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Navigating the AV-over-IP Landscape | Podcast

AV over IP基础知识

什么是AV OVER IP?
传统AV和AV OVER IP系统的相同之处
当前的AV技术
传统AV和AV OVER IP的区别
AV OVER IP有多安全?
AV行业最重要的安全问题
视频和音频资产最高价值

什么是AV OVER IP?


AV over IP是指“通过因特网协议传送音频和视频”。总体说来,是指音视频数据通过网络传输,网络包括局域网(LAN)、广域网(WAN)或因特网。与传统AV环境不同, AV over IP(也称AV/IP)是指使用标准网络设备传输和切换视频和音频。

“Video over IP”的概念存在已久。它的范围包括基于因特网的直播或是点播视频推流到制作室和广播公司演播室的专业视频分发基础设施。专业AV(AV制作公司)领域过去几年热议的话题是逐步把传统AV基础设施替换为基于IP的基础设施,因此出现了AV over IP这个名词。对于某些人来说,在AV行业中使用IP技术还是相当新的概念,而对于其他人来说,这已是一个熟悉的领域。

要解更多关于直播和点播流媒体的多通道编码的信息,请点击此处

传统AV和AV OVER IP系统的相同之处


从根本上讲,AV环境的基本元素不变。传统AV基础设施主要是与延伸传输和切换音频及视频资产相关。AV设施的目标是令用户能够在他们的观看设备看到视频和在音响系统或是喇叭上听到声音。要达到这个目的,需要采集、传输、切换和显示源信号。用于切换源信号的用户界面可以是硬件设备上的按钮、数字界面或是基于计算机的技术。

传统AV与AV-over-IP安装对比 - Matrox Graphics



在两类AV系统中,组成元素都很相似。在AV over IP中,“A/V发送器”变成了“编码器”,“A/V接收器”变成了“解码器”,“A/V切换器”(又叫视频矩阵切换器)变成了标准的“IP切换器”,就像与办公室的计算机连接的设备一样。

当前的AV技术


很多AV产品和服务都是为了在传输和切换源信号时保持最佳的画面质量和/或音质而设计。其他性能因素包括快速切换和整个环节的低延迟。不仅如此,某些AV设备能够对信号进行处理,如复制信号源,令它们可同时供多个地点调用。

更先进的处理功能有实时修改信号源。这包括将视频信号从一类改成另一类(如从DisplayPort改成HDMI)、裁剪、上变换或下变换(比如,从高清转换成4K,或是从4K转换成高清)、合成(文字叠加或是合并多个视频)等。

在AV over IP系统中,以上提到的传统AV的每个组成部分都被保留了。唯一的区别是在一系列盒子和电缆之间传送的视频和音频从基于电路的变成基于数据包的,如计算机数据网络和IP电话。基本上讲,因特网协议(IP)是对于通过因特网或其他视频和音频网络传输的数据的格式的一系列规定。AV-over-IP技术确保音视频数据符合这些规定。通过IP传送的数据再被细分为小数据包。每包都有原始文件的一部分,再加上控制信息,如源信号、目的地和序列。

传统AV和AV OVER IP的区别


AV over IP与传统AV相比,在以下几方面更先进:可伸缩的切换(更多端口,更方便地添加您需要的设备)、克服距离限制、改进输入输出比、可超越本地设备限制的视频制式、整合数据和通讯及视频处理的新选择。

切换


也许业内逐步将传统的AV基础设施替换成基于IP的基础设施的一个重要标志是切换器。

硬接线、基于电路的切换基本上是一个点到点的技术。视频矩阵切换器既是一个“目的地”(相对于AV发送器盒),又是一个“源信号”(相对于AV接收器盒)。所有发送器和接收器都是在矩阵切换内部解决的,根据视频矩阵切换器的端口数目,可以把任何源信号送往任何目的地。比如,8x8矩阵切换器可将8路信号源送往任何8路目的地。

更先进的产品会具备处理功能。比如,它不止可以把任意一路输入送往任意一路输出,而且有可能将任意一路输入送往一路或是任意数目的输出。因此,一路来自PC的PowerPoint演示输出可以通过AV发送器盒送往视频矩阵切换器,切换器与多台AV接收器盒连接,这些接收器盒可以实时同步显示PowerPoint演示。

IP(和基于数据包的切换)的不同之处在于与IP切换器连接的源信号的数目不再受限制。如果物理端口用完了,多个IP切换器可以连接在一起进行扩展。这意味着您可以更方便地按照自己的要求来调整端口数目。您可以无需进行大规模的更换设备就可以不断扩展信号源和目的地,而重要设备——视频矩阵切换器不再成为障碍。

