在当下对高质量、低延迟以及具备可扩展性的音视频(AV)解决方案需求持续攀升的形势下,音视频分发领域正处在快速发展的进程中。IPMX(互联网协议媒体体验)作为 IP 化音视频(AV-over-IP)领域至关重要的网络协议,依靠其强劲且灵活多变的标准,切实地满足了专业音视频行业多样化的各类需求。IPMX 以 SMPTE ST 2110 标准为基础构建而成,该标准最初在广播领域有着广泛应用,经过相应调整后,如今已能很好地契合专业音视频领域特有的需求。
IPMX 的演进过程
IPMX 是由视频服务论坛(VSF)和 IP 媒体解决方案联盟(AIMS)联合开发的,其开发目的在于解决现有 IP 化音视频解决方案存在的诸多局限,重点在于增强互操作性、可扩展性以及灵活性。虽说专有协议能够满足特定需求,但存在诸如供应商锁定、难以集成到不同系统等问题,所以 VSF 和 AIMS 联盟才致力于打造统一的标准,借助开放且基于标准的方式,达成高性能以及广泛的兼容性。
在开发初期,IPMX 借鉴了 ST 2110 套件,这套件通常在广播环境中用于通过 IP 网络传输未压缩的同步视频、音频以及元数据。不过,为了能更好地适配专业音视频领域,IPMX 进行了多方面的强化,例如增添了对异步媒体的即插即用功能、实现了网络复杂性和成本的降低(通过可选的 PTP 计时),还加入了高带宽数字内容保护(HDCP)以及隐私加密协议(PEP)等功能,这也使得它与 HDMI 媒体源和显示器的对接变得更为便捷。
IPMX 始终处于持续演进的状态,近期新增的功能进一步提升了它的性能表现。它既能支持未压缩视频,也能支持压缩视频,当前主要运用 JPEG XS 编解码器,不过也可以采用其他具备更高压缩级别的编解码器,编解码器选择上的灵活性使其能够在网络带宽有限的环境中得以应用。并且,在专业音视频领域采用 IP 化音视频技术时,内容保护和安全保障方面的欠缺是一大阻碍,而最新的 IPMX 规范涵盖了对 HDCP 和 PEP 的支持,能够确保受版权保护以及私密的内容可以安全地通过 IP 网络进行传输,且不会对质量产生影响。IPMX 的可选功能 —— 精确时间协议(PTP)同步,在像视频墙、现场活动这类对计时精度要求颇高的应用场景中十分有用,即将标准化的 USB 支持功能,还能够拓展其在控制室、教育以及企业环境中的应用场景。
IPMX 相较于其他竞争协议的优势
IPMX 对未压缩和压缩视频流均予以支持,使用户能够在视频质量和带宽使用之间达成平衡。
相较于其他 IP 化音视频竞争协议,IPMX 有着显著的优势,这使其成为专业音视频应用(特别是那些重视互操作性和可扩展性解决方案的应用)的首选。IPMX 属于开放规范,这与专有协议不同,它能够确保不同供应商的设备之间实现互操作性,进而降低供应商锁定的风险,让系统设计更具灵活性。
它借助标准 IP 网络,便于从规模较小的安装拓展到大型分布式音视频系统,不像点对点和固定带宽解决方案那样会受到距离、端点数量或者视频格式的限制。此外,IPMX 以实现低延迟为目标,这对于像现场活动、医学成像、互动展览这类实时应用来说至关重要,它支持未压缩视频(延迟约为一到两行视频)以及视觉无损压缩视频(JPEG XS 的延迟约为几十行视频),有力保障了信号传输的低延迟。
IPMX 支持未压缩和压缩视频流的这一特性,使得用户能够在质量和带宽之间灵活进行权衡,这是部分其他协议所不具备的,那些协议可能会迫使用户在质量和性能之间做出妥协。通过多播 IP 传输的方式,IPMX 对网络资源进行了优化,减少了向多个目的地传输流时所需的带宽,在高密度音视频安装环境中优势明显。
伟乐最新推出的 P-VC-4K 是一款专业的基于 IPMX 开放标准协议的 AV-over-IP 超高清视频编解码器,它支持浅压缩 JPEG-XS 和 JPEG-XS-FIP,以及深压缩 H.264 和 HEVC 两种编解码选项,用户能够依据应用的实际需求灵活进行选择。
· 浅压缩王者(JPEG-XS/XS-FIP):支持 JPEG-XS 及其帧内精确帧(XS-FIP)模式。在诸如现场直播制作、手术示教、虚拟现实交互、高价值艺术品展示等对超低延迟(<1 帧)和极致画质有要求的场景中,P-VC-4K 的浅压缩模式能够提供近乎无损的视觉体验,延迟低到几乎难以被人眼察觉。
· 深压缩能手(H.264/HEVC):同时支持高效的 H.264 和 HEVC(H.265)编码。当应用场景涉及跨越广域网(WAN)或者在带宽受限的企业 / 校园网内进行长距离传输时(比如总部到分公司的会议、校园多教室分发、远程监控中心),深压缩技术能够将 4K 流压缩到几十甚至十几 Mbps,巧妙地突破带宽瓶颈,实现大规模部署。
IPMX 集成的 HDCP 和 / 或 PEP,为传输受保护或者私密内容开辟了安全通道,利用网络媒体开放规范(NMOS)实现了 “即插即用” 功能,设备在通电之后,其资源就能对网络上的所有设备开放,无需手动配置输入 / 输出参数,并且 NMOS 还具备身份验证、访问以及控制加密功能。
IPMX 对塑造 IP 化音视频未来的作用
IPMX 通过提供功能强大、可互操作且具备可扩展性的解决方案,来满足专业音视频市场的需求,正逐渐成为 IP 化音视频未来发展的关键要素。IPMX 规范一直在持续演进,涵盖了对各类编解码器(从无压缩到高度压缩)的支持以及对控制和内容(比如 HDCP)的加密等方面,也正因如此,它越来越受到音视频设备制造商的青睐。