AV Bridging

Odpovědět
Uživatelský avatar
pixel
Administrátor
Příspěvky: 408
Registrován: 09 bře 2009 14:55

AV Bridging

Příspěvek od pixel » 03 led 2014 11:23

Standard pro přenos audiovizuálních dat po Ethernetu.

ObrázekNa několika chodbách, na největším evropského veletrhu profesionálních audiovizuálních technologií IBC 2013, nešlo přehlédnout slogan „SDI must die!“ (SDI musí zemřít), kterým firma Cinegy upozorňovala na svá řešení zaměřená na bezpáskové zpracování a odbavení videa.

Pro nezasvěcené, Seriál Digital Interface (SDI) je datové rozhraní, které dovoluje posílat v reálném čase datový stream, po koaxiálním kabelu pomocí něj můžete propojit v podstatě signálově dvě zařízení. Termín „signálově“ poukazuje na způsob zacházení s SDI, kdy lze „digitální signál“ například monitorovat, rozdvojovat nebo přepínat cíle. Podobně jako SDI pro obraz se hojně používá digitální „point-to-point“ rozhraní i pro zvuk, zejména AES3 (AES/EBU), v komerční verzi známé jako S/PDIF. Nicméně výše uvedený slogan o SDI výstižně popisuje nespokojenost se stále převládající podobou televizního řetězce, kdy jsou jednotlivé komponenty navzájem propojené obrovským množstvím kabelů a o případné směrování obsahu se starají velká a nákladná zařízení. Sice platí, že u tzv. „bezpáskového worflow“ si od akvizice až po postprodukci vystačíte s v podstatě standardní počítačovou sítí, po níž putuje audiovizuální obsah v souborové podobě. Ovšem ty části řetězce, které se přímo podílí na živém vysílání, zejména vybavení studia, technika pro OB (Outsider Broadcasting) a v neposlední řadě vysílací část řetězce, stále spoléhají na klasické propojení komponent. Komplexní řešení přenosu zvuku, které vychází z původních dorozumívacích řetězců, nebo například nástup řešení „channel-in-a-box“ (kanál v řešený na bázi IT technologií a příslušného SW v rámci jednoho, nebo několika serverů) naznačují, že změny se blíží. Aby však mohlo dojít ke skutečné revoluci, je potřeba nějaký podobně jednoduše použitelný standard, jako zmíněné SDI nebo AES3. Může jím být Audio/Video Bridging (AVB)?

Problémy se sítí
Možná vás v tuto chvíli napadne, že proud audiovizuálních dat cestuje po standardní počítačové síti již poměrně dlouho, kdekdo má doma televizi připojenou po Internetu a při dostatečné rychlosti připojení to funguje docela dobře. Žádná speciální síťová zařízení nejsou potřeba, a když si kupujete domů nový Wi-Fi access point nebo router, nemusíte na krabici hledat, zda konkrétní model podporuje i přenos obrazu a zvuku. Problém je ovšem v tom, že způsob přenášení dat po počítačových sítích se synchronním přenášením konstantního toku dat nepočítal. Vznikly tedy mechanizmy streamování, které se snaží v rámci standardních protokolů doručit data tak, aby mohla být okamžitě rekonstruována a audiovizuální obsah reprodukován. Funguje to ovšem s určitými omezeními, například samotná síť „neví“ o specifické povaze přenášených audiovizuálních dat, a tak s přenosem zachází jako s jakýmkoliv jiným obsahem. Jinými slovy, co je relativně použitelné pro komprimovaný obraz určení cílovým konzumentům, nevyhoví požadavkům studiového zpracování. Vzniká tak poptávka po řešení, které umožní využívat infrastrukturu klasického Ethernetu, a zároveň přidá funkce potřebné pro synchronizaci na úrovni jednotlivých protokolů.

