【ProAV Lab】IntroAVoIP#03 - AVoIP壓縮演算法簡介

By Kieron Seth & Seaco Wei, Lumens捷揚光電

July 01, 2022 14908

 
 

▶ 壓縮是 AVoIP 的有利技術

在AVoIP行業中,壓縮是一種有利技術,可以將音訊 - 視訊數據壓縮到高速傳輸的 Ethernet 乙太網路中。由於網路技術的發展和壓縮演算法的進步,現在可以使 IP 上的 AV 成為現實。

最流行的 AVoIP 協定是 NDI、SDVOE、Dante AV 和 IPMX。它們採用不同的壓縮演算法,需要在延遲、影像品質和比特率之間進行權衡。壓縮技術一直在不斷發展,以實現更好的效率,但基本規則仍然適用於頻寬不足,意味著更高的壓縮比和更複雜的計算環境通常會導致更多的延遲。在上述協定中,只有 SDVOE 針對 10G Ethernet。其餘的都選擇 1G Ethernet,這是最具成本效益的選擇。壓縮技術的選擇會有所不同,具體取決於您對 10G 或 1G Ethernet 環境的要求。有關詳細資訊,請參閱以下時間軸及表 1。

 

▼壓縮標準時間軸

 

▼表1:不同解析度和比特率的壓縮比

 

NDI(網路裝置介面)

NDI 由 NewTek 於2015年9月8日公開宣佈。它是一種 IP 協定,可以攜帶多種壓縮數據格式,例如 SHQ(MPEG-2類似但不完全相同),H.264 和 HEVC 位流。SHQ 僅用於影像內編碼,H.264 / HEVC 採用影像內和影像間編碼。

NDI 技術專為通過 IP 網路傳輸視訊信號而設計,基於 1G Ethernet。根據定義,視訊信號是指通過捕捉自然場景從攝影機生成的一系列視訊影像,這與計算機圖形和電子錶格不同。由於基於幀的壓縮,其延遲約為100ms。NDI 具有不同的協議變體,例如 HX2、HX3 和 HB。它們基於不同的壓縮方案,具有不同的比特率要求。有關詳細資訊,請參閱圖 2 和表 2。

 

▼圖2:NDI協議變化

 

▼ 表 2:NDI協議目標比特率

 

SDVoE ( 軟體定義的Ethernet視訊 )

SDVoE 專為視覺無損長電纜傳輸而設計。它以影像質量和延遲為第一要務,並押注 10G Ethernet 成為未來的主流網路基礎設施。

4K@30 內容在未壓縮的情況下傳輸,並且僅 4K@60 內容需要 1.5 lite 專有壓縮,最大延遲為 100 微秒。

其目標是與 HD baseT HDMI 信號長電纜技術競爭,同時滿足計算機電子錶格和圖形內容的需求。HD base T 不是一種 IP 技術,而是一種信號調製機制,用於視訊信號在 CAT6 電纜內傳輸。

 

Dante AV

Dante AV 是針對標準 1 Gbps 網路的革命性全新AV解決方案,它允許製造商將網路視訊添加到行業領先的 Dante IP 音訊平臺。它提供了客戶對 Dante 期望的易用性、無縫的多供應商互操作性和整合控制體驗。

Dante AV 的目標應用程式與視訊 NDI 具有相同的目標應用程式,而是使用 JPEG 2000 壓縮技術。JPEG2000 是一種 ISO 標準小波變換,具有比 JPEG 更高的壓縮比。最近,Audinate 進一步開發了Dante AV Control,以採用其他壓縮技術,如 H.264 和 HEVC,與 Dante AV 協定整合。

 

IPMX(互聯網協定媒體體驗)

DIPMX 由 AIMS(IP 媒體解決方案聯盟)創建,AIMS 是一個非營利性貿易聯盟,旨在促進採用一套通用的,無處不在的,基於標準的協定,以實現媒體和娛樂(M&E)以及專業音訊/視訊行業的IP互操作性。

IPMX 是一套建議的開放標準和規範,用於通過 IP 網路為 ProAV 市場傳輸壓縮和未壓縮的視訊、音訊和數據。IPMX 提出 ISO 標準 JPEG-XS 作為基於 1G Ethernet 的視訊處理壓縮技術。

 

▶ 總結

創建了一個匯總表,如下所示,用於從不同角度比較四種 AVoIP 協定。

IPMX 是一個開放標準,它將具有最佳的互操作性,因為它起源於廣播行業,經過一些修改後,完全符合 Pro-AV 行業。我們當然可以依靠這種面向未來的技術。

NDI 是目前最受歡迎的標準,由於其6年的市場開發和複雜的SDK開發環境而被廣泛接受。它採用 H.264 和 HEVC 編解碼器,使用現有的 SOC 解決方案,以實現最佳的性價比。

Dante AV 是一個新來者,並試圖利用其音訊普及來應對 ProAV AVoIP 市場,因此它將成為 NDI 的強大競爭對手。

SDVoE 憑藉高品質、低延遲和高頻寬特性,在高端市場佔據主導地位。

 

▼ 表3:AVoIP協議對比表



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