La compresión es un elemento esencial para la distribución de vídeo a través de las redes del mundo real y JPEG XS ofrece nuevas opciones para la contribución de alta calidad y alta tasa de bits (incluida la producción remota "del suelo a la nube") y las aplicaciones de distribución en el estudio.
Aunque puede resultar tentador considerar que JPEG XS es un estándar genérico simplemente porque el códec de vídeo que lo sustenta es genérico, la realidad no podría estar más lejos de la realidad: cualquier solución desplegable contendrá capas de funcionalidad más allá de los elementos de codificación/decodificación que son críticas y están maduras para la diferenciación. Estos aspectos tienen un papel fundamental en la definición de la capacidad global del sistema, incluso en aspectos fundamentales como la latencia de extremo a extremo. Este artículo pretende destacar los más importantes con el objetivo de demostrar que no todas las soluciones JPEG XS son iguales.
El objetivo fundamental de JPEG XS
El sector de la radiodifusión actual está muy diferenciado, por lo que existe una gama de códecs que se adaptan mejor a cualquier aplicación. Cuando se trata de aportar contenido deportivo y de eventos de primera calidad desde un evento a un estudio, o a la nube, las emisoras pueden a veces alcanzar el ideal técnico y transmitir el contenido sin comprimir.
Sin comprimir es sinónimo de "sin compromisos", lo que significa que la transmisión se realiza sin necesidad de complejos equipos de codificación/decodificación y, lo que es más importante, sin tener que soportar los típicos inconvenientes de la compresión, como la disminución del VQ y el aumento de la latencia. Por estas razones, la posibilidad de omitir una etapa de codificación/decodificación y enviar el material sin comprimir es el estándar de referencia para la industria, pero aunque las redes siguen avanzando ofreciendo un mayor ancho de banda a un menor coste, cada vez es más difícil contemplar el envío de contenidos sin comprimir, ya que el número de fuentes que deben aportarse está aumentando drásticamente junto con los incrementos igualmente drásticos de la resolución de vídeo.
La tasa de bits sin comprimir de los estándares de vídeo modernos es asombrosa: La tasa sin comprimir de 270Mb/s de SD ha sido ampliamente superada por HD 1080i, que exige un aumento de la tasa de bits sin comprimir de aproximadamente 6 veces SD. En la actualidad, también se ha popularizado la HD 1080p, que duplica la tasa de bits sin comprimir requerida por la 1080i. Junto a la contribución de 1080p, estamos empezando a ver cómo ganan terreno los servicios UHD, que conllevan una carga de 12 Gb/s sin comprimir por servicio. Si ponemos esto en contexto, un requisito típico podría ser la necesidad de contribuir con múltiples fuentes UHD desde un evento a través de una infraestructura de red de 10Gb, lo que no es factible (incluso para un solo servicio) sin compresión. Esto explica el vacío que JPEG XS está diseñado para llenar: El códec no está pensado para ofrecer relaciones de compresión especialmente altas y, en este sentido, AVC, HEVC o incluso JPEG 2K resultarán superiores.
JPEG XS está diseñado para proporcionar una ganancia de compresión útil (por ejemplo, 10:1 para que la tasa de bits sin comprimir se reduzca en 1/10, lo que es suficiente para resolver la mayoría de los retos de contribución dentro del sector de los contenidos premium). JPEG XS es el único que puede conseguirlo conservando las cualidades esenciales del vídeo sin comprimir (verdadera calidad de imagen sin pérdidas y latencia insignificante) en mucha mayor medida que los códecs alternativos. Con HEVC optimizado para la latencia o incluso con JPEG 2K, la latencia será del orden de 100 ms o más; con JPEG XS es probable que sea inferior a 10 ms. Además, JPEG XS ofrece una perfecta integración en los nuevos flujos de trabajo ST2110, así como compatibilidad con los flujos de trabajo MPEG TS cuando sea necesario.
Diferenciación por implementación de códecs
El códec JPEG XS puede implementarse tanto en software (ejecutándose en la CPU) como en hardware (ejecutándose en la FPGA). Aunque la opción de la CPU es importante para soportar varios casos de uso, como la decodificación de JPEG XS en la nube pública, el enfoque de la FPGA es considerablemente más eficiente. La implementación en FPGA consigue mayores densidades de servicio con el menor consumo de energía posible y es el enfoque utilizado por Appear.
