Олег Березин, председатель российской секции SMPTE, директор Высшей школы киноинженеров, генеральный директор «Невафильм», выступил с докладом «Спин-офф семейства стандартов SMPTE ST 2110: Проект IPMX — универсального протокола передачи медиаданных в IP-сетях» на Online-круглом столе «Broadcasting 2021. Системы доставки, обработки и управления видеоматериалами» 13 октября во время второй ежегодной TKT Tech Week 2021.
Олег Березин: сегодня мы поговорим про спин-офф. Многим их нас понятие спин-офф хорошо знакомо из кинематографа. Это когда выпускают не продолжения фильма (сиквелы), а ответвления той или иной истории фильма. Те же знакомые герои и персонажи, знакомые сюжетные истории, но в совершенно новом направлении. Например, всем хорошо знаком спин-офф саги о Звездных войнах – фильм «Ханс Соло: Звездные войны. Истории».
Сегодня мы живем в мире, который ощутимо делится на две составные части.
Первая – профессиональное телевизионное вещание. Здесь доминируют стандарты SMPTE, EBU и новые инициативы профессиональных сообществ в области стандартизации таких как VSF и спецификации NMOS для применения семейства стандартов SMPTE ST 2110, разрабатываемые под эгидой AMWA.
Вторая часть– это сфера профессионального аудио и видео – ProAV. Это не вещание, а сфера применения аудио- и видеотехнологий, связанная с рекламой, цифровыми постерами и видеостенами, используемыми в оформлении зданий, помещений, различных эвентов и так далее. В сфере ProAV есть очень много своих собственных стандартов и технологий, в том числе проприетарных – т.е. решений, которые поддерживаются теми или иными альянсами производителей оборудования, порой несовместимыми между собой.
Преимущества пути, по которому пошло профессиональное вещание, базирующееся скорее на открытых стандартах, не могло не найти отклика в сообществе ProAV. Сообщество задалось целью всю эту «красоту», которая формируется в профессиональном вещании в области стандартизации открытых решений, привнести на рынок профессионального аудио и видео ProAV. И, с другой стороны, предложить сфере профессионального вещания взять от сообщества ProAVте или иные решения, которые можно имплементировать в решения для профессионального вещания и тем самым получить большую гибкость.
AIMS
Драйвером такого движения стало некоммерческое объединение производителей аудио и визуального оборудования AIMS. В него входит около 70 компаний. В свое время именно AIMS в конечном итоге стало инициатором разработки новых стандартов и SMPTE, и Европейского вещательного союза, и Общества аудиоинженеров AES, и в конечном итоге спецификаций NMOS для семейства стандартов ST 2110. Именно этот альянс в свое время поднял вопрос о том, что для профессионального вещания нам необходимы стандартизированные решения, базирующиеся на IP. Они выступили инициаторами, которые подвинули индустриальное объединение VSF – Video Service Forum разработать свои технические рекомендации, на базе которых SMPTE создало семейство стандартов ST 2110, также имплементированных в EBU. Много интересного было взято и у AES.
AIMS – это достаточно мощный игрок, который задает определенные тренды. Именно поэтому интересен проект IPMX, который инициировал AIMS как некий спин-офф стандартов ST2110.
HDMI
Итак, у нас с одной стороны требования к профессиональному вещанию: максимальное качество, максимальная надежность, минимальные задержки, комбинируемость и так далее. А с другой стороны технологии, которые сегодня повсеместно используются в профессиональном аудио и видео, я условно назвал их «типа HDMI».
Например, у нас есть стандартный интерфейс HDMI. Никто не задумывается над какими-то вопросами относительно него: подключили к монитору и получили картинку. Естественно, внутри всех этих технологий лежат какие-то стандарты. Например, HDCP с защитой контента. Или EDID – идентификационный номер монитора. Он позволяет при подключении устройства определить параметры монитора, частоту развертки, цветовую гамму, палитру и в результате выдать нормальную картинку на выходе.
Люди, которые работают не в вещательной, а в профессиональной аудио- и видеосфере, меньше обеспокоены по поводу точности синхронизации. Грубо говоря, если не видно, что несинхронно, то все отлично. Но главная идея – это собрать всю красоту стандартов телевизионного вещания с общепринятыми технологиями и создать некий объединенный интернет-протокол Internet Protocol Media eXperience или IPMX. Это тот проект, которым сейчас активно занято AIMS.
