【ProAV Lab】introAVoIP#03 - AVoIPにおける圧縮アルゴリズムの紹介

By Kieron Seth & Seaco Wei, Lumens

July 01, 2022 16166

 
 

▶ 圧縮はAVoIPを実現するテクノロジー

AVoIP業界では、圧縮は、高速で移動する商用イーサネットフレームにオーディオ/ビデオデータを絞り込むことを可能にする技術です。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の実現が可能になりました。

最も人気のあるAVoIPプロトコルは、NDI、SDVOE、Dante AV、およびIPMXです。レイテンシ、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。圧縮技術は、効率を向上させるために絶えず進化してきましたが、基本的なルールは依然として帯域幅の不足を適用し、圧縮率が高く、より複雑なコンピューティング環境は一般的により多くのレイテンシを引き起こします。上記のプロトコルのうち、SDVOE のみが 10G イーサネットを対象としています。それらの残りの部分はすべて、最も費用対効果の高い選択肢である1Gイーサネットを選択します。圧縮技術の選択は、10Gまたは1Gイーサネット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:異なる解像度とビットレートの圧縮率

 

NDI ( ネットワークデバイスインタフェース)

NDIは2015年9月8日にNewTekによって公式に発表された。これは、SHQ(MPEG-2に似ていますが、まったく同じではありません)、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、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技術は、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イーサネットに基づいています。ビデオ信号とは、定義上、コンピュータグラフィックスやスプレッドシートとは異なる自然なシーンをキャプチャすることによってカメラから生成される一連のビデオ画像を意味します。そのレイテンシは、フレームベースの圧縮のために約100ms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。これらは異なる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 および表 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:プロトコルターゲットビットレートNDI

 

SDVoE (イーサネット経由のソフトウェア定義ビデオ)

SDVoEは、視覚的なロスレスな長いケーブル伝送用に設計されています。画質とレイテンシを最優先事項とし、将来の主流ネットワークインフラストラクチャになるために10Gイーサネットに賭けています。

4K@30コンテンツは非圧縮で移動し、1.5 lite独自の圧縮のみを必要とするコンテンツ4K@60、最大レイテンシは100マイクロ秒です。

その目標は、HDbaseT HDMI信号ロングケーブル技術と競合することであり、同時にコンピュータのスプレッドシートや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ケーブル内を移動するための信号変調メカニズムです。

 

ダンテAV

DanteのAVは、標準の1 Gbps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、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、統合制御エクスペリエンスを提供し、お客様がDanteに期待するようになりました。

Danteの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おり、代わりにJPEG 2000圧縮技術を使用しています。JPEG2000は、JPEGよりも高い圧縮率を有するISO規格ウェーブレット変換である。最近、AudinateはDanteのAVコントロールをさらに開発し、H.264やHEVCなどの他の圧縮技術を採用してDanteの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、メディアおよびエンターテイメント(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上の相互運用性のための、一般的でユビキタスな標準ベースのプロトコルの1セット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)によって作成されました。

IPMXは、プロAV市場向けにIPネットワーク上で圧縮および非圧縮のビデオ、オーディオ、およびデータを伝送できるようにするために、提案されたオープンスタンダードと仕様のセットです。IPMXは、1Gイーサネットネットワークに基づく映像処理の圧縮技術としてISO規格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、以下のように要約表を作成しました。

IPMXは、放送業界から生まれ、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持つオープンスタンダードです。私たちは確かにこの将来性のある技術を頼りにすることができます。

NDIは現在、6年前の市場開発と洗練されたSDK開発環境により、広く受け入れられている最も人気のある規格です。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活用してプロAVのAVoIP市場に対処しようとしており、そのため、NDIの強力な競争相手になるでしょう。

SDVoEは、高品質、低レイテンシ、高帯域幅の機能を備えたハイエンド市場での地位を確立し、コントロールルーム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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