Aunque requiere un mayor esfuerzo de desarrollo inicial, Appear utiliza ampliamente las FPGA y las tecnologías de "alta eficiencia" relacionadas para realizar el procesamiento de vídeo complejo dentro de su cartera. Esto garantiza que las ventajas del sistema de extremo a extremo que supone el uso de la tecnología más adecuada para la tarea se concatenen a lo largo de toda la cadena de suministro, cosechando un importante ahorro de energía y refrigeración que ahorra dinero a los clientes y beneficia al medio ambiente. Además, el funcionamiento eficiente es también la clave para lograr las notables densidades de servicio que ofrece Appear (por RU), y esta filosofía se aplica a todos los códecs y soluciones de Appear .
Appear implementa sus soluciones de codificación y decodificación JPEG XS en módulos multifuncionales definidos por software que ofrecen una selección de interfaces SDI o ST2110 para la presentación de vídeo en banda base. Es posible mantener un único formato en todo momento (por ejemplo, de SDI a SDI o de ST2110 a ST2110) o trabajar con formatos cruzados (donde la entrada del codificador podría ser SDI con la salida del decodificador presentando ST2110 en una infraestructura de estudio totalmente nativa de IP). Dado que la funcionalidad de JPEG XS se proporciona como una opción modular dentro del versátil ecosistema de la Plataforma X, puedes dimensionar la plataforma de forma óptima para tus necesidades (hasta unos impresionantes 72 servicios codificados o decodificados por 2RU) e integrar JPEG XS con otras múltiples funciones, como otros códecs, dentro de la misma plataforma. La Plataforma X le ofrece la flexibilidad de elegir exactamente cómo se construye el sistema, cómo se combina con otras funciones y cómo se dimensiona.
Diferenciarse ofreciendo todas las opciones de encapsulación
Además de soportar la presentación de banda base sin comprimir SDI y ST2110 de forma flexible, Appear soporta todas las opciones estandarizadas conocidas para la encapsulación JPEG XS.
La encapsulación JPEG XS a ST2110 es comúnmente favorecida dentro de los entornos de estudio donde el codificador proporcionará la capa de vídeo comprimida encapsulada como una esencia -20, con audio de paso y metadatos ANC presentados como esencias -30 (o 31) y -40. El PTP se utiliza para la sincronización y el descubrimiento de servicios/configuración de la red puede implementarse a través de la sencilla interfaz gráfica de usuario de la plataforma X, la API JSON o a través de NMOS*.
El estándar ST2110 ofrece muchas ventajas distintas en entornos de producción, pero puede no ser óptimo para todas las aplicaciones (especialmente la distribución de Telco). Como alternativa, la opción VSF TR07 encapsula el tráfico JPEG XS en el conocido MPEG TS, lo que permite empaquetar todos los componentes (vídeo, audio y datos auxiliares) en un único flujo. Esto ofrece la transmisión utilizando un formato que se entiende bien y puede simplificar la supervisión y el manejo de la redundancia. El uso de MPEG TS también elimina la necesidad de soportar PTP y puede encajar perfectamente con flujos de trabajo similares basados en JPEG 2K o incluso AVC / HEVC, que también están encapsulados en MPEG TS. Esta opción suele ser la preferida para la transmisión de larga distancia a través de redes de telecomunicaciones.
Sea cual sea el formato de encapsulación que prefieras, Appear tiene la amplitud de su cartera para soportarlo.
Diferenciarse ofreciendo la menor latencia posible
Dado que todas las soluciones JPEG XS se basan en un códec común, podría suponerse que el rendimiento de la latencia de todas las soluciones JPEG XS será el mismo. Esta suposición no sería correcta, ya que más allá del códec, los elementos de encapsulación y procesamiento de flujos son fundamentales para definir el rendimiento general de la solución, incluida la latencia de extremo a extremo. Para todos los métodos de encapsulación, es primordial tener acceso a opciones de gestión de redundancia y de eliminación de fluctuaciones debidamente optimizadas y de baja latencia.
En el caso de la encapsulación MPEG TS, la lista de adaptaciones necesarias para manejar el formato JPEG XS de forma óptima se profundiza: Ahora debe ser posible conciliar las marcas de tiempo PTS mucho más rápido de lo que se requiere para otros códecs, y todas las etapas, incluidos los elementos suplementarios como la FEC deben optimizarse para trabajar a velocidades de bits mucho más altas.