IPMX
Что подразумевает IPMX? У нас есть стандарт 2110, спецификации NMOS, которые сейчас активно внедряются, но они предназначены для нужд профессионального вещания. Они требуют PTP для синхронизации, не поддерживают автоматическое соединение устройств (как минимум, пока) и не работают с асинхронными сигналами, то есть у нас все источники сигнала должны быть строго синхронизированы с PTP.
Протокол IPMX подразумевает, что ко всему этому нужно еще добавить компрессию. Изначально 2110 даже не подразумевал наличие передачи компрессированных сигналов, потому что это было использование внутри студии студийного видеосигнала по IP-сетям. Компрессия, как аудио, так и видео, нужна. Это может быть, например, JPEG-XS, который сейчас очень активен в этом проекте. Также IPMX подразумевает внедрение систем управления, которые очень похожи и совместимы с существующими HDP-решениями, управление камерами PTZ по умолчанию; безопасность, то есть шифрование типа HDCP, чтобы устройства могли считывать информацию и передавать, сохраняя HDCP.
Очень важный момент – синхронизация. Нам нужна определенная гибкость, чтобы мы могли работать в системах 2110, где требуется идеальная синхронизация с PTP, и в то же время могли использовать асинхронные устройства, такие как видеовыход любого компьютера или ноутбука, сигнал которого нам надо добавить в систему.
Если говорить о JPEG-XS, то это очень интересный стандарт компрессии. Сейчас, благодаря инициативам IPMX, в семействе стандартов ST 2110 в 2019 году появился стандарт 2110-22, который описывает передачу компрессированного видеосигнала с постоянным битрейтом. Это не только JPEG-XS, это может быть VC-2 и другие системы компрессии, но мы уже видим проникновение этого решения в профессиональное телевизионное вещание, в стандарты семейства ST 2110.
Уход от проприетарных решений
Скорее всего, все дальнейшее развитие семейства стандартов ST 2110 будет учитывать это движение, направленное на такую коммодизацию стандартов. Сейчас переход к открытым стандартам – это повальное увлечение. Практикуется уход от проприетарных решений, хотя тот же JPEG – это лицензируемый кодек. Тем не менее глобальная идея всего мира состоит в том, чтобы все стандарты были открытыми, чтобы любой производитель мог производить оборудование, и оно было совместимо с любым другим оборудованием. Это некая борьба общественности против построения закрытых экосистем, где мы можем использовать только определенное оборудование с другим определенным оборудованием. Можно долго спорить, хорошо это или плохо, потому что в этом есть свои минусы, но факт остается фактом.
Примеры
Приведу несколько примеров идей, как это можно использовать в телевизионном вещании. Допустим, мы имеем одну телевизионную сеть. У нас есть «серьезные» источники – камеры с SDI, которые используют передатчики 2110, передают и принимают в этой сети все в логике 2110.
Но при этом у нас есть какой-то асинхронный источник, который просто включается в IPMX-передатчик, и в этой же сети, будучи асинхронным, прекрасно уживается со всем остальным оборудованием. Или можно использовать такую систему, когда мы, подключившись к SetTop Box в Нарьян-Маре, по HDMI, используя HDCP, можем получить в Москве в control room картинку с этого Set Top Box, чтобы видеть прямой результат, при этом не выключая HDCP по пути. То есть это тот же самый HDCP, который пройдет через всю сеть и будет поддерживаться хоть мультивьювером, хоть отдельным дисплеем.
Сейчас IPMX как раз ведет дискуссии с консорциумом HDCP, чтобы внедрить это в стандарт IPMX. Также это может быть использование видеостен в телестудиях, где могут быть источники и 2110, и IPMX, использование в качестве KVM-решений, «видеоудлинителей» и так далее.
Идей по этому поводу много, потому что проект еще находится в стадии развития и реализации. Но, учитывая, кто за ним стоит, очень интересно наблюдать, к чему это приведет. Подразумевается, что IPMX будет представлять собой набор общих открытых стандартных протоколов, которые будут обеспечивать совместимость в IP-инфраструктуре как профессионального аудио- и видеооборудования, так и вещательного профессионального оборудования.
