任意網(wǎng)絡(luò)上的任意媒體(第4篇)——IPMX和ST 2110:適應(yīng)全新IP媒體體驗(yàn)

在廣播領(lǐng)域，向 IP 網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡和 SDI（串行數(shù)字接口）的替代，特別是在新建部署中，已經(jīng)在順利進(jìn)行，并且許多業(yè)界人士都認(rèn)同，SMPTE ST 2110 應(yīng)該成為用于壓縮和非壓縮媒體傳輸?shù)钠毡闃?biāo)準(zhǔn)。ST 2110 實(shí)現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)上傳送獨(dú)立的音頻、視頻和輔助數(shù)據(jù)流，這意味著每個(gè)所謂的要素都可以分開(kāi)處理和加工，同時(shí)還有基于 IEEE1588 的 PTP 同步和 NMOS（網(wǎng)絡(luò)媒體開(kāi)放規(guī)范）網(wǎng)絡(luò)控制與管理。由電影與電視工程師協(xié)會(huì)（ SMPTE ）、歐洲廣播聯(lián)盟（ EBU ）、高級(jí)媒體工作流協(xié)會(huì)（ AMWA ）和視頻服務(wù)論壇（ VSF ）聯(lián)盟機(jī)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)媒體聯(lián)合工作組（ JT-NM ）投入大量工作，開(kāi)發(fā)和推出了一整套可互操作、穩(wěn)健的標(biāo)準(zhǔn)和合規(guī)性測(cè)試，并具備面向未來(lái)視頻格式的擴(kuò)展和支持空間。

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議媒體體驗(yàn)（ IPMX ）主要基于 ST 2110，是針對(duì)專業(yè)音視頻市場(chǎng)的一組新興且重要的標(biāo)準(zhǔn)。它目前主要基于 HDMI 傳輸而非 SDI，還包括 EDID（擴(kuò)展顯示標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)）和 HDCP（高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)）的處理。在ST 2110中，PTP（精確時(shí)間協(xié)議）是必需的，但在IPMX中它是可選的，因此它也可以在專業(yè)音視頻所需的異步模式下進(jìn)行，同時(shí)另外使用JPEG XS進(jìn)行視頻壓縮。與 ST 2110 一樣，IPMX 的主要優(yōu)勢(shì)之一在于它是一套完全開(kāi)放且不依賴于單個(gè)供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)。它由 IP 媒體解決方案聯(lián)盟（ AIMS ）定義，沒(méi)有任何一家公司可以單獨(dú)定義，并且任何人都可以下載標(biāo)準(zhǔn)并在任何合適的硬件或軟件中構(gòu)建自身實(shí)現(xiàn)方案。由于 IPMX 與 ST 2110 密切相關(guān)，廣播制作和專業(yè)音視頻呈現(xiàn)很容易重疊，因此應(yīng)用可以跨兩個(gè)行業(yè)并協(xié)同工作。

圖1 ISE 2023 上的 AMD IPMX 演示。由 Matrox ConductIP 控制，來(lái)自 Matrox、Village Island 和 Adeas/Nextera Video 的 IPMX 發(fā)送器連接到 Adeas/Nextera Video 的接收器以驅(qū)動(dòng) HDMI 顯示器，并連接到 Megapixel VR 以驅(qū)動(dòng) ROE LED顯示墻

適應(yīng)新興標(biāo)準(zhǔn)并技術(shù)之間建立橋梁

AMD FPGA 和自適應(yīng) SoC 本質(zhì)上可重新編程，在 AV-over-IP 技術(shù)、尤其是 IPMX 標(biāo)準(zhǔn)的采用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。對(duì)于仍在變化和更新的新興標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)PGA 幾乎總是用于實(shí)現(xiàn)基帶視頻、音頻和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之間的橋接，同時(shí)保持高水平質(zhì)量和低時(shí)延。它們還可用于在同一設(shè)備上實(shí)現(xiàn)高級(jí)功能，如壓縮、加密和糾錯(cuò)，以及實(shí)現(xiàn)針對(duì)特定應(yīng)用的定制功能。

基于AMD自適應(yīng)計(jì)算平臺(tái)的ST2110和IPMX選項(xiàng)