比起传统硬接线的视频矩阵切换器,AV over IP的输入和输出比调整起来更加灵活。可以有很多输入,但只有几路输出,或是只有几路输入,但有很多输出。或者您可以有很多路输入和输出,而且输入和输出数目相差可以很大。

距离


传统AV的另一个限制是盒子之间的距离。所有硬接线的数字传输都有实际连接距离限制。只有几英尺的短距离不需要花很多钱就可以连接。一旦达到几米,连接电缆的成本就开始上升。如果需要在全公司敷设几百米的电缆,安装和延伸传输的成本会更高。

基于IP的AV可方便地通过铜电缆(Category)和光纤电缆传输。Category(CAT-5、CAT-6等)电缆最远传输100米。但在串联方式下可以切换和中继放大信号。您在家中观看的Netflix或YouTube视频就是使用这种基于数据包的切换技术从相当远的地方传过来的。

这样,AV over IP通过突破源信号和目的地的数目限制及距离限制,大大提高了灵活性。从传统AV向AV over IP过渡在功能上没有任何损失,因为基于IP的解决方案中,所有性能因素都被保留下来了。

下图借助三种主要结构展示不同系统。第一张图是基于传统AV切换,之后两张为使用AV over IP。

AV-over-IP与传统AV结构对比

 

标准


某些AV-over-IP产品使用基于标准的打包技术在IP网络上传输并与IP切换器兼容,其他使用专利的打包方案,也可用于IP网络和标准IP切换器,但无法用于市场上其他产品。

总体看来,基于标准的方案提供来自不同厂商之间的产品的互操作性。但更重要的是,标准是由不同利益相关者制定的,考虑到不同的技术角度的需求。基于标准的产品倾向于有一个产品蓝图,更容易根据产品蓝图发展,比起基于单一厂商的产品的系统,基于标准的产品在基础设施升级时有更大的优势。

互操作性


仅仅打包方案是标准化的还是基于专利的这一个因素并不能决定互操作性,也不能决定一个产品更安全或是更不安全。它仅与流媒体是否能用于多种技术相关。

某些供应商提供紧密耦合的AV-over-IP编码器和解码器。换句话说,编码器和解码器需要来自同一厂商。这种紧密耦合的首要原因是因为厂商想为他们的客户提供有保障的技术规格和性能。这也令产品可以即开即用,设置方便,使用也方便。

其他厂商提供完全开放的兼容性。换句话说,他们要么生产能够与其他厂家的解码器共同使用的编码器,要么生产能够与其他厂家的编码器共同使用的解码器,或是两类产品都生产。这些产品着重强调互操作性,和能够利用大量的硬件和软件厂家的产品的功能的性能。

某些其他厂家同时提供紧密耦合和互操作性。他们提供您能够从同一厂家购买产品获得的紧密耦合的所有功能和优势。但他们也提供互操作性,允许您能够利用大量第三方硬件和软件厂家的产品功能。


传统AV与AV over IP对比举例


传统AV例子 AV over IP例子

1. 数字视频发送器和接收器和/或电缆数字视频矩阵切换器

  • HDMI
  • DisplayPort
  • SDI
  • HDBaseT
1. 标准化AV-over-IP产品
  • SMPTE 2110规格,用于无压缩的IP视频
  • JPEG-2000轻微压缩的IP视频
  • H.264高效率压缩的IP视频
2. 模拟视频发送器和接收器和/或电缆模拟视频矩阵切换器
  • 复合视频
  • S-Video
  • 分量视频
2. 专利AV-over-IP产品
  • 编码器和解码器之间传输的数据包符合因特网协议,标准的IP切换器可以切换流媒体,但编码方案(视频打包)为专利方案,与任何使用标准编解码器的设备不兼容。举例:SDVoE


我们主要介绍市场上领先的AV over IP产品——它们都使用标准打包(包括在市场上存在已久的产品)技术,我们下面会介绍加密和安全。

AV OVER IP有多安全?


