katze 6A | 100 m | 100 m | 100 m | 100 m |
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