【ProAV Lab】introAVoIP#03 - AVoIPにおける圧縮アルゴリズムの紹介
Written by Kieron Seth, Product Marketing Director at Lumens
July 01, 2022 27009
▶ 圧縮はAVoIPを可能にする技術です
AVoIP業界では、圧縮は、オーディオビデオデータを高速で移動する商用Ethernetフレームに圧縮することを可能にするテクノロジーです。ネットワーク技術の進化と圧縮アルゴリズムの進歩により、AV over IP の作成が可能になりました 叶う。
最も一般的なAVoIPプロトコルは、NDI、SDVOE、Dante AV、およびIPMXです。これらは、遅延、画質、ビットレートのトレードオフを必要とするさまざまな圧縮アルゴリズムを適応させます。圧縮テクノロジーは、効率を向上させるために常に進化してきましたが、基本的なルールは依然として適用され、帯域幅の不足は圧縮率が高く、コンピューティング環境が複雑になると、一般に遅延が増加します。上記のプロトコルのうち、SDVOE のみが 10G Ethernet を対象としています。残りのすべては、最もコスト効率の高い選択肢である 1G Ethernet を選択します。圧縮技術の選択は、10Gまたは1G Ethernet環境の要件に基づいて異なります。詳細については、以下のタイムラインと表1を参照してください。
▼圧縮標準タイムライン
▼表1:解像度とビットレートの異なる圧縮率
▶ NDI(ネットワークデバイスインターフェース)
NDIは、2015年9月8日にNewTekによって公表されました。これは、SHQ(MPEG-2に似ているが、まったく同じではない)、H.264、HEVCビットストリームなど、多くの種類の圧縮データ形式を伝送できるIPプロトコルです。SHQはイントラピクチャーコーディング専用であり、H.264/HEVCはイントラピクチャーコーディングとインターピクチャーコーディングを採用しています。
NDI テクノロジーは、IP ネットワークを介したビデオ信号伝送用に設計されており、1G Ethernet に基づいています。ビデオ信号とは、定義上、コンピューターグラフィックスやスプレッドシートとは異なり、自然のシーンをキャプチャしてカメラから生成された一連のビデオ画像を意味します。フレームベースの圧縮により、遅延は約 100 ミリ秒です。NDI には、HX2、HX3、HB などのさまざまなプロトコル バリエーションがあります。これらはさまざまな圧縮方式に基づいており、ビットレート要件も異なります。詳細については、図 2 と表 2 を参照してください。
▼図2:NDIプロトコルのバリエーション
▼表2:NDIプロトコルのターゲットビットレート
▶ SDVoE(Software Defined Video over Ethernet)
SDVoEは、視覚的なロスレス長尺ケーブル伝送用に設計されています。画質と遅延を最優先事項とし、10G Ethernet が将来の主流のネットワーク インフラストラクチャになることに賭けています。
4K@30 コンテンツは非圧縮で移動し、4K@60 コンテンツのみは 1.5 ライトの独自の圧縮を必要とし、最大遅延は 100 マイクロ秒です。
その目標は、HDbaseT HDMI信号の長いケーブル技術と競合すると同時に、コンピューターのスプレッドシートとグラフィックコンテンツのニーズを満たすことです。HDbaseTはIP技術ではなく、ビデオ信号がCAT6ケーブル内を伝わるための信号変調メカニズムです。
▶ Dante AV
Dante AVは、標準の1Gbpsネットワーク向けの革新的な新しいAVソリューションであり、メーカーは業界をリードするDanteオーディオオーバー IPプラットフォームにネットワークビデオを追加できます。使いやすさ、シームレスなマルチベンダーの相互運用性、および顧客がDanteに期待する統合制御エクスペリエンスを提供します。
Dante AVは、ビデオ用のNDIと同じターゲットアプリケーションを使用して、代わりにJPEG 2000圧縮テクノロジーを使用します。JPEG2000は、JPEGよりも圧縮率の高いISO規格のウェーブレット変換です。最近、Audinate は Dante AV Control をさらに開発し、H.264 や HEVC などの他の圧縮テクノロジーを採用して Dante AV プロトコルと統合しました。
▶ IPMX (インターネット プロトコル メディア エクスペリエンス)
DIPMXは、メディア&エンターテインメント(M&E)およびプロフェッショナルオーディオ/ビデオ業界におけるIPを介した相互運用性のための、共通のユビキタスな標準ベースのプロトコルの採用を促進する非営利の貿易同盟であるAIMS(Alliance for IP Media Solutions)によって設立されました。
IPMXは、プロAV マーケットのIPネットワーク上で圧縮されたビデオ、オーディオ、およびデータの伝送を可能にするために提案された一連のオープン標準と仕様です。IPMXは、1G Ethernet Networkをベースとした映像処理の圧縮技術として、ISO規格のJPEG-XSを提案しています。
▶ 概要
4つのAVoIPプロトコルを異なる角度から比較するために、以下に示すように要約表が作成されました。
IPMXは、放送業界に由来するオープンスタンダードであり、いくつかの修正を加えた後、Pro-AV業界に完全に適合するため、最高の相互運用性を備えています。この将来性のあるテクノロジーは確かに頼りになります。
NDIは、6年前のマーケット開発と洗練されたSDK開発環境により、現在最も人気のある標準であり、広く受け入れられています。H.264 および HEVC コーデックを採用し、既存の SOC ソリューションを使用して最高のコスト パフォーマンスを実現します。
Dante AVは新参者であり、オーディオの人気を利用してプロAV AVoIP マーケットに対応しようとしており、そのためNDIの強力な競争相手となるでしょう。
SDVoE は、高品質、低遅延、高帯域幅の機能により、ハイエンド マーケットでの地位を確立し、制御室アプリケーションを支配しています。
▼表3:AVoIPプロトコル比較表
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