人们对于从硬接线的AV到AV over IP的过渡一个常见的误解是后者比起传统AV会引入更多安全隐患。由于AV over IP有更多灵活性和新的安装选项,培训成了AV管理员的最佳伙伴。AV-over-IP产品的几个方面都存在加密技术,它们用于AV系统设计的多个组件。

某些产品向编码器和解码器提供在命令和控制信令上的加密。这可以防止骇害入侵设备盒子,包括打开或是关闭推流、或是切换选择显示哪路源信号。其他方面的安全问题是加密视频流媒体本身。这确保即使视频流媒体被盗取了,也不能被简单地解码和观看。

数字内容保护


在处理互操作性问题时,某些产品利用数字密钥交换或是加密支持第三方软件。比如,相当多的AV客户最关心的是HDCP。高带宽数字内容保护(HDCP)的目的是在数字版权的内容在不同设备之间传输时对其进行保护。比如,有线电视或是卫星接收机,或是带HDMI输出的媒体播放器,有可能会以高清或是4K格式播放受保护的内容。这个内容被加密,只能在HDCP兼容的产品上经过正确认证后观看。对于受保护的内容如何被传输、复制、修改或是观看有限制。

加密技术


虽然有些加密技术是专为向AV专业人士提供安全选择而设计的,但有时它们的目的仅仅是用来降低开放性。希望为客户提供令他们安心的用户体验的厂家有可能选择将他们的编码器和解码器的兼容性限制在他们自己的品牌中,作为一种缩小质量保障测试、技术支持和客户服务范围的措施。这还在安装和产品使用方面为客户提供更好的用户体验。

AV-over-IP与传统AV结构对比

蓝色为音频和视频内容流。黄色为命令和控制信号。

在此图中,AV-over-IP编码器和解码器的主要部件是可见的。

  • 一个音频/视频端口(如例子中的HDMI)
  • 一个网络插孔,以推送或接收打包视频
  • 一个命令和控制端口

(尽管此处显示的是RS-232连接,但它通常与网络端口一同使用,以发送和接收打包的视频。也有可能使用独立的RJ-45端口连接到独立的网络,用于命令和控制。)

AV行业最重要的安全问题

命令与控制


传统AV产品有些是只使用按钮控制的,像切换源信号这样的操作只能手动在硬件本身上操作。这肯定很安全,防止黑客远程入侵,但无可否认的是同时也限制了操作的便利性和功能。

最有用的AV产品,无论是传统AV或是基于AV over IP的产品,都有命令与控制端口,允许远程控制盒子,包括打开和关闭或是切换源信号。比如,如果使用触摸面板或是AV处理器,就会使用某种形式的远程命令和控制。

可以通过许可、密码和加密对命令和控制层进行保护。传统AV厂家和AV over IP设备厂家生产的命令和控制层都有同样的责任。

视频与音频内容安全


私人的资产,如流媒体摄像机的信号有没有可能被不相关的人错误截取?当然有可能。但是这对于任何视频或音频信号来说都是有可能的。无论视频或音频是使用模拟或数字电路,无论视频或音频是IP网络上的数据包,两种情况下,视频和音频信号都有可能被入侵并盗取。

在涉及保护视频和音频安全问题时,没有什么可以替代知识和负责任的安装布署。实际上,有些人认为,如果担心有人入侵或是盗取信号,对视频和音频数据包的加密功能比对传输的基带视频更加强一些。要记住,IP安全措施已存在许久。数据和IP电话都已经历了几代产品,安全性不断提高。除了关于IP网络安全和内容加密信息外,还有很多知名的安全问题顾问和专家帮助您,无论您的要求是多么复杂或简单。

网络安全


如何布署安装AV over IP是一个是否合适的问题。AV over IP可以用在一个完全独立的网络上,即与一个公司的数据网络或是通讯网络完全分开的网络。或者,现有网络的基础设施布线和切换可以用于或是已频繁用于AV-over-IP。AV-over-IP无论是在独立或是现有基础设施上实施,都不会降低IT网络的安全性。在很多组织中,能够同时使用数据、通讯和AV(也叫融合),以重新利用AV是向新的系统过渡的最大驱动力。

视频和音频资产最高价值


计算机网络领域的IP网络专业知识对于AV领域的价值是毫无疑问的。曾经横在AV和IT之间的墙现在已消失了。然而,对于AV-over-IP技术的深入理解和网络要求方面的专业技能综其所述只有一个目的:将客户的音频和视频资产最大化。

AV over IP从集中的A/V切换过渡到分布式的编码和解码,令技术重点重新回到音视频资产本身上。这个目的得以实现,是因为IP可以更好地分配AV的处理能力,并可以更轻易地随着客户要求伸缩。

通过允许客户更灵活地安装,为用户提供更长距离范围内使用AV资产的选择,并让用户开发出强大的新功能,更好地反映出不断发展的技术和改变的工作习惯,向AV over IP的过渡正在途中。


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