IPMX периодически публикует свою дорожную карту. Половина стандартов нам уже хорошо понятна: это AES67, ST2110, использование спецификаций NMOS и использование тех технологий, которые к нам приходят из профессионального аудио и видео, таких как защита контента HDСP, использование GPO и даже интерфейсов USB, которые сейчас хорошо развиваются и имеют серьезные скорости. Проект находится в развитии, так что все это происходит прямо сейчас и будет интересно наблюдать, как это скажется на нашей жизни.
Тимур Кулгарин, технический директор «СТС Медиа»: знаю про XS в применении к 2110. Другие стандарты компрессии призваны сильнее зажать полосу, повысить качество или это другие проприетарные стандарты? Для чего они нужны?
Олег Березин: изначально ST2110 не создавался для передачи в глобальных сетях, то есть это была внутристудийная передача в IP. Когда поняли, что с этим можно жить в глобальных сетях, но возникли другие требования к трафику и пропускной способности. Встал вопрос, есть ли более-менее приличные стандарты компрессии, которые можно пакетировать в RTP-пакеты, чтобы система все понимала.
Вопрос же не только в том, чтобы упаковать в пакеты, вопрос в том, чтобы те же APIMNOS правильно обнаруживали эти потоки, правильно их кодировали, правильно их коммутировали, то есть, чтобы все это было в единой логике ST 2110. Теоретически все, что угодно, можно вложить в RTP-пакеты, главное – чтобы система вокруг понимала. Поэтому я думаю, что интеграция компрессии в 2110 как раз связана с желанием расширить область применения 2110 на глобальные сети.
Тимур Кулгарин: если говорить о передаче видео через глобальные сети, то один из вызовов в таких случаях – это прохождение сетевых протоколов через сетевые устройства, когда происходит трансляция адресов. Если при выводе пакета есть заголовки с адресами внутренних устройств, то это должно каким-то образом обрабатываться и контролироваться. На каком уровне сейчас здесь ситуация с ST 2110?
Олег Березин: я знаю, что глобальная дискуссия, связанная с имплементацией ST 2110 в глобальные сети, сейчас только идет. На самом деле есть несколько проблем, связанных с использованием 2110 в глобальных сетях, например, использование PTP. Если мы используем 2022-7 для страховки, для избыточной надежности, то передать через них сигнал PTP – это большая проблема, потому что приемные устройства не понимают, от кого пришли служебные PTP-сообщения и начинают «ломать свою голову», кого выбрать. Это целый круг проблем. Есть рабочая группа в SMPTE по применению ST2110 в глобальные сетях WAN, и я думаю, они в обозримом будущем закроют все эти вопросы. Но, к слову, в последнем отчете рабочих групп SMPTE как раз писали, что пока результатов для публикации у этой рабочей группы нет.
Когда мы начали переходить в IP, это была большая тема для дискуссий в телевизионном сообществе. Раньше у нас появлялись свои собственные стандарты стандартного видео, SDI, мы сами их разрабатывали, сами использовали, и это был наш закрытый мир.
Мы были практически независимы от других сфер и технологий и чем занимались остальные, нас не интересовало. Когда пошли первые разговоры о разработке стандартов профессионального телевизионного вещания в IP-сетях, то встал вопрос, будем ли мы разрабатывать свои собственные телевизионные стандарты или пойдем по принципу имплементации общих решений интернета, общих протоколов интернета, которые используются всеми, в нашу индустрию.
В конечном итоге победил второй подход. Мы действительно не можем это сделать, не взаимодействуя с производителями сетевого оборудования и с разработчиками. Все должно дружить. Мы теперь часть одной большой IP-семьи, поэтому не все зависит только от нас. Кстати, проблема передачи PTP через 2022-7 возникла только у телевизионщиков. Глобально это никого не беспокоило, а когда мы начали использовать 2022-7 для передачи RTP-пакетов в глобальных сетях, то возникла проблема с использованием PTP.
Сейчас идет работа по модернизации соответствующих стандартов IEEE, и мы идем к интернет-индустрии с просьбой подправить их и под наши нужды. Это достаточно сложный процесс имплементации наших профессиональных потребностей в общеиндустриальные решения глобального интернета, но это единственный путь для нас!
