4K IP傳輸

最近我們被要求幫助某人驗證在高速互聯網上流式傳輸4K內容。

不久以前1080流式傳輸還被認為是不可能的任務，但現在1080p流式傳輸幾乎成為主流。在NAB2007，我曾率先能夠演示1080p流式傳輸。現在隨著數字電影、UHD和4K的發展，新挑戰也隨之而來。4K不單是由1080p 30 x 4產生，它還能提供1080p 60fps via 3G x4，其信息量是標準1080p的8倍。

在JVC的鼎力支持下，我們能夠用有限發布的GY-HMQ30攝像機測試4K。這是一款尚處于市場測試的攝像機，當時尚未在美國發布。該攝像機有一個在60fps和24fps輸出4K的800萬像素1.25成像器。它還提供4個HDMI輸出及該輸出上一個四分器。因此4K碼流可分解為4個1080p且可通過此攝像機身中的4個SD插槽記錄到4塊SD卡上。

為演示4K編碼，我們決定使用JVC GY-HMQ30和我們的HCoder Quad（有帶復用器的四通道H.264編碼器）以及一個D-Streamer Magnus IP / Dig Quad。作為第一步，我們選擇在一臺4個HD輸入四分割LCD監視器上測試解碼輸出。一臺4K監視器或顯示器以及一臺如Sony MPE 200、AnalogWay Ascender或Vista Systems Spyder等的媒體處理器或混合器可能提供不分割的圖像，但測試時它們都未上市。

我們的第一個目標是編碼這4個HD碼流，它們通過4個各自運載一個1080p有效負荷的獨立HDMI連接器，轉換HMQ-30輸出的4K而來。

我們使用我們一臺內置復用器的HCoder Quad H.264編碼器，這很關鍵，因為在現實實現時，這4組包會一起傳輸。

我們把我們的的D-Streamer Magnus Quad作為解碼器，因為它能夠攝取到來的復用碼流，且在解碼這4個碼流后發送到4個不同的HDMI或HD-SDI輸出。

下面為設置圖：

我們把此Quad編碼器連接到攝像機，通過我們的四輸出解碼器為四分割多畫面1080p監視器饋送信號，觀察輸出。

我們接受來自JVC攝像機的4個HDMI 1080p60（每象限1個），并輸送給Quad編碼器的4個輸入。Quad編碼每個輸入/象限為6.5Mb/s H.264 UDP。這4個6.6Mb/s碼流然后被復用進一個30Mb/s（包含有助于傳輸的空包）。

復用IP（4個1080視頻）經由IP和因特網從此Quad編碼器進入解碼器。解碼器四重解碼這些碼流為全部都同步的各路HD-SDI信號。這4路信號顯示在一個四分割1080p顯示器，因此每個象限都被標注。我們想觀察象限之間的變化。

我們能夠在實時模式使用此攝像機且觀看全景。但此測試最引人注目的是早前在亨廷頓海灘國家公園拍攝的內容。我們能夠看到船只從一個象限航行到另一個象限，最后是一架飛機在鏡頭里飛行。此飛機攜帶一幅標語，因此它先在第四象限底部飛行，然后飛過第二象限和第一象限。聚集從好到壞，以顯示內容并非事先拍攝好并經過處理或有意安排。

測試進行時，來自攝像機的信號由Quad編碼器到解碼器Magnus。

編碼過程的第一步是設置HCoder Quad的4個同時HDMI輸入。

每個HDMI（象限）輸入有其自己的單獨輸出。

這4個單獨的輸出復用為一個同步的多節目流。

在Quad編碼器在編碼這四重1080p復用碼流后，復用的碼流被發送到四通道解碼器?，F在發生此相反的處理。復用的（4個1080p）視頻被解復用。在解復用后，它被發送到各個輸出，因此每個象限圖像可發送到它自己的HD-SDI輸出端。

設置解碼器輸入后，每個相應的輸出經由GUI設置。解碼器Quad能經由HD-SDI接受和發送全部4個解復用信號，并將每個視頻顯示在其相應的象限內。

整個過程中最大的挑戰是完美同步地接收全部4個象限的視頻——因為如果一個象限的視頻不同步1ms，則整個視頻就將不能入眼，事實上將導致不舒適。如果出現問題是有調整傳輸延遲的方法，但應是不得而為之的最后手段。

由D-Streamer Magnus的4個HD-SDI輸出，你可以為如Sony MPE 200、AnalogWay Ascender或Vista Systems Spyder的設備提供信號，這些設備將為較大的4K顯示器（如JVC PS-840UD）或投影機及其它顯示設備進行邊緣融合。

最近AJA發布了4 HD-SDI/1 HDMI轉換器Hi5-4k，因此這是一種增加到此工作流程的完美設備。把它連接到Quad HD-SDI解碼器且轉換為一個4K HDMI，可用于各種4K電視機或監視器。

結論

假如有必需的帶寬，現在4K內容流式傳輸是可行的。此測試方案對來自攝像機及其它設備的四分割4K效果很好。因此，相同的工作流程可用于Sony F55、F65、BlackMagc Design及Red Digital一些攝像機。上面的工作流程對于閉路分配或專門的點對點系統極好。對于大多數場合30-40Mb/s并不實際，不過，分發來自特別事件的內容顯然是可承受且貌似合理的。

通過一個多節目錄像機/播放機，你將能夠在編碼端或接收端記錄，因此這將為一個改進的工作流程。Quad編碼器（帶復用）將發送復用信號到MPTS錄放機。此錄放機還將作為編碼器的一個關口。實況信號將被記錄，然后它將通過解碼器。經過一段記錄時期后，使用此內置調度程序的錄放機通過相同的IP地址/它已在接收的碼流，發送以前記錄的內容到解碼器。使用接收端的錄像機，一旦記錄正在回放，就能節省帶寬。只有在你需要帶寬和本地發送到4K解碼器時才使用帶寬。整體思路是保持一切同步和有保證的傳輸。

當你有適當的帶寬時，將4K從點A傳到點B是完全可行的。例如，也許一個教堂或音樂會場地需有衛星設備或該場地希望顯示額外內容或全場的信號。這可能是體育比賽、音樂會、教育或任何你需要在一個大屏上高分辨率（電影分辨率）共享信號的任何場地。

對于普通大眾來說，分配4K還是有點遙遠。帶寬要求有點高，而且你可能需要一種能夠接受此四個部分的圖像和混合在一起的專門播放機。這是可行的，但普通4K的公共使用正是H.265體現其賣點的地方。它將給予你特別高的壓縮，而帶寬要求沒有那么高。HEVC/H.265的設計宗旨是重編碼輕解碼，預計降低帶寬要求30-50%。此外，在不久的將來到你家的帶寬會更大，4K流媒體到家是可行的。

不過，對于小眾的點對點工作流程，當前是非?？尚械?。只有一條私有專線或巨大帶寬將是一大障礙，但都是可以得到解決和可行的。BP