Al diseñar sus soluciones, Appear llegó a la conclusión de que la única manera de lograr un rendimiento óptimo y aprovechar todo el potencial de baja latencia del estándar JPEG XS era crear una nueva etapa de encapsulación MPEG TS, diseñada específicamente para ello, utilizando muchos años de experiencia en la construcción de multiplexores para adaptarse perfectamente a estas diferencias. La nueva etapa de encapsulación, totalmente optimizada, permite a Appear ofrecer cifras típicas de latencia de extremo a extremo del orden de 10 ms, lo cual es notable y supera con creces las capacidades de muchas otras soluciones.
Diferenciarse mediante una integración superior
La solución JPEG XS de Appear se beneficia de ser una parte integrada del ecosistema de X Platform que ofrece la capacidad de soportar flujos de trabajo UDP, RTP, satélite, ASI, Zixi, SRT, MPEG TS, ST2022-6 y ST2110 integrados dentro de la misma plataforma física. Esta flexibilidad significa que JPEG XS puede convertirse en una parte integral de prácticamente cualquier solución y utilizarse con la amplia gama de otros códecs que admite la plataforma X. Por ejemplo, es posible ingerir una alimentación de JPEG XS y enviarla directamente a un módulo codificador AVC / HEVC que puede proporcionar una escalera ABR completamente construida como salida lista para el empaquetado. Gracias a una agresiva hoja de ruta de desarrollo, incluso el empaquetado de HLS y DASH será una opción integrada para la plataforma X a partir del primer trimestre de 2023.
Gracias a su diseño totalmente modular, X Platform puede reducirse para ofrecer una respuesta convincente a soluciones sencillas, compactas y de bajo coste, pero siempre estará preparada para una expansión masiva con sólo añadir módulos adicionales. Las principales cadenas de televisión y empresas de telecomunicaciones confían en X Platform por su gran escalabilidad y flexibilidad, y han ayudado a Appear a convertirla en una de las soluciones más operativas del mercado actual: X Platform puede vigilar el tráfico, gestionar opciones de redundancia avanzadas, mantenerle informado con una supervisión avanzada y, gracias a la función de cortafuegos integrada, mantener sus operaciones seguras.
Tanto si se contempla una solución directa de contribución/distribución de JPEG XS como si se considera JPEG XS como el corazón de un ecosistema más amplio y complejo, la PlataformaX ofrece la posibilidad de implementar y escalar la solución perfecta para usted.
Diferenciarse ofreciendo una funcionalidad añadida
La cartera de productos JPEG XS de Appear cuenta con todas las funciones y ha sido diseñada para admitir elementos esenciales como la supervisión de la confianza de la entrada y la salida de vídeo exportable, la reconstrucción de red sin fisuras ST2022-7, una opción de resincronización de fotogramas para la descodificación y el paso de Dolby E mediante el modo Dolby Safe. Tanto el codificador como el decodificador también admiten la detección automática del formato de entrada para cualquier resolución compatible, que va desde SD hasta UHD.
Además, los servicios se pueden "alinear en el tiempo" a lo largo de la cadena de codificación/decodificación (una característica de vital importancia para las aplicaciones de tierra a nube y VAR) con mecanismos que admiten la encapsulación ST2110 o TR07.
Las soluciones JPEG XS de Appear son transparentes de forma nativa para muchos formatos HDR y recuperan automáticamente los metadatos HDR
Actualmente, el audio se transmite de forma transparente y, además de ofrecer la garantía de ausencia de fallos que proporciona el modo Dolby Safe, Appear admite una gama mucho más amplia de flexibilidad de presentación que muchos competidores: Por ejemplo, el audio del ST2110 puede presentarse desde 1 canal estéreo por esencia hasta 8 canales estéreo. A principios de 2023, Appear planea añadir una variedad de opciones de procesamiento de audio, como la decodificación Dolby E y ED2, para permitir que el audio pasado sea transcodificado y presentado en formas alternativas directamente desde el decodificador.
Appear se ha comprometido a ofrecer las soluciones JPEG XS más completas del mercado y tiene la intención de aprovechar al máximo las ventajas modulares de la plataforma X para seguir aumentando estas ventajas en el futuro.
Conclusiones
Este documento pretende mostrar que no todas las soluciones JPEG XS son iguales; hay muchas opciones, características y atributos que hay que tener en cuenta y, cuando se contempla la encapsulación TR07, incluso las propiedades fundamentales, como la latencia, pueden variar significativamente entre fabricantes.
Appear tiene la experiencia y el enfoque para sobresalir en el ámbito de las soluciones JPEG XS. Si no ha considerado a Appear para su proyecto, pónganos a prueba y desafíenos a demostrar cómo nuestro enfoque y diferenciación en esta especialidad puede beneficiarle.
