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在視頻顯示界，顯示設(shè)備分辨率的提升不斷推動著傳輸技術(shù)乃至整個音視頻技術(shù)的革命。用戶對視頻質(zhì)量和高穩(wěn)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(xiàn)能力越來越接近甚至開始超越人眼在現(xiàn)實世界中的最大辨別力。

在高質(zhì)量顯示需求中，Pro AV在許多垂直行業(yè)應(yīng)用中起著帶頭作用，比如用戶要求與顯示設(shè)備進(jìn)行近距離交互，會議室中需要屏幕協(xié)作，數(shù)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(biāo)清、高清到4K，以及正在被行業(yè)吹上風(fēng)口的8K，并從60fps增加到120fps，信號源和顯示設(shè)備之間要實現(xiàn)穩(wěn)定的高質(zhì)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(dá)18Gbps，從而嚴(yán)重限制了電纜傳輸距離。

以前，根據(jù)所使用協(xié)議的不同，要支持更高的分辨率和幀速率需要進(jìn)行壓縮，或者多個視頻鏈接，又或者完全使用新的標(biāo)準(zhǔn)和布線規(guī)范。但隨著IP在AV行業(yè)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(chǔ)結(jié)構(gòu)成本，而且用網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shù)

與任何新興技術(shù)一樣，早期人們采用IP技術(shù)也是面臨著標(biāo)準(zhǔn)化、專有技術(shù)等諸多問題，但隨著IP快速被用戶認(rèn)可，各種不同技術(shù)和產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通等問題也隨之得到解決。專業(yè)音頻系統(tǒng)確實需要可擴展的功能，獨立于分辨率和網(wǎng)絡(luò)速度的功能，并且不依賴于單個供應(yīng)商的產(chǎn)品。例如，比較表1中的產(chǎn)品，很明顯，SMPTE ST 2110才是真正可擴展且獨立于供應(yīng)商的。

SMPTE ST 2110

SMPTE ST 2110標(biāo)準(zhǔn)套件確保了在未來許多年以內(nèi)系統(tǒng)的靈活性和可擴展性，因此，ST 2110有很多子標(biāo)準(zhǔn)。

這些子標(biāo)準(zhǔn)可以混合使用，以滿足特定的應(yīng)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(yè)AV用戶更喜歡經(jīng)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(wǎng)絡(luò)節(jié)點的同步性是實現(xiàn)低延遲所必需的， ST 2110-10指定需要根據(jù)包含兩個子標(biāo)準(zhǔn)的ST 2059標(biāo)準(zhǔn)來同步節(jié)點。

它們規(guī)定了PTP標(biāo)準(zhǔn)（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(wǎng)進(jìn)行的同步與通過Genlock進(jìn)行的同步完全不同，盡管最終結(jié)果都差不多。 這是因為以太網(wǎng)采用數(shù)據(jù)包的傳輸方式，并且數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭_(dá)目的地所花費的時間也是固定的。PTP協(xié)議解決了此問題。為了獲得最佳的時序結(jié)果，應(yīng)使用PTP感知開關(guān)，但較小的系統(tǒng)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(xiàn)超低延遲、實時直播、數(shù)字告示的完美同步視頻顯示。

IP AV控制和管理

網(wǎng)絡(luò)媒體開放規(guī)范（NMOS）由高級媒體工作流程協(xié)會（AMWA）開發(fā)，用于基于IP的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，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(biāo)是提供一種方法，以使眾多制造商的產(chǎn)品之間具有直接的互操作性，使最終用戶和服務(wù)提供商可以使用多個制造商的同類最佳組件來構(gòu)建系統(tǒng)。此外，歐洲廣播公司聯(lián)盟（EBU）強制要求采用NMOS規(guī)范來建立和管理基于IP的媒體設(shè)施。AMWA提供了幾種NMOS規(guī)范，其中三個關(guān)鍵組件是IS-04，IS-05和IS-08。

IS-04——發(fā)現(xiàn)和注冊

IS-04使ST 2110設(shè)備可以在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)現(xiàn)和注冊以及發(fā)布其功能。可以通過MDNS或DNS-SD自動找到注冊和發(fā)現(xiàn)服務(wù)器（RDS），以實現(xiàn)真正的即插即用，這是專業(yè)AV急需的功能。

IS-05——連接管理

IS-05使ST 2110設(shè)備可以通過任何廣播控制器，以標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)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(jìn)行控制和切換。有了NMOS，用戶徹底告別了必須采用特定供應(yīng)商的控制編程系統(tǒng)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(guān)鍵功能，使音頻通道可以在發(fā)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(fā)展

標(biāo)準(zhǔn)化的下一步主要目標(biāo)是使系統(tǒng)之間的互操作性和可用性更加容易。 IS-09目前正在開發(fā)中，用于定義系統(tǒng)級API，該API可使網(wǎng)絡(luò)上的媒體節(jié)點在首次安裝時訪問全局系統(tǒng)參數(shù)，以便它們在（重新）連接后立即開始工作。JT-NM TR1001.1的目標(biāo)是通過最少的用戶交互來簡化連接和配置。NMOS的其他目標(biāo)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(tǒng)不會被未經(jīng)授權(quán)的用戶破壞。

互通性

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

為了推進(jìn)互操作性測試，EBU和IRT與網(wǎng)絡(luò)媒體聯(lián)合任務(wù)組（JTNM）一起啟動了“ JT-NM Tested”測試程序。來自世界各地的ST 2110產(chǎn)品供應(yīng)商會定期受到邀請參加盛會。 JT-NM管理數(shù)據(jù)包的電氣傳輸和NMOS控制系統(tǒng)的兼容性測試。 他們在JT-NM.org上發(fā)布了詳細(xì)的報告，使人們確信購買的系統(tǒng)將是真正可互操作的。

面向?qū)I(yè)視聽市場的IP KVM

盡管ST 2110標(biāo)準(zhǔn)套件中未明確定義用于鍵盤和鼠標(biāo)擴展的USB over IP的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格，但是PESA交換系統(tǒng)與Nextera Video合作，以基于ST 2110和NMOS Control的原理開發(fā)KVM系統(tǒng)，這樣位于多個位置的計算機可以連接到IP網(wǎng)絡(luò)中，并實現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)到達(dá)的任何位置的用戶進(jìn)行控制。

該系統(tǒng)通過商用1G銅以太網(wǎng)鏈路最多支持60幀的4K視頻，從而實現(xiàn)了經(jīng)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(yuǎn)程PC前面體驗。

適用于IP AV的自適應(yīng)平臺

借助AV over IP和ST 2110等新興技術(shù)，快速適應(yīng)新技術(shù)帶來的變化非常重要。盡管有些設(shè)備是專為基于IP的系統(tǒng)安裝而設(shè)計的，但許多設(shè)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(gòu)與嵌入式ARM處理器結(jié)合在一起的SoC。這提供了軟件和AV以及以太網(wǎng)/ IP流量之間的理想鏈接，將接口與同一設(shè)備中的視頻，音頻和軟件處理功能結(jié)合在一起。

這些設(shè)備的可編程特性意味著它們可適應(yīng)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(xiàn)可靠的網(wǎng)絡(luò)傳輸。此外，F(xiàn)PGA核心供應(yīng)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(chǎn)品推向市場。

結(jié)論

盡管ST 2110最初是為電視廣播領(lǐng)域而開發(fā)的，但它可以輕松適合于許多專業(yè)音視頻應(yīng)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(wǎng)絡(luò)速度無關(guān)，并且通用標(biāo)準(zhǔn)（NMOS）控制接口可實現(xiàn)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(yīng)商解決方案。