各種AMD生態(tài)系統(tǒng)解決方案提供商和客戶已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了將 IPMX 和/或 ST 2110 集成到您的下一個(gè)設(shè)計(jì)中的打包方法。

對(duì)于那些只想安裝芯片來(lái)啟用 IPMX 接口的用戶，Macnica Technologies 開(kāi)發(fā)了ME10 SoC（片上系統(tǒng)），支持 HDMI 2.0 4K 4:4:4 視頻、音頻，以及采用 JPEG XS通過(guò) 1GbE 網(wǎng)絡(luò)的控制數(shù)據(jù)，同時(shí)采用小型 23 x 23毫米 BGA 封裝。

對(duì)于那些希望在您的板卡上擁有 ST 2110 以及小尺寸可插拔（ Small Form Factor Pluggable ）插槽的用戶，Riedel 的MuoN SFP 模塊可能正是您需要的解決方案。MuoN SFP 是一款軟件定義的硬件，支持一系列不同的輸入和輸出配置，包括 ST 2110、SDI、光纖或 HDMI。他們的EB82SOC1 IP-SDI SoC 可以通過(guò)集成且經(jīng)過(guò) JTNM 測(cè)試的 ST 2110 網(wǎng)關(guān)解決方案使您輕松遷移到 IP，該解決方案可通過(guò) SPI 或 RESTful API（基于 JTNM）、NMOS 或 Ember+ 進(jìn)行配置。  

如果您有一個(gè)需要 ST 2110 的 PCIe 系統(tǒng)，考慮一下使用Deltacast 的DELTA-ip-ST2110 01播放卡和DELTA-ip-ST2110 10采集卡嗎？其通過(guò)單個(gè) 10GbE 鏈路支持多達(dá)四個(gè) 1080p 視頻通道，并帶有第二個(gè) 10GE 端口以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫保護(hù)切換，可以從主機(jī) CPU 中卸載整個(gè) ST 2110 IP 網(wǎng)絡(luò)堆棧?；蛘?，如果您有 NIC（網(wǎng)絡(luò)接口卡），例如AMD Alveo? U25N SmartNIC，Deltacast 還提供了 IP 虛擬卡，這一軟件框架專用于利用 ST 2110 的高性能視頻流。

對(duì)于那些想要將 IPMX 或 ST 2110 的全套 IP 核與當(dāng)前 FPGA 或 SoC 設(shè)計(jì)集成的用戶，Adeas 和 Nextera Video 聯(lián)手提供了一系列全面且業(yè)經(jīng) JT-NM 測(cè)試的 IP。他們針對(duì)ST 2110或IPMX的全模塊化解決方案由 FPGA 核、NMOS 控制軟件和端到端參考設(shè)計(jì)構(gòu)成，因此您可以從工作系統(tǒng)入手，根據(jù)您的需求進(jìn)行定制并快速推向市場(chǎng)。 

結(jié)論

ST 2110 正成為廣播領(lǐng)域 AV-over-IP 的普遍標(biāo)準(zhǔn)，并提供可擴(kuò)展性、互通性且不依賴于單個(gè)供應(yīng)商。IPMX 采用 ST 2110 作為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一套針對(duì)專業(yè)音視頻行業(yè)的類似傳輸機(jī)制，但它也在廣播質(zhì)量?jī)?nèi)容制作和音視頻呈現(xiàn)領(lǐng)域之間建立了便利的、基于標(biāo)準(zhǔn)的橋梁。與 ASIC 和 ASSP 這些實(shí)現(xiàn)方案不同，在 AMD 平臺(tái)上運(yùn)行的 ST 2110 和 IMPX 可以隨市場(chǎng)演進(jìn)靈活適應(yīng)與改變，并為 AV-over-IP 實(shí)現(xiàn)提供風(fēng)險(xiǎn)更低的方法。因此，對(duì)于您的下一個(gè)設(shè)計(jì)，強(qiáng)烈推薦利用 AMD 合作伙伴正在開(kāi)發(fā)的日益壯大的 ST 2110 和 IPMX 實(shí)現(xiàn)方案組合。