|
Produse - Infrastructura
|
|||
| SNP (Selenio Network Processor) Procesor nativ SMPTE ST 2110 |
SNP Frame Synchronizer Frame Sync UHD/HD - 2110/SDI |
SNP ACO HD Automatic ChangeOver HD - 2110/SDI |
SNP ACO UHD Automatic ChangeOver UHD - 2110/SDI |
| SNP Mutiviewer Mutiviewer in timp real- 2110/SDI |
SNP encoder/decoder JPEG XS Encoder/decoder JPEG XS HD/UHD- 2110/SDI |
Master Control HD Master Control HD ptr. emisie- 2110/SDI |
Master Control UHD Master Control UHD ptr. emisie- 2110/SDI |
| SNP Conversie HDR HD Conversie HDR- 2110/SDI |
SNP Conversie HDR UHD Conversie HDR-- 2110/SDI |
QScan - analiza fisierelor media QScan - software de analiza a calitatii fisierelor media |
Magellan SDNO Sistem de orchestrare si control pentru routare semnale 2110/SDI |
Standardul SMPTE ST 2110 pe intelesul tuturor
In ultimii ani, infrastructurile de televiziune si broadcast implementate nativ in IP s-au transformat dintr-o noutate intr-o necesitate datorita numeroaselor avantaje pe care le ofera in comparatie cu infrastructurile traditionale bazate pe SDI.
La ora actuala tehnologiile moderne de broadcast implementate nativ in IP graviteaza in jurul a 2 poli – standardul IP SMPTE ST 2110 pentru semnale video necompresate si standardul NDI pentru semnale video moderat compresate. Ambele standarde IP utilizeaza semnale in timp real si asigura o calitate broadcast a semnalelor video.
Robusterea, flexibilitatea, posibilitatea de a acomoda semnale video de rezolutii din ce in ce mai mari fara a modifica nucleul infrastructurii precum si adaptabilitatea rapida la noi fluxuri de lucru sunt motivele principale pentru care infrastructurile construite nativ in ST 2110 sau in NDI reprezinta atat prezentul cat si viitorul.
Se poate spune pe buna dreptate ca cele 2 standarde nu reprezinta o evolutie, ci o revolutie.
In continuare vom analiza motivele pentru care standardul SMPTE ST 2110 a devenit un standard de-facto pentru industria de broadcast.
Standardul SDI a atins de mult timp maturitatea, iar pe parcursul ultimilor 10 ani au inceput sa se contureze din ce in ce mai clar limitarile sale:
- imposibilitate in a asigura transportul de semnale video de rezolutii mari si foarte mari (insotite de gama dinamica mare, colorimetrie extinsa si frecvente de explorare pe verticala ridicate)
- complexitatea mare a infrastructurilor care gestioneaza sute sau mii de semnale
- complexitate tehnica in realizarea de sisteme cu redundanta
- minusuri specifice in flexibilitate si scalabilitate.
Semnalul SDI si-a atins deja limita fizica si tehnologica prin implementarea si transmiterea semnalelor UHD-1 (2160 50/60p) cunoscute sub denumirea 12G-SDI.
Suita de standarde SMPTE ST 2110 pentru transmiterea semnalelor video necompresate in IP elimina din start neajunsurile enumerate mai sus.
SMPTE ST 2110 nu este o tehnologie noua, ci este deja matura, prezenta in infrastructurile de televiziune si broadcast de aproape 10 ani.
