A compressão é um capacitador essencial para a entrega de vídeo em redes do mundo real e o JPEG XS fornece novas opções para aplicações de distribuição em estúdio e de alta contribuição (incluindo a produção remota "Ground to Cloud").
Embora possa ser tentador considerar o JPEG XS um padrão genérico simplesmente porque o codec de vídeo que o sustenta é genérico, a realidade não poderia estar mais longe da verdade: qualquer solução implementável conterá camadas de funcionalidade além dos elementos codificados/descodificados que são críticos e maduros para diferenciação. Estes aspectos têm um papel crítico na definição da capacidade geral do sistema, mesmo em aspectos cruciais como a latência de ponta a ponta. Este documento tem como objetivo destacar o mais importante deles com o objetivo de demonstrar que nem todas as soluções JPEG XS são iguais!
O objetivo fundamental do JPEG XS
A indústria de transmissão atual é altamente diferenciada e é por isso que existe uma gama de codecs para fornecer o melhor ajuste a qualquer aplicação. Ao contribuir com o conteúdo premium de esportes e eventos de um evento para um estúdio, ou para a nuvem, as emissoras são às vezes capazes de atingir o ideal técnico e transmitir o conteúdo sem compressão.
Sem compressão é sinônimo de "sem compromisso", o que significa que a transmissão ocorre sem a necessidade de equipamentos complexos de codificação/descodificação e, ainda mais importante, tendo que suportar os típicos inconvenientes da compressão, como a diminuição do VQ e o aumento da latência. Por estas razões, a capacidade de omitir um estágio de codificação/descodificação e enviar material sem compressão é o padrão de referência para a indústria, mas mesmo que as redes continuem a avançar oferecendo maior largura de banda a um custo menor, está se tornando mais difícil contemplar o envio de conteúdo sem compressão, porque o número de feeds que precisam ser contribuídos está aumentando dramaticamente ao lado de aumentos igualmente dramáticos na resolução de vídeo.
A taxa de bits sem compressão dos padrões modernos de vídeo é surpreendente: A taxa de 270Mb/s de SD sem compressão foi em grande parte substituída pelo HD 1080i que exige um aumento da taxa de bits sem compressão de aproximadamente 6 vezes SD. Hoje, o HD 1080p também é popular, o que dobra a taxa de bits não compactados necessária para 1080i. Ao lado da contribuição 1080p, estamos começando a ver os serviços UHD ganharem tração que carregam uma carga de 12Gb/s não comprimida por serviço. Colocando isto em contexto, uma exigência típica poderia ser a necessidade de contribuir com múltiplas alimentações UHD a partir de um evento sobre uma infra-estrutura de rede de 10Gb que não é viável (mesmo para um único serviço) sem compressão. Isto explica a lacuna que o JPEG XS é projetado para preencher: O codec não se destina a se concentrar na entrega de taxas de compressão particularmente altas e, neste sentido, AVC, HEVC ou mesmo JPEG 2K provará ser superior.
O JPEG XS foi projetado para proporcionar um ganho de compressão útil (por exemplo, 10:1 para que a taxa de bits não comprimidos seja reduzida em 1/10, o que é suficiente para resolver a maioria dos desafios de contribuição dentro do setor de conteúdo premium). Exclusivamente, o JPEG XS pode conseguir isso enquanto preserva as qualidades essenciais do vídeo não comprimido (verdadeiro VQ sem perdas e latência insignificante) em muito maior extensão do que os codecs alternativos. Com latência otimizada HEVC ou mesmo JPEG 2K, a latência será da ordem de 100ms ou mais; com JPEG XS é provável que seja inferior a 10ms. Além disso, o JPEG XS oferece uma integração perfeita nos novos fluxos de trabalho ST2110, bem como compatibilidade com os fluxos de trabalho MPEG TS, quando necessário.
Diferenciando-se pela implementação do codec
O codec JPEG XS pode ser implementado tanto em software (rodando em CPU) quanto em hardware (rodando em FPGA). Embora a opção CPU seja importante para suportar vários casos de uso, como a decodificação JPEG XS na nuvem pública, a abordagem FPGA é consideravelmente mais eficiente. A implementação FPGA atinge densidades de serviço mais altas com o menor consumo de energia possível e é a abordagem usada pelo Appear.
