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浅谈融媒体下的4K视音频信号传输

2018-10-21徐兴斌

传播力研究 2018年24期
关键词:灵活性传输图像

徐兴斌

摘要:IP技术和新的12G SDI技术将逐渐取代3G SDI技术,技术朝着虚拟化、集中化管理和远程化控制的趋势发展。高标清电视已经无法满足观众的需求了,4K,8K等超高清电视应运而生,新技术的发展对于信号的传输提出了更高的要求。

关键词:4K; HDR; SDN; PTP; SMPTE 2022(2110)

什么是4K?

4K技术=HDR(高动态)+WCG(宽色域)+4K(高分辨率、高带宽)

标清电视分辨率:720x576;高清电视分辨率:1920x1080;4K电视分辨率:3840x2160;8K电视分辨率:7680x4320。

HDR高动态范围图像(High-Dynamic Range,简称HDR),又叫高动态光照渲染,相比普通的图像,可以提供更多的动态范围和图像细节,根据不同的曝光时间的LDR(Low-Dynamic Range)图像,利用每个曝光时间相对应最佳细节的LDR图像来合成最终HDR图像,能够更好的反映出真实环境中的视觉效果。

广播电视工业界现存的核心实时视音频信号处理系统与流程的特点:

A.专业和独有:高度可管可控,安全级数高。

B.封闭不开放:无法高效地实现和互联网和IP宽带网络的对接。

C.高成本扩展性差:系统建设与运营的成本很高,灵活性和扩展性差。

SDI系统更适合转播车、演播室、后期制作系统应用,技术成熟标准确定,技术熟悉程度高、稳定、维护方便,现阶段实现成本低;系统灵活性差。4链路SDI:可兼容现有HD系统监看环境;电缆数量多、系统复杂。12G-SDI:技术已经成熟、系统简单;缺点是和HD系统无法兼容,需要建设全新的监看系统,对带宽的要求较高。IP系统:更适合播总控系统应用。借用IT技术,系统灵活性好;缺点是标准没有确定、兼容性差,需要全新的系统设计及运营管理技术,系统稳定性稍差。

为什么大部分电视台仍然使用SDI传输,SDI仍然是电视台的主流呢?因为SDI无压缩内容,图像质量高;不丢帧;具有很低的延迟和抖动;基于帧的精确切换很简单;单向传输,简单的协议;系统连接简单;SDI是开放的,没有专利的全球支持的标准。

为什么要通过IP传输视音频信号呢?使用IP信号传输,可以使用现有的IT低成本的设备,更加经济,降低布线的成本,减轻线缆的重量;与SDI路由和网络相比,IP的路由和网络有更大的灵活性,可以实现中心和下变换流制作的全新的工作流程;全IP网络化的流程具有可扩展性,对于以后的升级扩容更加便捷。

使用IP带来的问题有哪些?网络延迟、抖动、丢包、同步问题、对称性、复杂的双向协议都是需要考虑的。

IP视频浅压缩有三种形式:LLVC,TICO,VC-2。目前大部分采用的是TICO浅压缩。

浅压缩与非压缩:浅压缩在不损失图像质量的前提下,能有效降低网络带宽;厂家间标准不统一,兼容性差。

Prism填补了SDI和IP转换之间的空白,这是一个新平台。Prism是3RU半机架平台,带有9英寸高清显示器和触摸面板;简化的用户界面(网络浏览器操作);灵活适应标准。

软件确定的平台,提供了扩充能力和灵活性,处理各种不断进化的新技术和新标准(面向未来,保护客户投资)。Prism采用全内置解决方案,无缝迁移到基于SDI和基于IP的混合基础设施。PRISM支持SMPTE2022-6和PTP,还可以增加更多的格式例如:AES67,TR-03,SMPTE2110,NMOS,ASPEN,NMI,TICO,LLVC。

什么是SDN?软件定义网络(Software Defined Network,SDN),是Emulex网络一种新型网络创新架构,是网络虚拟化的一种实现方式,其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,使网络作为管道变得更加智能。

PTP有哪些特点呢?

PTP是基于以太网的网络本身是异步的。精密时间协议(IEEE 1588)旨在同步以太网络上不同节点的实时时钟。PTP 没有使网络本身同步(同步以太网或SyncE中的网络本身是同步的)。最新版本是IEEE 1588-2008,也称为PTP第2版。SMPTE最近发布了一项基于PTP第2版的标准,专门用于广播视频应用。

联网测量和控制系统使用的精密时钟同步协议标准:根据SMPTE ST 2059-1 2015,把时钟信号生成并把接口信号对准SMPTE Epoch,SMPTE ST 2059-2 2015,专业广播应用中使用的IEEE-1588精密时间协议配置。

现在我们来聊聊通信模式。一般分为单播,组播,混SMPTE。对于混合模式有哪些要求呢:首先主设备和从设备必须匹配或兼容;其次组播和混合模式可能需要IGMP加入和离开,全部單播必须在所有从AMT中有主设备地址;没有协商的单播不允许主设备调整负载,在不同域中可以使用两个主设备,因此在不兼容的通信模式下为从设备服务。

SMPTE-2022:一个早期无压缩的标准,被早期的IP设备广泛采用。基于视频结构的IP封包及传输、同步、容错标准。

SMPTE-2110:一个逐渐成熟的标准,将被未来的IP设备广泛采用。完全基于数据包结构的IP封包及传输、同步、容错标准。

不同形式下的传输速率:SD 270Mb/s SMPTE 125;HD 1.5Gb/s SMPTE 292;Dual Link SMPTE 372;3Gb/s SMPTE 425/424;12Gb/s SMPTE 2082;4 x HD-SDI;4 x 3Gb/s SDI。

4链路SDI传输有哪些需要考虑的要素呢:链路间的同步问题;单路 SDI传输;有效的同轴电缆,眼图测量;安全性;传输抖动;传输协议;浅压缩方式。

结束语:IP化既给广电行业带来了机会,也带来了挑战。IP化也会带来技术维护、应急和售后服务的变化。IT的售后服务模式在IP化过程中将会进入到广电领域。迁移到IP是个逐步的过程,在可以预见的未来,“混合”SDI/IP工作流程将一直存在。

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