Pentru a intelege si mai mai clar care sunt avantajele tehnologiei in IP SMPTE ST 2110 fata de tehnologia SDI este prezentata mai jos o comparatie sintetica, fara pretentia de a fi completa, intre aceste doua tehnologii:
| Criteriu | SDI | SMPTE ST 2110 |
| Flexibilitatea si simplitatea interfetei de transmisie | Cu toate ca metoda de transport a ramas cablul coaxial (cu performante din ce in ce mai bune), fiecare nou tip de semnal SDI a necesitat dezvoltarea unui nou tip de interfata: - SMPTE 259M (semnale SD-SDI sau 0.27G-SDI) - SMPTE 292M (semnale HD-SDI sau 1.5G-SDI) - SMPTE 372M (semnale HD-SDI Dual Link, transport semnal pe 2 cabluri) - SMPTE 424M (semnale HD de tip 3G-SDI) - SMPTE ST 2081 (semnale UHD-0 de rezolutie maxima 2160p30 numite si 6G-SDI) - SMPTE ST 2081 (semnale UHD-1 de rezolutie maxima 2160p60 numite si 12G-SDI) Interfetele asigura compatibilitate in jos de la standardul UHD catre standardele HD/SD. Observatii: |
Un singur tip de cablu si un singur tip de interfata: - interfata reprezinta portul de switch de date utilizat in IT - switch-urile de date echipate cu porturi de viteza 100 GbE sau 400 GbE pot acomoda mii de semnale HD sau sute de semnale UHD - metoda de transport este cablul de ethernet de categorie corelata cu viteza de lucru a porturilor de switch sau router-lor de date (sau fibra optica, in situatiile in care rata de bit a semnalelor depaseste capacitatea de transmisie a cablurilor ethernet) - acomodarea unor semnale video de rezolutii mai mari nu necesita schimbarea nucleului infrastructurii (adica swirch-urile/routerele) Semnalele sunt reglementate de suita de standarde ST 2110: - SMPTE ST 2110-10 - sincronizarea sistemului si definitii - SMPTE ST 2110-20 - semnale video necompresate - SMPTE ST 2110-30 - semnale audio necompresate de tip PCM - SMPTE ST 2110-40 - semnale auxiliare (Ancillary) transmise in ST 2110 Observatii: - tehnologie IT standard care se utilizeaza si in aplicatiile de televiziune, media si broadcast - ST 2110 este agnostica la tipul de semnal (adica nu depinde de natura semnalului sau rezolutia sa) - progresele tehnologice din industria IT se aplica automat in industria de broadcast care nu mai este obligata sa dezvolte si sa fabrice noi tipuri de interfete pentru noile tipuri de semnale; pentru conectarea echipamentelor se folosesc switch-uri si routere de date din industria IT. Aceasta industrie este mult mai dinamica, efectuand progrese tehnologice intr-un ritm mult mai rapid - este de la sine inteles faptul ca se utilizeaza semnale necompresate care au calitate identica (sau superioara) si latenta ca semnalele SDI |
| Capabilitatea de a transmite semnale video 4K si 8K | Este posibila prin utilizarea unor standarde intermediare (de tranzitie) care poarta denumirea de Quad-Link (care presupun transmiterea semnalelor UHD prin utilizarea a 4 cabluri coaxiale): - pentru semnale UHD-1 (3840 x 2160 50/60p) se utilizeaza 4 cabluri care transporta fiecare un semnal 3G-SDI; pentru aceasta rezolutie se poate utiliza si un singur cablu coaxial care transporta un semnal UHD-1 de tip 12G-SDI - pentru semnale UHD-2 (7680 x 4320 50/60p) se utilizeaza 4 cabluri care transporta fiecare un semnal 12G-SDI Observatii: - standarele Quad-Link sunt doar standarde de tranzitie si nu reprezinta o solutie viabila sau economica pe termen lung - apar dificultati logistice si de cablare foarte mari atunci cand se lucreaza cu zeci sau sute de semnale - standarele Quad-Link atrag dupa sine o complexitate specifica la procesarea si routarea simultana a 4 semnale video organizate in Quad-Link (care nu ar exista in cazul unui singur semnal) |
ST 2110 suporta nativ semnale video de rezolutie 4K si 8K. Ca exemplu: - un port de switch cu viteza 100 GbE suporta 10 semnale video UHD-1 (3840 x 2160p50) - un port de switch cu viteza 400 GbE suporta 8 semnale video UHD-2 (7680 x 4320p50) Pentru transportul semnalelor la aceste viteze se utilizeaza fibra optica. |
| Capabilitatea de a transmite semnale de rezolutie mai mare de 8K | Nu exista. | ST 2110 suporta prin standard semnale video de rezolutie pana la 32K. |
| Structura semnalelor | - 1 cablu = 1 semnal SDI - semnalul SDI are si audio incapsulat (Audio Embedded) precum si informatii auxiliare (Ancillary) - interfata SDI este unidirectionala (semnalul circula intr-un singur sens). - 1 semnal = 1 interfata SDI Observatii: |