Embora requeira um maior esforço inicial de desenvolvimento, a Appear utiliza amplamente FPGA e tecnologias de "alta eficiência" relacionadas para realizar processamento de vídeo complexo dentro de seu portfólio. Isto assegura que os benefícios do sistema de ponta a ponta do uso da tecnologia mais apropriada para a tarefa sejam concatenados através de toda a cadeia de entrega, colhendo economias significativas de energia e resfriamento que poupam dinheiro aos clientes e beneficiam o meio ambiente. Além disso, a operação eficiente é também a chave para alcançar as notáveis densidades de serviço que o Appear oferece (por RU), e esta filosofia é aplicada a todos os codecs e soluções do Appear.
A Appear implementa suas soluções de codificação e decodificação JPEG XS em módulos de software definidos e multiuso, oferecendo uma escolha de interfaces SDI ou ST2110 para apresentação de vídeo em banda de base. É possível manter um formato único ao longo de todo (por exemplo, SDI para SDI ou ST2110 para ST2110) ou trabalhar em formato cruzado (onde a entrada do codificador poderia ser SDI com saída de decodificador apresentando o ST2110 em infra-estrutura de estúdio totalmente IP nativa). Como a funcionalidade JPEG XS é fornecida como uma opção modular dentro do versátil ecossistema da Plataforma X, você pode dimensionar a plataforma de forma ideal para suas necessidades (até um impressionante 72 serviços codificados ou decodificados por 2RU) e integrar JPEG XS com várias outras funções, como outros codecs, dentro da mesma plataforma. A Plataforma X lhe permite a flexibilidade de escolher exatamente como o sistema é construído, misturado com outras funções e dimensionado.
Diferenciando-se por oferecer todas as opções de encapsulamento
Além de suportar SDI e ST2110 apresentação sem compressão da banda de base de forma flexível, o Appear suporta todas as opções padronizadas conhecidas para o encapsulamento JPEG XS.
O encapsulamento JPEG XS até ST2110 é comumente favorecido dentro de ambientes de estúdio onde o codificador fornecerá a camada de vídeo comprimido encapsulada como uma essência -20, com metadados de áudio e ANC apresentados como -30 (ou 31) e -40 essências. O PTP é usado para sincronização e descoberta de serviços / configuração de rede pode ser implementado tanto através da interface gráfica de usuário X Platform, JSON API ou via NMOS*.
A norma ST2110 oferece muitas vantagens distintas dentro dos ambientes de produção, mas pode não ser ideal para todas as aplicações (especialmente a distribuição Telco). Como alternativa, a opção VSF TR07 encapsula o tráfego JPEG XS em MPEG TS familiar, permitindo que todos os componentes (vídeo, áudio e dados auxiliares) sejam embalados juntos em um único fluxo. Isto oferece transmissão usando um formato que é bem compreendido e pode simplificar o monitoramento e o manuseio de redundância. O uso do MPEG TS também elimina qualquer necessidade de suportar PTP e pode se encaixar bem em fluxos de trabalho similares baseados em JPEG 2K ou mesmo AVC / HEVC que também são encapsulados em MPEG TS. Esta opção é freqüentemente preferida para transmissão de longo curso em vez de redes Telco.
Qualquer que seja o formato de encapsulamento que você prefira, a Appear tem a amplitude de seu portfólio para apoiá-lo.
Diferenciando-se por oferecer a menor latência possível
Como todas as soluções JPEG XS são baseadas em um codec comum, pode-se assumir que o desempenho de latência de todas as soluções JPEG XS será o mesmo. Esta suposição não seria correta, pois além do codec, os elementos de encapsulamento e processamento de fluxo são fundamentais para definir o desempenho geral da solução, incluindo a latência de ponta a ponta. Para todos os métodos de encapsulamento, é fundamental ter acesso a opções de tratamento de baixa latência e redundância devidamente otimizadas.
Para o encapsulamento MPEG TS, a lista de personalizações sob medida necessárias para lidar com o formato JPEG XS se aprofunda de forma ideal: Agora deve ser possível conciliar os timestamps PTS muito mais rapidamente do que é necessário para outros codecs, e todas as etapas, incluindo itens suplementares como FEC precisam ser otimizadas para trabalhar com taxas de bits muito mais altas.
