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

在廣播領(lǐng)域，向 IP 網(wǎng)絡(luò )的過(guò)渡和 SDI（串行數字接口）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)界人士都認同，SMPTE ST 2110 應該成為用于壓縮和非壓縮媒體傳輸的普遍標準。ST 2110 實(shí)現了在網(wǎng)絡(luò )上傳送獨立的音頻、視頻和輔助數據流，這意味著(zhù)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 ）、高級媒體工作流協(xié)會(huì )（ AMWA ）和視頻服務(wù)論壇（ VSF ）聯(lián)盟機構組成的網(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、穩健的標準和合規性測試，并具備面向未來(lái)視頻格式的擴展和支持空間。

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議媒體體驗（ IPMX ）主要基于 ST 2110，是針對專(zhuān)業(yè)音視頻市場(chǎng)的一組新興且重要的標準。它目前主要基于 HDMI 傳輸而非 SDI，還包括 EDID（擴展顯示標識數據）和 HDCP（高帶寬數字內容保護）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(zhuān)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)勢之一在于它是一套完全開(kāi)放且不依賴(lài)于單個(gè)供應商的標準。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定義，并且任何人都可以下載標準并在任何合適的硬件或軟件中構建自身實(shí)現方案。由于 IPMX 與 ST 2110 密切相關(guān)，廣播制作和專(zhuān)業(yè)音視頻呈現很容易重疊，因此應用可以跨兩個(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 的接收器以驅動(dòng) HDMI 顯示器，并連接到 Megapixel VR 以驅動(dòng) ROE LED顯示墻

適應新興標準并技術(shù)之間建立橋梁

AMD FPGA 和自適應 SoC 本質(zhì)上可重新編程，在 AV-over-IP 技術(shù)、尤其是 IPMX 標準的采用中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。對于仍在變化和更新的新興標準，FPGA 幾乎總是用于實(shí)現基帶視頻、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備上實(shí)現高級功能，如壓縮、加密和糾錯，以及實(shí)現針對特定應用的定制功能。

基于AMD自適應計算平臺的ST2110和IPMX選項

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

對于那些只想安裝芯片來(lái)啟用 IPMX 接口的用戶(hù)，Macnica Technologies 開(kāi)發(fā)了ME10 SoC（片上系統），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 )的控制數據，同時(shí)采用小型 23 x 23毫米 BGA 封裝。

對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(hù)，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，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 鏈路支持多達四個(gè) 1080p 視頻通道，并帶有第二個(gè) 10GE 端口以實(shí)現無(wú)縫保護切換，可以從主機 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(zhuān)用于利用 ST 2110 的高性能視頻流。

對于那些想要將 IPMX 或 ST 2110 的全套 IP 核與當前 FPGA 或 SoC 設計集成的用戶(hù)，Adeas 和 Nextera Video 聯(lián)手提供了一系列全面且業(yè)經(jīng) JT-NM 測試的 IP。他們針對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計構成，因此您可以從工作系統入手，根據您的需求進(jìn)行定制并快速推向市場(chǎng)。 

結論

ST 2110 正成為廣播領(lǐng)域 AV-over-IP 的普遍標準，并提供可擴展性、互通性且不依賴(lài)于單個(gè)供應商。IPMX 采用 ST 2110 作為基礎，構建了一套針對專(zhuān)業(yè)音視頻行業(yè)的類(lèi)似傳輸機制，但它也在廣播質(zhì)量?jì)热葜谱骱鸵粢曨l呈現領(lǐng)域之間建立了便利的、基于標準的橋梁。與 ASIC 和 ASSP 這些實(shí)現方案不同，在 AMD 平臺上運行的 ST 2110 和 IMPX 可以隨市場(chǎng)演進(jìn)靈活適應與改變，并為 AV-over-IP 實(shí)現提供風(fēng)險更低的方法。因此，對于您的下一個(gè)設計，強烈推薦利用 AMD 合作伙伴正在開(kāi)發(fā)的日益壯大的 ST 2110 和 IPMX 實(shí)現方案組合。