- 1 cablu = mai multe semnale (tipic zeci de semnale). Datorita ratelor de bit mari ale semnalelor necompresate se utilizeaza majoritar conexiuni de fibra optica - semnalele video, audio si auxiliare sunt esente diferite (adica stream-uri de date separate). Ca si consecinta nu exista operatii de incapsulare, respectiv decapsulare a semnalelor audio sau auxiliare in semnalul video. - interfata (in esenta portul de switch de date) este bidirectionala, permitand circulatia de semnale in amble sensuri Observatii: Desi organizarea de tip 1 cablu = mai multe zeci de semnale ar rezulta ca un impediment in cazul diagnosticarii (necesitand metode specifice), celelalte avantaje depasesc cu mult acest aparent dezavantaj: - simplitate in cablare (numar mult mai redus de cabluri/sau fibre optice) pentru instalarile medii, mari si foarte mari - schimbarea sensului de circulatie a semnalului nu implica nici un fel de modificare in instalarea fizica initiala - prin simplitate se mareste si fiabilitatea totala a sistemului |
| Rata de bit si densitatea de semnale | - semnale SD-SDI (rata de bit de 270 Mbps) - semnale HD-SDI (rata de bit de 1.5 Gbps) - semnale HD 3G-SDI (rata de bit de 3 Gbps) - semnale UHD-0 de tip 6G-SDI (rata de bit de 6 Gbps) - semnale UHD-1 de tip 12G-SDI (rata de bit de 12 Gbps) Observatii: |
- un semnal de rezolutie 1080i50 in ST 2110 are o rata de bit de 1 Gbps (cu 30% mai putin decat un semnal HD-SDI denumit si 1.5G-SDI) - un semnal de rezolutie 1080p50 in ST 2110 are o rata de bit de 2.15 Gbps (cu 30% mai putin decat un semnal 3G-SDI) - un semnal de rezolutie 2160p50 in ST 2110 are o rata de bit de 8.75 Gbps (cu 30% mai putin decat un semnal 12G-SDI) Observatii: - rata de bit mai mica rezulta datorita faptului ca nu mai este necesara serializarea ca in cazul semnalului SDI - o rata de bit mai mica determina o densitate mai mare de semnale atat pentru echipamentele care proceseaza semnale ST 2110, cat si pentru switch-urile de date care vehiculeaza aceste semnale. |
| Limite fizice si tehnologice de transmisie pe cablu de cupru | Datorita atenuarii existente pe metru liniar al cablului coaxial (precum si a tipului de conector BNC), exista limitari ale distantei de transmisie a semnalului SDI intre echipamente, limitari specifice fiecarui tip de semnal in parte: - maxim 300 m pentru semnale SD-SDI - mai putin de 150 m pentru semnale 1.5G-SDI - maxim 100 m pentru semnale 3G-SDI - maxim 60 m pentru semnale 12G-SDI |
- pentru echipamente care suporta porturi cu viteze pana la 10 GbE (inclusiv) se utilizeaza cabluri ethernet cel putin Cat.6, lungimea maxima fiind stabilita prin standard la maxim 55 m pentru cablu Cat.6 si maxim 100 m pentru cabluri de categorie Cat.6A sau Cat.7; pot exista si conexiuni prin fibra optica in functie de echipament - pentru porturile de ethernet cu viteze de 100 GbE sau 400 GbE se utilizeaza exclusiv fibra optica. In functie de solutia tehnica aleasa, distanta poate varia intre sute de metri si zeci de kilometri |
| Limite fizice si tehnologice de transmisie pe fibra optica | Exista 2 tipuri de transmisie a semnalului SDI via fibra: - 1 semnal per traseu de fibra sau - mai putin de 20 de semnale SDI per traseu de fibra prin operatii de multiplexare/demultiplexare optica la capetele fibrei In general echipamentele de multiplexare si demultiplexare optica nu pot fi scalate si nu au flexibilitate (de exemplu nu se poate schimba usor sensul semnalelor SDI vehiculate prin traseul de fibra optica daca se doreste acest lucru la un moment dat) Observatii: - densitate mica a numarului de semnale pe un singur traseu de fibra optica - complexitate si lipsa de flexibilitate datorata existentei echipamentelor de multiplexare, respectiv demultiplexare optica la capetele fibrei - necesitate de utilizare a interfetelor specifice SDI - insulele de SDI aflate in locatii geografice diferite sunt mai dificil de interconectat datorita numarului mai mare de trasee de fibra necesare. In acelasi timp nu exista flexibilitate in schimbarea sensului de vehiculare a semnalelor dupa etapa de instalare initiala |
Nu exista nici un fel de limitari: - fiecare traseu de cablu suporta semnale bidirectionale - numarul de semnale este limitat numai de largimea de banda/viteza porturilor aflate la capetele fibrei (variind intre zeci sau sute de semnale pe un singur traseu de fibra) |
| Elementul central de routare | Pentru sistemele SDI, nucleul sau elementul central de routare este routerul SDI (care in general poate face si prelucrare audio) la care sunt conectate toate echipamentele SDI.
