【ProAV Lab】introAVoIP#03 - Einführung in den Komprimierungsalgorithmus in AVoIP
Written by Kieron Seth, Product Marketing Director at Lumens
Juli 01, 2022 27036
▶ Komprimierung ist eine Basistechnologie für AVoIP
In der AVoIP-Branche ist die Komprimierung eine Basistechnologie, um Audio-Video-Daten in kommerzielle Ethernet-Frames zu pressen, die mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden. Dank der Entwicklung der Netzwerktechnologie und der Weiterentwicklung des Komprimierungsalgorithmus ist es jetzt möglich, AV über IP zu machen sich erfüllen.
Die beliebtesten AVoIP Protokolle sind NDI, SDVOE, Dante AV und IPMX. Sie passen unterschiedliche Kompressionsalgorithmen an, die einen Kompromiss zwischen Latenz, Bildqualität und Bitrate erfordern. Die Komprimierungstechnologie wurde ständig weiterentwickelt, um eine bessere Effizienz zu erreichen, aber die Grundregel gilt immer noch: Mangelnde Bandbreite bedeutet ein höheres Komprimierungsverhältnis, und eine kompliziertere Computerumgebung verursacht im Allgemeinen mehr Latenz. Von den oben genannten Protokollen ist nur SDVOE auf 10G-Ethernet ausgerichtet. Die anderen entscheiden sich für 1G-Ethernet, das die kostengünstigste Wahl ist. Die Auswahl der Komprimierungstechnologie ist unterschiedlich, je nachdem, welche Anforderungen Sie an eine 10G- oder 1G-Ethernet-Umgebung stellen. Weitere Informationen finden Sie in der untenstehenden Zeitleiste und in Tabelle 1.
▼Komprimierung Standard-Zeitleiste
▼Tabelle 1: Kompressionsverhältnis für verschiedene Auflösungen und Bitraten
▶ NDI (Netzwerkgeräteschnittstelle)
NDI wurde von NewTek am 8. September 2015 öffentlich bekannt gegeben. Es handelt sich um ein IP-Protokoll, das viele Arten von Komprimierungsdatenformaten wie SHQ (MPEG-2 ähnlich, aber nicht genau gleich), H.264 und HEVC-Bitströme übertragen kann. SHQ ist nur für die Intra-Bildcodierung vorgesehen und H.264/HEVC übernimmt die Intra- und Inter-Bildcodierung.
Die NDI-Technologie ist für die Übertragung von Videosignalen über ein IP-Netzwerk konzipiert und basiert auf 1G-Ethernet. Ein Videosignal bedeutet per Definition eine Reihe von Videobildern, die von einer Kamera durch die Aufnahme natürlicher Szenen erzeugt werden, was sich von Computergrafiken und Tabellenkalkulationen unterscheidet. Die Latenz liegt aufgrund der framebasierten Komprimierung bei etwa 100 ms. NDI verfügt über verschiedene Protokollvarianten, z. B. HX2, HX3 und HB. Sie basieren auf unterschiedlichen Komprimierungsschemata und haben unterschiedliche Anforderungen an die Bitrate. Weitere Informationen finden Sie in Abbildung 2 und Tabelle 2.
▼Abbildung 2: Variationen des NDI-Protokolls
▼ Tabelle 2: Zielbitrate des NDI-Protokolls
▶ SDVoE ( Software Defined Video über Ethernet )
SDVoE ist für die visuelle, verlustfreie Übertragung langer Kabel konzipiert. Es nimmt die Bildqualität und Latenz als erste Priorität und setzt auf 10G-Ethernet, um die zukünftige Mainstream-Netzwerkinfrastruktur zu werden.
4K@30-Inhalte werden unkomprimiert übertragen und 4K@60-Inhalte nur mit proprietärer 1,5-Liter-Komprimierung und einer maximalen Latenz von 100 Mikrosekunden.
Sein Ziel ist es, mit der HDbaseT HDMI-Signal-Langkabeltechnologie zu konkurrieren und gleichzeitig die Anforderungen von Computertabellenkalkulationen und grafischen Inhalten zu erfüllen. HDbaseT ist keine IP-Technologie, sondern ein Signalmodulationsmechanismus für Videosignale, die innerhalb eines CAT6-Kabels übertragen werden sollen.
▶ Dante AV
Dante AV handelt sich um eine revolutionäre neue AV-Lösung für Standard-1-Gbit/s-Netzwerke, die es Herstellern ermöglicht, die branchenführende Dante Audio-over-IP-Plattform um vernetztes Video zu erweitern. Es bietet die Benutzerfreundlichkeit, die nahtlose Interoperabilität mit mehreren Anbietern und die integrierte Steuerung, die Kunden von Dante erwarten.
Dante AV, mit der gleichen Zielanwendung wie die von NDI für Video, verwendet stattdessen die JPEG 2000-Komprimierungstechnologie. JPEG2000 handelt sich um eine ISO-Standard-Wavelet-Transformation mit einem höheren Komprimierungsverhältnis als JPEG. In jüngster Zeit hat Audinate Dante AV Control weiterentwickelt, um andere Komprimierungstechnologien wie H.264 und HEVC für die Integration in das Dante AV-Protokoll zu übernehmen.
▶ IPMX (Internet Protocol Media Experience)
DIPMX wurde von AIMS (Alliance for IP Media Solutions) ins Leben gerufen, einer gemeinnützigen Handelsallianz, die die Einführung eines Satzes gemeinsamer, allgegenwärtiger, standardbasierter Protokolle für die Interoperabilität über IP in der Medien- und Unterhaltungsindustrie (M&E) und in der professionellen Audio-/Videobranche fördert.
IPMX ist ein vorgeschlagener Satz offener Standards und Spezifikationen, um die Übertragung von komprimierten und unkomprimierten Video-, Audio- und Datenverbindungen über IP-Netzwerke für den Pro-AV-Markt zu ermöglichen. IPMX bietet den ISO-Standard JPEG-XS als Komprimierungstechnologie für die Videoverarbeitung auf Basis eines 1G-Ethernet-Netzwerks an.
▶ Zusammenfassung
Wie unten gezeigt, wurde eine zusammengefasste Tabelle erstellt, in der Vergleiche zwischen den vier AVoIP-Protokollen aus verschiedenen Blickwinkeln möglich sind.
IPMX ist ein offener Standard, der die BESTE Interoperabilität bietet, da er aus der Rundfunkindustrie stammt und nach einigen Änderungen perfekt in die Pro-AV-Branche passt. Auf diese zukunftssichere Technologie können wir mit Sicherheit zählen.
NDI ist derzeit der beliebteste Standard mit einer breiten Akzeptanz aufgrund seiner 6 Jahre früheren Marktentwicklung und der ausgefeilten SDK-Entwicklungsumgebung. Es verwendet den H.264- und HEVC-Codec, um vorhandene SOC-Lösungen für das beste Preis-Leistungs-Verhältnis zu verwenden.
Dante AV ist ein Neuling und hat versucht, seine Audio-Popularität zu nutzen, um den Pro-AV AVoIP-Markt anzusprechen, und als solcher wird es ein starker Konkurrent für NDI sein.
SDVoE positioniert sich auf dem High-End-Markt mit hoher Qualität, geringer Latenz und hoher Bandbreite, um die Anwendung im Kontrollraum zu dominieren.
▼ Tabelle 3: Vergleichstabelle für AVoIP-Protokolle
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