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

在廣播領域，向 IP 網絡的過渡和 SDI（串行數(shù)字接口）的替代，特別是在新建部署中，已經在順利進行，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?shù)钠毡闃藴省?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/ST 2110">ST 2110 實現(xiàn)了在網絡上傳送獨立的音頻、視頻和輔助數(shù)據(jù)流，這意味著每個所謂的要素都可以分開處理和加工，同時還有基于 IEEE1588 的 PTP 同步和 NMOS（網絡媒體開放規(guī)范）網絡控制與管理。由電影與電視工程師協(xié)會（ SMPTE ）、歐洲廣播聯(lián)盟（ EBU ）、高級媒體工作流協(xié)會（ AMWA ）和視頻服務論壇（ VSF ）聯(lián)盟機構組成的網絡媒體聯(lián)合工作組（ JT-NM ）投入大量工作，開發(fā)和推出了一整套可互操作、穩(wěn)健的標準和合規(guī)性測試，并具備面向未來視頻格式的擴展和支持空間。

互聯(lián)網協(xié)議媒體體驗（ IPMX ）主要基于 ST 2110，是針對專業(yè)音視頻市場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(shù)據(jù)）和 HDCP（高帶寬數(shù)字內容保護）的處理。在ST 2110中，PTP（精確時間協(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行，同時另外使用JPEG XS進行視頻壓縮。與 ST 2110 一樣，IPMX 的主要優(yōu)勢之一在于它是一套完全開放且不依賴于單個供應商的標準。它由 IP 媒體解決方案聯(lián)盟（ AIMS ）定義，沒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現(xiàn)方案。由于 IPMX 與 ST 2110 密切相關，廣播制作和專業(yè)音視頻呈現(xiàn)很容易重疊，因此應用可以跨兩個行業(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 HDMI 顯示器，并連接到 Megapixel VR 以驅動 ROE LED顯示墻

適應新興標準并技術之間建立橋梁

AMD FPGA 和自適應 SoC 本質上可重新編程，在 AV-over-IP 技術、尤其是 IPMX 標準的采用中發(fā)揮著關鍵作用。對于仍在變化和更新的新興標準，F(xiàn)PGA 幾乎總是用于實現(xiàn)基帶視頻、音頻和以太網網絡之間的橋接，同時保持高水平質量和低時延。它們還可用于在同一設備上實現(xiàn)高級功能，如壓縮、加密和糾錯，以及實現(xiàn)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(tǒng)解決方案提供商和客戶已經開發(fā)出了將 IPMX 和/或 ST 2110 集成到您的下一個設計中的打包方法。

對于那些只想安裝芯片來啟用 IPMX 接口的用戶，Macnica Technologies 開發(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 1GbE 網絡的控制數(shù)據(jù)，同時采用小型 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，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 可以通過集成且經過 JTNM 測試的 ST 2110 網關解決方案使您輕松遷移到 IP，該解決方案可通過 SPI 或 RESTful API（基于 JTNM）、NMOS 或 Ember+ 進行配置。  

如果您有一個需要 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？其通過單個 10GbE 鏈路支持多達四個 1080p 視頻通道，并帶有第二個 10GE 端口以實現(xiàn)無縫保護切換，可以從主機 CPU 中卸載整個 ST 2110 IP 網絡堆棧?；蛘撸绻?NIC（網絡接口卡），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，Adeas 和 Nextera Video 聯(lián)手提供了一系列全面且業(yè)經 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(tǒng)入手，根據(jù)您的需求進行定制并快速推向市場。 

結論

ST 2110 正成為廣播領域 AV-over-IP 的普遍標準，并提供可擴展性、互通性且不依賴于單個供應商。IPMX 采用 ST 2110 作為基礎，構建了一套針對專業(yè)音視頻行業(yè)的類似傳輸機制，但它也在廣播質量內容制作和音視頻呈現(xiàn)領域之間建立了便利的、基于標準的橋梁。與 ASIC 和 ASSP 這些實現(xiàn)方案不同，在 AMD 平臺上運行的 ST 2110 和 IMPX 可以隨市場演進靈活適應與改變，并為 AV-over-IP 實現(xiàn)提供風險更低的方法。因此，對于您的下一個設計，強烈推薦利用 AMD 合作伙伴正在開發(fā)的日益壯大的 ST 2110 和 IPMX 實現(xiàn)方案組合。