Observatii: |
Pentru sistemele native ST 2110, nucleul este switch-ul sau routerul de date din industria IT. Observatii: - arhitectura cu flexibilitate maxima datorita caracterului bidirectional al conexiunilor catre switch; structura, sensul si numarul semnalelor se pot modifica ulterior fara a fi necesare modificari in instalarea fizica initiala - se pot implementa nuclee de infrastructura oricat de complexe utilizand mai multe switch-uri si routere de date in diverse topologii - cu toate ca se folosesc switch-uri sau routere din industria IT, modul in care acestea sunt configurate este specific industriei de broadcast unde toate procesele trebuie sa se efectueze in timp real si cu o latenta foarte mica (similara arhitecturilor SDI) - pentru instalari mari - routere cu peste 1000 de semnale - spatiul fizic ocupat este de 20-30 de ori mai mic, iar consumul energetic este de aproximativ 4 ori mai redus |
| Calitatea imaginii | Semnalul SDI ofera maximul de calitate fiind un semnal necompresat. Insa nu toate semnalele video sunt in direct, ci provin majoritar de la canale de playout care redau fisiere video care sunt generate in etapa de inregistrare (ingest) utilizand codec-uri performante utilizate in industria de broadcast (deci folosind compresie). |
Semnalele SMPTE ST 2110 ofera maximul de calitate fiind semnale necompresate. Nu exista niciun fel de alte dezavantaje in privinta calitatii comparativ cu semnalele SDI. |
| Redundanta a cailor de semnal si fiabilitatea transmisiei | Redundanta cailor de semnal este necesata in infrastructurile de televiziune si broadcast pentru asigurarea functionarii neintrerupte a serviciilor. In sistemele SDI, redundanta cailor de semnal nu este reglementata de niciun standard. Observatii: |
In sistemele native ST 2110, redundanta cailor de semnal este reglementata de standardul SMPTE ST 2022-7 (Seamless Switching). Implementarea redundantei conform standardului presupune: - arhitectura bazata pe doua nuclee, adica doua retele de switch-uri de date identice ca structura si complet separate (paralele) - sa le denumim reteaua "rosie" si reteaua "albastra". Nici un semnal (in speta stream de date IP) dintr-o retea nu poate ajunge in cealalta retea - echipamentele care suporta ST 2022-7 au 2 porturi de date, unul pentru reteaua primara (rosie) , iar celalalt pentru reteaua secundara (albastra) Observatii: - redundanta este realizata intr-un mod fundamental diferit in comparatie cu arhitecturile SDI, nu exista comutare. Este o redundanta de tip "Activ-Activ". Intr-o explicatie simplista, la fiecare moment arbitrar de timp, primul pachet IP care ajunge la echipamentul de destinatie, acela este folosit, indiferent daca provine din reteaua "rosie" sau din reteaua "albastra". - primul mare avantaj este ca pot exista probleme intr-una din cele doua retele fara a exista nici un simptom de intrerupere de semnal sau prezenta de artefacte la iesirea serviciilor de televiziune si broadcast - al doilea avantaj este ca se poate afla cu ore, zile sau saptamani inainte despre prezenta unei probleme intr-una din retele inainte ca aceasta sa afecteze serviciile de televiziune/broadcast (prin cumularea cu alte noi probleme care ar aparea ulterior) - fiabilitarea cailor de semnal intr-un sistem nativ ST 2110 este de un nivel superior comparativ cu un sistem SDI datorita faptului ca utilizeaza un concept complet diferit care este mult mai eficient in combaterea si prevenirea intreruperilor in serviciile de televiziune si broadcast |
| Sincronizarea | In sistemele SDI se utilizeaza semnale de referinta pentru video (Black Burst, Tri-Level Sync) si audio (DARS) care sunt distribuite la toate echipamentele prezente in sistem.