Na počátku byl zvuk
Než se pustím do vyprávění o AVB, je třeba na chvíli zapomenou na obraz, a zabývat se jen zvukem. Zde totiž kvalitní přenášení obsahu v reálném čase po běžném Ethernetu začalo fungovat podstatně dříve. Může za to jak menší datový objem, který je potřeba pro přenos i nekomprimovaného zvuku, tak i relativně slabší výpočetní výkon nutný pro jeho okamžité zpracování. Mám na mysli nepříliš dávné doby, kdy softwarové zvukové efekty pracující v reálném čase nebyly ničím zvláštním, avšak podobné operace s obrazem byly jen těžko představitelné. Proto již v devadesátých letech přišla společnost Peak Audio s řešením nazvaným CobraNet, který se od té doby stal relativně rozšířeným rozhraním pro přenášení zvukových dat po Ethernetu. Licenci pro využívání CobraNetu od té doby získali renomovaní výrobci jako Dolby Labs, BiAmp, QSC nebo Yamaha, a dosud se používá. Nicméně nejedná se o otevřený standard, a ačkoli je průběžně zdokonalován, stále trpí určitými omezeními, například vyšší latencí. Od uvedené CobraNetu se objevilo několik podobných standardů/technologií většinou omezených na produkty konkrétního výrobce. Příslib otevřenosti přinesla až evropská iniciativa Ravenna. Stojí za ní společnost ALC NetworkX, aktuálně součást skupiny LAWO, a jejím cílem je vývoj a prosazení otevřeného standardu, využívající čistě síťové protokoly Layer 3 (třetí, síťové vrstva OSI modelu). K iniciativě se připojila řada firem, například Genelec, Linear Acoustic, Soniflex, Neumann nebo LSB. Řešení Ravenna využívá některé moderní standardy, například IEEE1588-2008 pro synchronizaci, a není primárně určené jen pro přenos zvuku. Díky omezení na Layer 3 lze tímto způsobem přenášet data po téměř jakékoli síťové infrastruktuře, která podporuje multicast, nicméně je třeba zajistit správu sítě na dostatečné úrovni. Zatím to vypadá, že se k iniciativě postupně připojují další firmy, a konkrétní zařízeni s podporou Ravenna protokolů jsou již na trhu. Nicméně bez mezinárodního standardu vše závisí na širokém zapojení výrobců.
Obrázek
ObrázekAVB Standard
Pro standardizaci přenosu po Ethernetu je důležité, že se iniciativy chopila pracovní skupina 802.1 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), a příslušné postupy jsou tedy zařazeny mezi standardy síťových přenosů (např. skupina 802.3 má na starosti Ethernet). Jednotlivé postupy (protokoly, procesy) se staly součástí skupiny standardů 802.1, postupně publikovaných od roku 2011. Konkrétně způsob synchronizace specifikuje standard IEEE 802.1AS, řízení přístupu IEEE 802.1Qat, směrování a frontování streamů potom IEEE 802.1Qav. Došlo tedy k rozšíření protokolů na úrovni Layer 2 a Layer 3 referenčního modelu OSI tak, aby bylo možné zajistit přesnou synchronizaci, řídit komunikaci (traffic shaping), nebo identifikovat připojená zařízení. Tato skupina standardů se nezabývá samotným obsahem a jeho segmentací, zde se pro AVB počítá s vyžitím jiného standardu, konkrétně IEEE 1722. V rámci něj lze definovat i doprovodné funkce, jako například přenášení časového kódu. Výše uvedená skupina specifikací dovoluje, aby se pro audiovizuální obsah síť chovala zcela specifickým způsobem, bez toho, aby ji musela řídit nějaká speciální aplikace. Připojená zařízení již nejsou anonymní, ale mají role podle toho, zda vysílají („talker“), nebo přijímají („listerner“). Síťové služby potom dokáží například zajistit, že všichni příjemci dostávají data přesně ve stejný okamžik po vyhrazeném pásmu. Znamená to tedy, že mezi vysílací stranou a příjemcem (příjemci) se dočasně vyhradí síťová cesta, která se chová, jakoby byla zařízení fyzicky propojená, a mezi nimi fungovaly například směrovače nebo multiplikátory signálu.
Obrázek
Žádný technologický standard by pravděpodobně neměl velké šance, pokud by ho nepodporovali výrobci zařízení. Za AVB stojí AVnu Alliance, mezi jejíž členy patří i společnosti z automobilového průmyslu nebo výrobci konzumní elektroniky. Proto zde kromě forem jako CISCO nebo Intel najdete i GM, Hyundai/Kia, LG nebo Ricoh. Pro oblast profesionálního zvuku je důležitá podpora například firem Sennheiser, Beyerdynamic, Digidesign/Avid nebo Dolby, a použití i pro obraz slibuje kromě uvedeného Avidu i účast Barco nebo Axon. Aby uživatelé měli možnost jednoznačně identifikovat zařízení, která AVB standard skutečně podporují, zahájila letos AVnu aliance proces udělování certifikací. AVB kompatibilní technologie se tak budou pyšnit příslušným logem, a nebude tedy třeba studovat seznam podporovaných standardů.
Obrázek
Zatím největší překážka masového rozšíření systémů založených na AVB spočívá v nutnosti použití síťových prvků, které nové protokoly podporují. Je to možná jen otázka času, ale potřeba inovace existující síťové infrastruktury může být pro mnohé problém a aktuální nabídka AVB kompatibilních zařízení zatím není moc rozsáhlá. Nicméně se nejedná o nějaké komplikované funkce a například některé switche již podporují časové značky na úrovni HW, čili by jejich úprava a následná certifikace neměla být složitá. Existence standardu nezávislého na výrobcích navíc znamená, že v budoucnu by mělo být možné sestavit přenosový řetězec z v podstatě libovolných komponent s daným rozhraním, tak jako to lze udělat pomocí SDI. Nabídka ale musí pokrývat veškeré potřeby profesionální produkce, to znamená všechny typy zařízení včetně nástrojů na monitorování a měření signálu.
Obrázek
Obrázek
Srovnání tradiční a AVB architektury. Zdroj: broadcastengineering.com

Konec jedné éry?
Na v úvodu zmiňovaném IBC byl k vidění přenosový vůz, který demonstroval využití standardu AVB jak v případě řetězce pro zpracování zvuku, tak i pro obraz. Patřil společnosti Axon, která tímto způsobem upozorňovala na novou řadu AVB produktů, zahrnujících i řešení pro monitorování a řízení Cerebrum. A jak prohlásil CTO Axonu Peter Schut, „ Vidíme odklon od jednosměrných, jednoúčelových a point-to-point řešení, což nakonec bude znamenat konec SDI...“ Nakolik se jedná o realistickou předpověď, nebo spíše přání, uvidíme v budoucnu. Ať již místo SDI zaujme AVB, nebo nějaká jiná technologie (standard), krok „správným“ směrem byl udělán.

Bohuš Získal

Odpovědět