【ProAV Lab】introAVoIP #03 - ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับอัลกอริทึมการบีบอัดใน AVoIP

By Kieron Seth & Seaco Wei, Lumens

กรกฎาคม 01, 2565 15763

 
 

▶ การบีบอัดเป็นเทคโนโลยีที่เปิดใช้งานสําหรับ AVoIP

ในอุตสาหกรรม AVoIP การบีบอัดเป็นเทคโนโลยีที่ทําให้สามารถบีบข้อมูลเสียงและวิดีโอลงในเฟรมอีเทอร์เน็ตเชิงพาณิชย์ที่เดินทางด้วยความเร็วสูง ด้วยวิวัฒนาการของเทคโนโลยีเครือข่ายและความก้าวหน้าของอัลกอริธึมการบีบอัดทําให้ตอนนี้เป็นไปได้ที่จะทําให้ AV over IP เป็นจริงได้

โปรโตคอล AVoIP ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ NDI, SDVOE, Dante AV และ IPMX พวกเขาปรับอัลกอริทึมการบีบอัดที่แตกต่างกันซึ่งต้องการการแลกเปลี่ยนระหว่างเวลาแฝงคุณภาพของภาพและอัตราบิต เทคโนโลยีการบีบอัดมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น แต่กฎพื้นฐานยังคงใช้การขาดแบนด์วิดท์หมายถึงอัตราส่วนการบีบอัดที่สูงขึ้นและสภาพแวดล้อมการประมวลผลที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยทั่วไปทําให้เกิดเวลาแฝงมากขึ้น ในบรรดาโปรโตคอลข้างต้นมีเพียง SDVOE เท่านั้นที่กําหนดเป้าหมายไปที่ 10G Ethernet ส่วนที่เหลือทั้งหมดเลือก 1G Ethernet ซึ่งเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าที่สุด การเลือกเทคโนโลยีการบีบอัดจะแตกต่างกันตามความต้องการของคุณในสภาพแวดล้อมอีเทอร์เน็ต 10G หรือ 1G โปรดดูเส้นเวลาด้านล่างและตารางที่ 1 สําหรับข้อมูลเพิ่มเติม

 

▼ไทม์ไลน์มาตรฐานการบีบอัด

 

▼ตารางที่ 1: อัตราส่วนการอัดสําหรับความละเอียดและอัตราบิตที่แตกต่างกัน

 

NDI (อินเทอร์เฟซอุปกรณ์เครือข่าย)

NDIได้รับการประกาศต่อสาธารณะโดย NewTek เมื่อวันที่ 8 กันยายน 2015 เป็นโปรโตคอล IP ที่สามารถมีรูปแบบข้อมูลการบีบอัดได้หลายประเภทเช่น SHQ (MPEG-2 ชอบ แต่ไม่เหมือนกันทุกประการ), H.264 และ HEVC บิตสตรีม SHQ ใช้สําหรับการเข้ารหัสรูปภาพภายในเท่านั้นและ H.264 / HEVC ใช้การเข้ารหัสรูปภาพภายในและระหว่างกัน

เทคโนโลยี NDI ได้รับการออกแบบมาสําหรับการส่งสัญญาณวิดีโอผ่านเครือข่าย IP และใช้อีเธอร์เน็ต 1G ตามคําจํากัดความแล้วสัญญาณวิดีโอหมายถึงชุดของภาพวิดีโอที่สร้างขึ้นจากกล้องโดยการจับภาพฉากที่เป็นธรรมชาติซึ่งแตกต่างจากคอมพิวเตอร์กราฟิกและแผ่นกระจาย เวลาแฝงอยู่ที่ประมาณ 100ms เนื่องจากการบีบอัดตามเฟรม NDIมีรูปแบบโปรโตคอลที่แตกต่างกันเช่น HX2, HX3 และ HB ขึ้นอยู่กับรูปแบบการบีบอัดที่แตกต่างกันและมีข้อกําหนดอัตราบิตที่แตกต่างกัน โปรดดูรูปที่ 2 และตารางที่ 2 สําหรับข้อมูลเพิ่มเติม

 

▼รูปที่ 2: รูปแบบโปรโตคอลNDI

 

▼ตารางที่ 2: NDI อัตราบิตเป้าหมายของโปรโตคอล

 

SDVoE (ซอฟต์แวร์ที่กําหนดวิดีโอผ่านอีเธอร์เน็ต)

SDVoE ถูกออกแบบมาสําหรับการส่งสายเคเบิลยาวแบบไม่สูญเสียภาพ ใช้คุณภาพของภาพและเวลาแฝงเป็นอันดับแรกและเดิมพันบน 10G Ethernet เพื่อเป็นโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายกระแสหลักในอนาคต

เนื้อหา4K@30เดินทางโดยไม่มีการบีบอัดและเนื้อหา4K@60เฉพาะกับต้องใช้การบีบอัดที่เป็นกรรมสิทธิ์ 1.5 lite โดยมีเวลาแฝงสูงสุด 100 ไมโครวินาที

