【ProAV Lab】introAVoIP#03 - Einführung in den Komprimierungsalgorithmus in AVoIP

By Kieron Seth & Seaco Wei, Lumens

Juli 01, 2022 16580

 
 

▶ Komprimierung ist eine Basistechnologie für AVoIP

In der AVoIP-Branche ist die Komprimierung eine Technologie, die es ermöglicht, Audio-Video-Daten in kommerzielle Ethernet-Frames zu quetschen, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Dank der Weiterentwicklung der Netzwerktechnologie und der Weiterentwicklung des Komprimierungsalgorithmus ist es heute möglich, AV over IP wahr werden zu lassen.

Die beliebtesten AVoIP-Protokolle sind NDI, SDVOE, Dante AV und IPMX. Sie passen verschiedene Komprimierungsalgorithmen 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, dass mangelnde Bandbreite ein höheres Komprimierungsverhältnis und eine kompliziertere Computerumgebung im Allgemeinen mehr Latenz verursachen. Unter den oben genannten Protokollen ist nur SDVOE auf 10G-Ethernet ausgerichtet. Der Rest von ihnen wählt 1G Ethernet, das die kostengünstigste Wahl ist. Die Auswahl der Komprimierungstechnologie würde unterschiedlich sein, basierend auf Ihren Anforderungen an die 10G- oder 1G-Ethernet-Umgebung. Weitere Informationen finden Sie in der folgenden Zeitleiste und in Tabelle 1.

 

▼Komprimierungsstandard-Timeline

 

▼Tabelle 1: Kompressionsverhältnis für verschiedene Auflösungen und Bitrate

 

NDI (Netzwerkgeräteschnittstelle)

NDI wurde am 8. September 2015 von NewTek öffentlich bekannt gegeben. Es ist 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 Intra-Bildcodierung und H.264 / HEVC verwendet Intra- und Inter-Bildcodierung.

NDI Technologie ist für die Übertragung von Videosignalen über ein IP-Netzwerk ausgelegt und basiert auf 1G-Ethernet. Ein Videosignal bedeutet definitionsgemäß eine Reihe von Videobildern, die von einer Kamera durch die Aufnahme natürlicher Szenen erzeugt werden, was sich von Computergrafiken und Tabellenkalkulationen unterscheidet. Seine Latenz beträgt aufgrund der framebasierten Komprimierung etwa 100 ms. NDI hat verschiedene Protokollvariationen wie 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: NDI Protokollvariationen

 

▼ Tabelle 2: NDI Zielbitrate des Protokolls

 

SDVoE ( Software Defined Video over Ethernet )

SDVoE wurde für die visuelle verlustfreie Übertragung langer Kabel entwickelt. Es nimmt die Bildqualität und Latenz als erste Priorität und setzt auf 10G Ethernet, um die zukünftige Mainstream-Netzwerkinfrastruktur zu werden.

4K@30 Inhalte unkomprimiert übertragen werden und Inhalte nur mit 4K@60, erfordert eine proprietäre Komprimierung von 1,5 Lite mit einer maximalen Latenz von 100 Mikrosekunden.

Sein Ziel ist es, mit der HDbaseT HDMI-Signal-Langkabeltechnologie zu konkurrieren und gleichzeitig die Anforderungen von Computertabellen und grafischen Inhalten zu erfüllen. HDbaseT ist keine IP-Technologie, sondern ein Signalmodulationsmechanismus für Videosignale, die innerhalb eines CAT6-Kabels übertragen werden können.

 

Dante AV

Dante AV ist eine revolutionäre neue AV-Lösung für ein Standard-1-Gbit/s-Netzwerk, mit der Hersteller der branchenführenden Audio-over-IP-Plattform von Dante Netzwerkvideo hinzufügen können. Es bietet die Benutzerfreundlichkeit, nahtlose Interoperabilität mehrerer Anbieter und integrierte Steuerungserfahrung, die Kunden von Dante erwarten.

Dante AV, mit der gleichen Zielanwendung wie die von NDI für Video, verwendet stattdessen die JPEG 2000-Komprimierungstechnologie. JPEG2000 ist eine ISO-Standard-Wavelet-Transformation mit einem höheren Komprimierungsverhältnis als JPEG. Vor kurzem hat Audinate Dante AV Control weiterentwickelt, um andere Komprimierungstechnologien wie H.264 und HEVC für die Integration mit dem Dante AV-Protokoll zu übernehmen.

 

IPMX (Internet Protocol Media Experience)

DIPMX wurde von AIMS (der Alliance for IP Media Solutions) gegründet, einer gemeinnützigen Handelsallianz, die die Einführung einer Reihe gemeinsamer, allgegenwärtiger, standardbasierter Protokolle für die Interoperabilität über IP in der Medien- und Unterhaltungsindustrie (M & E) und der professionellen Audio- / Videoindustrie fördert.

IPMX ist ein vorgeschlagener Satz offener Standards und Spezifikationen, um den Transport von komprimiertem und unkomprimiertem Video, Audio und Daten über IP-Netzwerke für den Pro-AV-Markt zu ermöglichen. IPMX schlägt den ISO-Standard JPEG-XS als Komprimierungstechnologie für die Videoverarbeitung auf Basis des 1G-Ethernet-Netzwerks vor.

 

▶ Zusammenfassung

Es wurde eine zusammengefasste Tabelle erstellt, wie unten gezeigt, für Vergleiche zwischen den vier AVoIP-Protokollen aus verschiedenen Blickwinkeln.

IPMX ist ein offener Standard, der die BESTE Interoperabilität haben wird, da er aus der Rundfunkindustrie stammt und nach einigen Änderungen perfekt in die Pro-AV-Industrie passt. Auf diese zukunftssichere Technologie können wir uns durchaus verlassen.

NDI ist derzeit der beliebteste Standard mit einer breiten Akzeptanz aufgrund seiner 6-jährigen früheren Marktentwicklung und der ausgefeilten SDK-Entwicklungsumgebung. Es übernimmt den H.264- und HEVC-Codec, um vorhandene SOC-Lösungen für die beste Kostenleistung zu nutzen.

Dante AV ist ein Neuankömmling und hat versucht, seine Audio-Popularität zu nutzen, um den Pro-AV-AVoIP-Markt anzusprechen, und als solches wird es ein starker Konkurrent für NDI sein.

SDVoE positioniert sich im High-End-Markt mit hoher Qualität, geringer Latenz und hoher Bandbreite, um die Kontrollraumanwendung zu dominieren.

 

▼ Tabelle 3: Vergleichstabelle für AVoIP-Protokolle



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