Observatii: |
In sistemele native ST 2110 sincronizarea este realizata cu semnal de referinta PTP (Precision Time Protocol) reglementat de suita de standarde SMPTE ST 2059-1 si SMPTE ST 2059-2 (cunoscut sub denumirea generica de PTP v2). Observatii: - semnalul de referinta PTP se utilizeaza si in infrastructurile si retelele IT pentru realizarea sincronizarii in timp real - pentru industria de broadcast, cu toate ca unitatea de masura pentru etapele de procesare video ramane tot Frame-ul (cadrul video), datorita existentei separate a semnalelor video, audio si auxiliare sub forma de stream-uri de date IP, trebuie realizata o sincronizare mult mai precisa a acestora utilizand protocolul PTP (acuratetea PTP-ului este sub 1 microsecunda). Intr-o explicatie simplista, fiecare stream video, audio sau info auxiliare dintr-un ecosistem 2110 sufera un mecanism de marcaj temporal (Time Stamping) care asigura o sincronizare foarte precisa a stream-urilor, astfel ca la un echipament de destinatie stream-urile ajung sincronizate, chiar daca provin de la echipamente diferite si ajung la acesta pe cai diferite. - marcajul temporal la trecerea prin fiecare echipament elimina printre altele si fenomenele nedorite de decalaj temporal intre video si audio - PTP-ul este derivat din semnalul GPS provenit de la satelit utilizand un echipament numit Grand Master Clock. Datorita faptului ca semnalul de sincronizare PTP poate fi prezent oriunde, mai multe insule de 2110 aflate in locatii geografice diferite pot fi sincronizate, iar semnalele ST 2110 pot fi utilizate in comun de catre aceste locatii |
| Latenta de transmisie a semnalului (de la sursa la destinatie) | Cu toate ca SDI transmite semnal necompresat, acesta are o latenta de valoare mica, fiind determinata in principal de serializarea efectuata la alcatuirea semnalului SDI si a timpului de propagare de-a lungul cablului coaxial de la sursa catre destinatie.
In toate infrastructurile si ecosistemele care vehiculeaza si proceseaza semnale video, procesarea video are loc la nivel de frame (cadru video). De aceea, orice intarziere datorata unei procesari va fi calculata in multipli de frame-uri (cadre). Pentru semnale video cu frecventa de explorare pe verticala de 50 Hz, durata unui cadru este de 20 ms. Chiar daca latenta unui semnal video transmis de la o sursa la o destinatie este mult mai mica decat 1 frame, se considera ca intarziere valoarea intreaga de 1 frame (20ms). Latenda semnalului SDI este aditiva. Astfel, daca daca semnalul parcurge succesiv o cale cu mai multe blocuri de procesare, fiecare bloc in parte va adauga o latenta de cel putin 1 frame. |
Pentru semnalele SMPTE ST 2110 nu exista niciun fel de alte dezavantaje in privinta latentei de transmisie comparativ cu semnalele SDI. Viteza si performanta asigurata de catre switch-urile de date indeplinesc cu lejeritate cerintele de latenta. |
| Amplasarea fizica a echipamentelor in sistem | Ca o consecinta a cablarii 1:1 (1 cablu = 1 semnal SDI) si a unidirectionalitatii semnalelor, amplasarea fizica a echipamentelor conteaza intr-un sistem SDI. Operatiile de procesare si conversie audio si video trebuie sa fie efectuate in fiecare sectiune a sistemului in parte datorita particularitatilor de cablare si amplasare. |
In sistemele native ST 2110 amplasarea fizica a echipamentelor nu conteaza, devreme ce reteaua de date este prin definitie bidirectionala si se afla peste tot in interiorul ecositemului. Echipamente care in momentul actual sunt destinatii intr-o anumita locatie pot deveni surse daca este necesara schimbarea fluxului de lucru, fara modificari de cablare sau mutarea echipamentelor. |
| Ierarhizarea in interiorul sistemului | Ierarhizarea in cazul unui sistem SDI se rezuma in general la accesul conditionat la anumite surse si destinatii din sistem in functie de privilegiile de utilizator asociate operatorilor.
