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IP将接管传统电视中心吗?

2015-06-29 斯坦·莫特 传播与制作


  问电视台有关其台内IP的应用情况,得到的回答必定相矛盾。回答包括“我从未用IP传输视频”和“我普遍使用IP,百分之百”。我的看法是两个极端都不属实。为理解这个问题,让我们看看IP是如何慢慢进入顽固的以基带为中心的广电中心内的。我们将考察当前IP在哪些领域地位已经完全稳固,哪些领域没有使用,以及个中缘由。

IP将接管传统电视中心吗?

图1:电视中心布线和设备布置传统上根据工作流程

  首先,让我们达成共识。我们都知道IP是“因特网协议”,但很多人显然把它与IT(信息技术)混淆。这导致对联网特别是以太网的混淆不清。每天都与IP打交道的广播机构往往还是用同轴电缆的思维模式去思考,即把信号从信源A送到目的地B。区别超出电气规格。以太网是全双工、基于包,并能以看似随机的方式路由,导致包无序接收,最终是同步锁定设施内大量抖动和定时同步困难。

  把一个设施分解为几个关键职能有助于确定当前正在使用IP的领域,并且更好地理解随着时间的推移,转向百分百IP终将发生。

  业务系统是早期采用者,我指的是如调度、广告销售、交易和计费等的后台系统,它们数十年来已经是IT世界的一部分。通过专有接口或如BXF(广播节目交换格式,或SMPTE-2021)这样的标准化协议,用IP把它们连接起来。

  涉及书面交流、日志、报警乃至任务和项目委派的人员很快把电子邮件作为中心动力,要求建立局域网以便在台上电脑和邮件服务器之间通信。尽管这是一种积极的推力,但如我即将描述的那样,这种变化对广电中心的IP有负面的影响。

  编辑和图文包装系统实际上最先使IP进入工作流程。现在这些设备正迅速变为百分百基于文件的运作。当然,有些磁带录像机还时而使用,但不再是常规。采用MXF及其它文件格式,文件用IP四处传送,从编辑系统到归档和播出服务器。

  新闻运作也很快加入此阵营,用IP互连系统运行提词器,连线新闻报道,远程操作摄像机和演播室灯光,以及管理视频和图文。这里MOS为首选接口。

  电视中心收录和播出是有趣的混合物。在看待正在发生的事实时,对IP有不确定性不足为怪。基于文件的视频通过IP或卫星进入中心,往往是进入收录服务器。此服务器迁移片段(往往是通过基带SDI)进入归档和播出系统。更先进的运作保持与文件的联系,且直接把文件迁入服务器供播出。

  为何那么多的机构依然在基带域迁移这些文件?我归结为两个原因:安于现状和缺乏文件格式兼容性。具不同的音频和视频编码方案的文件格式种类繁多,令大部分服务器不能保证百分百播出可靠性。因此这种解决方案是相当简单的。如果想保持运作可靠,采用SDI且忍受多次编码/解码的人工产物。

  为什么我们会有那么多的不同压缩格式?这是历史和用途造成的。一些应用要求低时延;另一些对时延毫不在乎。一些应用关心带宽和存储消耗,而另一些关注保持质量。

  实际上,上面提及的IP应用都没有包括实时、全带宽视频流。IP被主要用于文件、控制和各种在迁移的数据。

  看一些实际计算结果以便了解IP技术在台内传送全带宽SD、HD和UHD信号的价值是必要的。考虑当前和未来台内有的全带宽流式视频速率与以太网速率,可以看到对运行于270Mb/s的SD视频来说,唯一可行的是GigE(千兆以太网)(见表1)。现实一点,电视中心至少需要10 GigE(万兆以太网)网络容量。

 

1 GigE

10 GigE

40 GigE

100 GigE

SD

3

37

148

370

HD

0

6

26

66

1080p60

0

3

13

33

UHDTV1p24

0

1

6

16

UHDTV1p60

0

0

3

8

  表1:适合一个以太网传输的全带宽视频数量

  10 GigE还相当新,但在那时从广播机构的角度来看,HD也依然颇新。抛开这一切不管,一个新电视中心设计最低限度应能适于运行在3Gb/s的1080p。具有3G接口的视频产品已存在好几年。它们稳定可靠。

  那么为何还要转到IP?答案是前瞻性和流线化的工作流程。图1显示系统如何被连接和配置用于采编播。信号流决定适用于当前运作的设备和接线。

  我们不知道未来在直播、流媒体、压缩和基于文件的运作之间如何混合。如果我们以某种方式可以用IP主干网同时运行它们,那么就是在将来也非常方便(见图2)。

IP将接管传统电视中心吗?

图2:拥有一个IP主干网,使工作流程可配置。

  在研究世界上一些技术先进的电视中心及其更新的系统设计,我了解到他们都有一个中心内视频流转到IP环境的清晰目标。对压缩格式、IP联网以处理流媒体和基于文件的运作以及控制进行了认真的考虑。在IP上运行全带宽HD视频远不是简单的工作,但传输不受压缩人工产物和时延问题的影响。在这个完美的世界里,所有I/O都将插入中心内的主干网内。配置和设置可在任何地方完成。由于准备充分,带宽似乎无限,没有阻塞。每一个连接上面都有多个馈送信号,而不是点对点的插孔板型连接。

  现在我将回到关于电子邮件有负面影响的观点。电子邮件系统通常被认为不可靠。客户端崩溃、服务器超载、局域网饱和以及电子邮件经常神秘丢失等情况似乎总是在播出的关键时刻发生。总工程师再三有这些糟糕的经历,引起他们对此技术的负面联想。而正是他们的每日的反应能力使电视台播出正常。

  许多已经接受IP的新电视中心设计开始时的打算是他们将不仅有“IP岛”而且是只有IP,并且按照这个想法相应地设计。当设计完成时,管理层的工程师变得紧张——也许是由于他们经历了以前的电子邮件故障。他们已经根本无法信任IP。我发现这令人惊讶,因为在模拟转换到数字时我从未看到有这种情况发生(也许数字采用同轴电缆和BNC!)。

  这种忧虑导致我称为“双层”方案的出现:大楼布线和设计能用IP工作,但增加第二层的同轴电缆布线及路由,用来处理3G-SDI设施上的HD。IP设计中所有主要功能点都可切换到SDI,减少工程部的担心。

  归根结底,电视中心已非常依赖IP,用于业务系统、基于文件的活动、较低分辨率代理、回传,以及新闻编辑室、摄像机、灯光、内部通话系统和自动播出的实时控制,但只是保守地用于全带宽流传输。表1显示在一个IP连接上有超过一个的全带宽视频,这种特性令人生畏。我们已经在中心的其它所有区域接受了它。一旦我们能够克服这种畏惧,并且相信我们能够看到中心的3G设施转移到可靠和节约成本的IP主干网的实在好处,那么一切都会发展很快。当然不是现在,但指日可待。

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