真正的互聯互通

Kitty

在視頻顯示界，顯示設備分辨率的提升不斷推動著傳輸技術乃至整個音視頻技術的革命。用戶對視頻質量和高穩定性的連接需求從來都是孜孜不倦。在前端，攝像機的圖像捕捉和呈現能力越來越接近甚至開始超越人眼在現實世界中的最大辨別力。

在高質量顯示需求中，Pro AV在許多垂直行業應用中起著帶頭作用，比如用戶要求與顯示設備進行近距離交互，會議室中需要屏幕協作，數字告示牌和LED墻的大幅面顯示器需要顯示超高清分辨率的圖像畫面。

從標清、高清到4K，以及正在被行業吹上風口的8K，并從60fps增加到120fps，信號源和顯示設備之間要實現穩定的高質量連接對帶寬的要求也是跳躍式增長，比如基于HDMI 2.0的未壓縮4Kp60視頻帶寬要求高達18Gbps，從而嚴重限制了電纜傳輸距離。

以前，根據所使用協議的不同，要支持更高的分辨率和幀速率需要進行壓縮，或者多個視頻鏈接，又或者完全使用新的標準和布線規范。但隨著IP在AV行業的普及并支持更高的帶寬，大幅擴展了點對點連接的范圍，降低基礎結構成本，而且用網絡設備的靈活性和便捷性使得IP成為了不二之選。

IP音視頻技術

與任何新興技術一樣，早期人們采用IP技術也是面臨著標準化、專有技術等諸多問題，但隨著IP快速被用戶認可，各種不同技術和產品之間的互聯互通等問題也隨之得到解決。專業音頻系統確實需要可擴展的功能，獨立于分辨率和網絡速度的功能，并且不依賴于單個供應商的產品。例如，比較表1中的產品，很明顯，SMPTE ST 2110才是真正可擴展且獨立于供應商的。

SMPTE ST 2110

SMPTE ST 2110標準套件確保了在未來許多年以內系統的靈活性和可擴展性，因此，ST 2110有很多子標準。

這些子標準可以混合使用，以滿足特定的應用或案例。例如，雖然電視廣播公司更喜歡未壓縮的視頻，但許多專業AV用戶更喜歡經過壓縮的視頻（ST 2110-22），從而采用了更具有成本效益的接口，例如1Gbps CAT5電纜。另外，可以使用RP 2110-23聚合多個鏈接。

另一個重要組成部分是時序和延遲，網絡節點的同步性是實現低延遲所必需的， ST 2110-10指定需要根據包含兩個子標準的ST 2059標準來同步節點。

它們規定了PTP標準（IEEE 1588v2）的使用以及從PTP時間生成對齊脈沖以對齊媒體（例如視頻幀）的過程。 通過以太網進行的同步與通過Genlock進行的同步完全不同，盡管最終結果都差不多。 這是因為以太網采用數據包的傳輸方式，并且數據包通過網絡傳輸到達目的地所花費的時間也是固定的。PTP協議解決了此問題。為了獲得最佳的時序結果，應使用PTP感知開關，但較小的系統就不一定需要了。PTP同步不僅可以確保完美的口形同步，還可以實現超低延遲、實時直播、數字告示的完美同步視頻顯示。

IP AV控制和管理

網絡媒體開放規范（NMOS）由高級媒體工作流程協會（AMWA）開發，用于基于IP的基礎結構，以提供除SMPTE ST2110提供的傳輸層之外的控制和管理層。

NMOS的目標是提供一種方法，以使眾多制造商的產品之間具有直接的互操作性，使最終用戶和服務提供商可以使用多個制造商的同類最佳組件來構建系統。此外，歐洲廣播公司聯盟（EBU）強制要求采用NMOS規范來建立和管理基于IP的媒體設施。AMWA提供了幾種NMOS規范，其中三個關鍵組件是IS-04，IS-05和IS-08。

