Качество видеосигналов, обеспечиваемое системами AVoIP
AVoIP является одной из основных технологий, используемых в профессиональных мультимедийных инсталляциях. Мы постоянно возвращаемся к данной теме, фокусируясь на тех или иных аспектах. Сегодня мы затронем тему качества видеосигнала, передаваемого в системах AVoIP.
Из всех многочисленных характеристик, определяющих качество видеосигнала, остановимся на двух — разрешении и задержке, поскольку они являются основными в контексте AVoIP и, что очень важно, тесно взаимосвязанными. Чтобы передать сигнал высокого разрешения в ЛВС, имеющей ограниченную пропускную способность, необходимо использовать те или иные алгоритмы цифрового сжатия. Процесс компрессии требует времени, таким образом, возникает задержка при передаче аудио-видео сигнала. Чем выше степень компрессии, тем выше задержка.
Для того, чтобы оптимально построить систему распределения видео- и аудиосигналов на основе AVoIP, необходимо хорошо представлять, какое качество сигнала является желательным и достаточным для тех задач, которые должна решать конкретная инсталляция. Рассмотрим несколько примеров.
Нам необходимо построить систему Digital Signage для розничной торговли, гостиничного бизнеса или корпоративного сектора. Предполагаемый визуальный контент может содержать статичную или анимированную информацию о ценах, скидках и промо-акциях, изображения акционных товаров, предлагаемых в кафе блюд, рекламу услуг, а также фото номеров отеля, различную текстовую информацию, инфографику, и т. д. Очевидно, что всё это не является видеоконтентом реального времени, причем требования к качеству могут быть различными — от Full HD до 4K60 4:4:4. Для реализации таких задач вполне подойдут устройства AVoIP, основанные на кодеках H.264 (MPEG-4/AVC) и H.265 (HEVC) соответственно.
Данные кодеки работают с битрейтом в несколько десятков Мбит/с, а для развертывания на их основе системы AVoIP достаточно пропускной способности ЛВС 100 Мбит/с, что позволяет использовать часть пропускной способности существующей сети, не создавая новую сетевую инфраструктуру. Время задержки при этом может составлять до нескольких секунд. Однако для данных приложений такая задержка некритична, поскольку (как мы отметили ранее) описанные выше сервисы не являются сервисами реального времени.
А что, если при тех же высоких требованиях к разрешению задержка в секунды уже неприемлема? Тут мы переходим к примерам, когда это критически важно.
Рассмотрим ситуационные центры, командно-диспетчерские пункты и развернутые для них системы видеонаблюдения в аэропортах, на городских автомагистралях, спецобъектах различного назначения, и т. д. Всё это сервисы, в которых необходимо фиксировать события в реальном времени и мгновенно принимать решения на основе полученной оперативной видеоинформации. В этих приложениях требуется как можно более низкая задержка при передаче видео. При этом разрешение должно быть очень высоким, позволяющим уверенно идентифицировать лицо человека, регистрационный номер транспортного средства и другие существенные детали.
Хорошим примером области применения систем AVoIP реального времени являются спортивные арены, где зрители могут наблюдать события на теннисном корте, хоккейной площадке или футбольном поле в реальности, а параллельно с этим — на огромном дисплее, при этом во всех деталях и с малозаметной задержкой.
Сочетание высокого качества картинки 4K60 4:4:4 при минимальной задержке (не более 90 мс) обеспечит решение, основанное на кодеке JPEG 2000. Для такой системы AVoIP потребуется гигабитная сеть. А теперь перейдем к наиболее впечатляющему примеру.
Речь идёт о сфере шоу-бизнеса, точнее о крупных концертных видеоинсталляциях. Задача такой системы — вывести на огромный экран живое видеоизображение представления в реальном времени с практически идеальным качеством. Принципиальным является то, что каждое сценическое движение артиста (или группы), жесты исполнителя, мимика вокалиста должны отображаться на экране исключительно детально и, при этом, без видимой задержки, синхронно с музыкальным сопровождением.
Или ещё один пример: медицинский центр, в котором видеоинформация, поступающая от различных видеокамер из операционных (общий вид операционного поля, эндоскопы, робот-ассистированные хирургические системы, микроскопы и т. д.) поступает в конференц-зал, который может использоваться для проведения консилиумов, обучения и повышения квалификации студентов и врачей. Понятно, что в такой ситуации критически важны минимальная задержка, высокое разрешение и хорошая цветопередача.
Данные сложные задачи решаются при помощи системы AVoIP на основе самой совершенной на сегодняшний день технологии — SDVoE. C её помощью возможна передача видеосигнала высочайшего качества — разрешением 4K60 4:4:4 и с практически неощутимой (менее 0,1 мс) задержкой. (Альянс SDVoE также заявлял о готовности передавать разрешения 8K). В данной технологии используется крайне малая степень сжатия сигнала, что обуславливает очень высокий битрейт — до 9 Гбит/с. Для развертывания такой системы на стационарной основе требуется сеть 10 Гбит/c и выше.
Приведенные выше примеры в определенной мере условны. Например, стоимость построения системы AVoIP, работающей на базе кодеков H.264 и H.265, может оказаться выше, чем стоимость аналогичной системы, работающей на базе кодеков JPEG 2000, вместе с новой сетью 1 Гбит/c.
В системах Digital Signage вполне может использоваться визуальный контент с очень высокими требованиями к качеству, а в некоторых, особо ответственных, системах видеонаблюдения может применяться кодек SDVoE.
Поэтому решение нужно принимать, взвесив все за и против в конкретной ситуации.
Подведём итог. Современные системы AVoIP позволяют обеспечить качество видеосигнала от, условно говоря, хорошего до практически идеального. При этом следует понимать, что стоимость технического решения (если брать в расчет только кодеры и декодеры) может соответственно отличаться более чем вдвое. Поэтому очень важно ещё на этапе проектирования системы хорошо представлять, какое реальное качество видеоизображения является разумно достаточным для данной конкретной задачи, чтобы выбрать оптимальное по стоимости решение. В заключение подчеркнём, что в каталоге Kramer имеются кодеры, декодеры и другие необходимые элементы для построения системы AVoIP, работающие на основе всех перечисленных кодеков, способные обеспечить любое требуемое качество видеоизображения и звука.