เป้าหมายของมันคือการแข่งขันกับเทคโนโลยีสายเคเบิลยาวสัญญาณ HDbaseT HDMI ในขณะเดียวกันก็ตอบสนองความต้องการของสเปรดชีตคอมพิวเตอร์และเนื้อหากราฟิก HDbaseT ไม่ใช่เทคโนโลยี IP แต่เป็นกลไกการมอดูเลตสัญญาณสําหรับสัญญาณวิดีโอที่จะเดินทางภายในสายเคเบิล CAT6

 

ดันเต้ AV

Dante AV เป็นโซลูชัน AV ใหม่ที่ปฏิวัติวงการสําหรับเครือข่าย 1 Gbps มาตรฐาน ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถเพิ่มวิดีโอบนเครือข่ายลงในแพลตฟอร์ม Dante audio-over-IP ชั้นนําของอุตสาหกรรมได้ มันให้ความสะดวกในการใช้งานการทํางานร่วมกันของผู้ขายหลายรายที่ราบรื่นและประสบการณ์การควบคุมแบบบูรณาการที่ลูกค้าคาดหวังจาก Dante

Dante AV, กับโปรแกรมเป้าหมายเช่นเดียวกับที่ของNDIสําหรับวิดีโอ, ใช้เทคโนโลยีการบีบอัด JPEG 2000 แทน. JPEG2000 เป็นการแปลงเวฟเล็ตมาตรฐาน ISO ที่มีอัตราส่วนการบีบอัดสูงกว่า JPEG เมื่อเร็ว ๆ นี้ Audinate ได้พัฒนา Dante AV Control เพิ่มเติมเพื่อนําเทคโนโลยีการบีบอัดอื่น ๆ มาใช้เช่น H.264 และ HEVC เพื่อรวมเข้ากับโปรโตคอล Dante AV

 

IPMX (ประสบการณ์การใช้งานสื่อโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต)

DIPMX ถูกสร้างขึ้นโดย AIMS (Alliance for IP Media Solutions) ซึ่งเป็นพันธมิตรทางการค้าที่ไม่แสวงหาผลกําไรที่ส่งเสริมการนําโปรโตคอลมาตรฐานทั่วไปที่แพร่หลายและแพร่หลายมาใช้ชุดหนึ่งสําหรับการทํางานร่วมกันผ่าน IP ในสื่อและความบันเทิง (M&E) และอุตสาหกรรมเสียง/วิดีโอระดับมืออาชีพ

IPMX เป็นชุดมาตรฐานและข้อกําหนดแบบเปิดที่เสนอเพื่อให้สามารถขนส่งวิดีโอเสียงและข้อมูลที่ถูกบีบอัดและไม่มีการบีบอัดผ่านเครือข่าย IP สําหรับตลาด AV ระดับมืออาชีพ IPMX เสนอ JPEG-XS มาตรฐาน ISO เป็นเทคโนโลยีการบีบอัดสําหรับการประมวลผลวิดีโอที่ใช้เครือข่ายอีเทอร์เน็ต 1G

 

▶ สรุป

ตารางสรุปถูกสร้างขึ้นดังที่แสดงด้านล่างสําหรับการเปรียบเทียบระหว่างโปรโตคอล AVoIP ทั้งสี่จากมุมที่แตกต่างกัน

IPMX เป็นมาตรฐานแบบเปิดที่จะมีการทํางานร่วมกันที่ดีที่สุดเนื่องจากมีต้นกําเนิดมาจากอุตสาหกรรมการออกอากาศและหลังจากทําการแก้ไขบางอย่างแล้วก็เข้ากันได้ดีกับอุตสาหกรรม Pro-AV เราสามารถวางใจในเทคโนโลยีที่พิสูจน์ได้ในอนาคตนี้อย่างแน่นอน

ปัจจุบัน NDI เป็นมาตรฐานที่ได้รับความนิยมมากที่สุดโดยได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเนื่องจากการพัฒนาตลาดก่อนหน้านี้ 6 ปีและสภาพแวดล้อมการพัฒนา SDK ที่ซับซ้อน ใช้ตัวแปลงสัญญาณ H.264 และ HEVC เพื่อใช้โซลูชัน SOC ที่มีอยู่เพื่อประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่ดีที่สุด

Dante AV เป็นผู้มาใหม่และได้พยายามใช้ประโยชน์จากความนิยมด้านเสียงเพื่อจัดการกับตลาด Pro-AV AVoIP และด้วยเหตุนี้จึงเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งในNDI

SDVoE วางตําแหน่งตัวเองในตลาดระดับไฮเอนด์ที่มีคุณภาพสูงเวลาแฝงต่ําและคุณสมบัติแบนด์วิดท์สูงเพื่อครองแอปพลิเคชันห้องควบคุม

 

▼ตารางที่ 3: แผนภูมิเปรียบเทียบโปรโตคอล AVoIP



คลิกที่นี่ กลับไปด้านบน↑


 
ย้อนกลับ