Aceasta ierarhizare este facuta in general de catre aplicatia software numita orchestrator care gestioneaza in mod granular toate operatiile de routare din sistem. |
Ierarhizarea se face la un nivel superior profitand de capabilitatile provenite din domeniul IT prin utilizarea de sub-retele si VLAN-uri. Astfel se poate gestiona ca un departament din ecosistem (de exemplu studiouri) sa nu poata avea acces la semnalele dintr-un alt departament (de exemplu playout). Per total sunt mult mai numeroase posibilitatile de ierarhizare decat in SDI. |
| Interconectarea | Interconectarea mai multor locatii (insule de SDI) este destul de limitata (adica nu suficienta cerintelor) si se efectueaza utilizand trasee de SDI rezervate (numite Tieline-uri).
Gestionarea Tieline-urilor este un proces destul de dificil de realizat si lipsit de flexibilitate. |
Interconectarea intre mai multe locatii (sau insule de 2110) se face usor conectand nucleele (retelele de date) ale fiecarei insule in parte. Nu exista limitarile din SDI, insa trebuie tinut cont de bugetul de banda necesar in functie de numarul de semnale care se vehiculeaza dintr-o locatie in alta. |
| Adaptabilitatea la noi fluxuri de lucru | In sistemele SDI, adaptabilitatea la noi fluxuri de lucru este aproape inexistenta. Un nou flux de lucru in SDI implica un nou raport intre numarul de surse si destinatii disponibile si un nou mod de interconectare (din cauza transmisiei unidirectionale) care in cazul SDI nu poate fi realizata decat prin recablari fizice. |
Sistemele native 2110 sunt extrem de flexibile la implementarea de noi fluxuri de lucru. Cablarea ramane aceeasi, reteaua este peste tot in sistem, iar redistribuirea surselor si destinatiilor este destul de facila. |
| Diagnosticare, masurare si monitorizare | In sistemele SDI, operatiile de masurare, diagnosticare si monitorizare se fac preponderent in etapa initiala de instalare a sistemului, urmand doar o monitorizare (la un nivel mai redus) in timpul exploatarii.
Pentru diagnosticare si monitorizare sunt necesare echipamente specifice care au un cost relativ ridicat. Exista un set specific de masuratori pentru semnale SDI: |
Datorita faptului ca se vehiculeaza zeci de semnale ST 2110 pe un cablu de ethernet, fizozofia 1 cablu = 1 semnal de la SDI nu se mai aplica in acest caz. Cunostintele dobandite in sistemele SDI nu sunt de nici un folos in ecosistemele native ST 2110. Inginerul de broadcast trebuie sa aiba cunostinte suplimentare despre tehnicile specifice de monitorizare a semnalelor ST 2110. |
| Implementarea de fluxuri hibride | Nu se aplica in acest caz. | O parte selecta a echipamentelor native ST 2110 (cum ar fi echipamentele din familia Selenio SNP) permit implementarea de fluxuri de lucru hibride SDI si ST 2110. Reteaua ST 2110 aduce dupa sine caracteristicile specifice de flexibilitate si simplificarea interconectarii intre echipamente. |
| Fiabilitatea echipamentelor hardware | Pentru sistemele SDI, fiabilitatea globala din punct de vedere hardware este influentata majoritar de fiabilitatea routerului video. Acesta poate avea zeci, pana la sute de componente de schimb (inlocuibile in timpul mentenantei). | Pentru sistemele 2110, fiabilitatea globala din punct de vedere hardware este influentata de switch-urile si routerele de date. Fiabilitarea sistemelor 2110 este cu un ordin de marime mai mare in comparatie cu cele SDI intrucat switch-urile si routerele din domeniul IT sunt extrem de fiabile si contin nu mai mult de 10 componente de schimb (inlocuibile in timpul mentenantei). |
Pentru implementarea sistemelor native in IP SMPTE ST 2110 furnizam procesorul Selenio SNP impreuna cu orchestratorul de routare Magellan SDNO de la Imagine Communications.
Solutii, sisteme si echipmente pentru furnizorii de media on-line si broadcast
Pentru furnitura accesati CHARMA CONECT - conectica, cabluri si furnitura.