IS-04——發現和注冊

IS-04使ST 2110設備可以在網絡上發現和注冊以及發布其功能。可以通過MDNS或DNS-SD自動找到注冊和發現服務器（RDS），以實現真正的即插即用，這是專業AV急需的功能。

IS-05——連接管理

IS-05使ST 2110設備可以通過任何廣播控制器，以標準方式進行配置和切換。比如類似HDMI路由器的按鈕面板或通過簡單HTTP API的軟控制面板來進行控制和切換。有了NMOS，用戶徹底告別了必須采用特定供應商的控制編程系統的時代！

IS-08——音頻通道映射

IS-08引入了音頻通道映射，這是一項關鍵功能，使音頻通道可以在發送器或接收器處重新映射，IS-08 API支持將多種不同的音頻流路由到任何接收器。

未來發展

標準化的下一步主要目標是使系統之間的互操作性和可用性更加容易。 IS-09目前正在開發中，用于定義系統級API，該API可使網絡上的媒體節點在首次安裝時訪問全局系統參數，以便它們在（重新）連接后立即開始工作。JT-NM TR1001.1的目標是通過最少的用戶交互來簡化連接和配置。NMOS的其他目標主要集中在安全性上，包括使用HTTPS（加密控制）和訪問控制以確保AV系統不會被未經授權的用戶破壞。

互通性

ST 2110是專為跨多個供應商實現無縫互操作而設計的，這是加快采用率的關鍵。對于用戶來說，選擇性被固定在單個供應商當然是不友好的，能夠通過在這種互操作性來實現不同廠商產品之間的互通，當然是用戶夢寐以求的。

為了推進互操作性測試，EBU和IRT與網絡媒體聯合任務組（JTNM）一起啟動了“ JT-NM Tested”測試程序。來自世界各地的ST 2110產品供應商會定期受到邀請參加盛會。 JT-NM管理數據包的電氣傳輸和NMOS控制系統的兼容性測試。 他們在JT-NM.org上發布了詳細的報告，使人們確信購買的系統將是真正可互操作的。

面向專業視聽市場的IP KVM

盡管ST 2110標準套件中未明確定義用于鍵盤和鼠標擴展的USB over IP的標準和規格，但是PESA交換系統與Nextera Video合作，以基于ST 2110和NMOS Control的原理開發KVM系統，這樣位于多個位置的計算機可以連接到IP網絡中，并實現了IP網絡到達的任何位置的用戶進行控制。

該系統通過商用1G銅以太網鏈路最多支持60幀的4K視頻，從而實現了經濟高效的擴展。視覺無損壓縮和超低延遲，為用戶提供了身臨其境的遠程PC前面體驗。

適用于IP AV的自適應平臺

借助AV over IP和ST 2110等新興技術，快速適應新技術帶來的變化非常重要。盡管有些設備是專為基于IP的系統安裝而設計的，但許多設計人員還是喜歡采用可編程平臺，例如獨立的FPGA，或者更常見的是將FPGA架構與嵌入式ARM處理器結合在一起的SoC。這提供了軟件和AV以及以太網/ IP流量之間的理想鏈接，將接口與同一設備中的視頻，音頻和軟件處理功能結合在一起。

這些設備的可編程特性意味著它們可適應新的、不斷變化的視頻格式和編解碼器，并具有可擴展性和完全的靈活性，以支持多通道AV和軟件堆棧以實現可靠的網絡傳輸。此外，FPGA核心供應商（如Nextera Video和Adeas）提供了完整的解決方案，使制造商能夠更快地將產品推向市場。

結論

盡管ST 2110最初是為電視廣播領域而開發的，但它可以輕松適合于許多專業音視頻應用中，從高端市場的未壓縮10/25G到商用市場的壓縮1G。它與分辨率和網絡速度無關，并且通用標準（NMOS）控制接口可實現具有成本效益的控制器。最后，ST 2110/ NMOS的互操作性使最終客戶能夠無縫地使用多供應商解決方案。