Ao projetar suas soluções, a Appear concluiu que a única maneira de alcançar um ótimo desempenho e realizar todo o potencial de baixa latência do padrão JPEG XS era criar um novo estágio de encapsulamento MPEG TS, utilizando muitos anos de experiência na construção de multiplexadores para acomodar perfeitamente essas diferenças. O novo e totalmente otimizado estágio de encapsulamento permite que o Appear forneça figuras típicas de latência de ponta a ponta na ordem de 10ms, o que é notável e muito além das capacidades de muitas outras soluções.
Diferenciando-se através de uma integração superior
A solução JPEG XS da Appear se beneficia de ser uma parte integrada do ecossistema da Plataforma X que oferece a capacidade de suportar fluxos de trabalho UDP, RTP, satélite, ASI, Zixi, SRT, MPEG TS, ST2022-6 e ST2110 integrados dentro da mesma plataforma física. Tal flexibilidade significa que o JPEG XS pode se tornar parte integrante de praticamente qualquer solução e utilizado com a gama abrangente de outros codecs que a Plataforma X suporta. Como exemplo, é possível ingerir uma alimentação mezzanine JPEG XS e enviá-la diretamente para um módulo codificador AVC / HEVC que pode então fornecer uma escada ABR totalmente construída como uma saída pronta para a embalagem. Graças a um roteiro de desenvolvimento agressivo, até mesmo a embalagem HLS e DASH será apresentada como uma opção integrada para a Plataforma X a partir do Q1 2023!
Graças a um projeto totalmente modular, a Plataforma X pode ser redimensionada para fornecer uma resposta convincente a soluções simples, compactas e de baixo custo, mas estará sempre pronta para uma expansão maciça apenas com a adição de módulos adicionais. As principais emissoras e telcos confiam na X Platform porque ela é tão escalável e flexível e tem ajudado a Appear a torná-la uma das soluções mais amigáveis operacionalmente no mercado atual: X Platform pode policiar o tráfego, gerenciar opções avançadas de redundância, mantê-lo informado com monitoramento avançado e, graças ao recurso de firewall integrado, manter suas operações seguras.
Seja contemplando uma solução simples de contribuição/distribuição JPEG XS ou considerando o JPEG XS como o coração de um ecossistema mais amplo e complexo, a PlataformaX fornece a capacidade de implementar e escalar a solução perfeita para você.
Diferenciando-se por oferecer funcionalidade adicional
O portfólio JPEG XS da Appear é totalmente apresentado e foi projetado para suportar o essencial, como monitoramento de confiança de entrada e saída de vídeo exportável, reconstrução contínua da rede ST2022-7, uma opção de ressincronizador de quadros para decodificação e Dolby E passar através do modo Dolby Safe. Tanto o codificador quanto o decodificador também suportam a detecção de formato de entrada automática para qualquer resolução suportada, que se estende do SD até o UHD.
Além disso, os serviços podem ser "alinhados no tempo" em toda a cadeia de codificação/descodificação (uma característica criticamente importante para aplicações ground to cloud e VAR) com mecanismos que suportam tanto o encapsulamento ST2110 quanto o TR07.
As soluções JPEG XS são nativamente transparentes para muitos formatos HDR e irão recuperar automaticamente os metadados HDR
Atualmente o áudio é passado de forma transparente e, além de oferecer a garantia sem falhas fornecida pelo modo Dolby Safe, o Appear suporta uma gama muito mais ampla de flexibilidade de apresentação do que muitos concorrentes: Por exemplo, o áudio ST2110 pode ser apresentado de 1 canal estéreo por essência a 8 canais estéreos. Durante o início de 2023, o Appear planeja adicionar uma variedade de opções de processamento de áudio, como a decodificação Dolby E & ED2, para permitir a transcodificação e a apresentação de áudio passado através de formas alternativas diretamente do decodificador.
A Appear está empenhada em fornecer as soluções JPEG XS mais ricas em recursos do mercado e pretende utilizar plenamente os benefícios modulares da Plataforma X para continuar a adicionar a esses benefícios no futuro.
Conclusões
Este documento espera mostrar que nem todas as soluções JPEG XS são iguais; há muitas opções, características e atributos que precisam ser considerados e quando se contempla o encapsulamento TR07, mesmo propriedades fundamentais, como a latência, podem variar significativamente entre os fabricantes.
A Appear tem a experiência e o foco para se destacar dentro da arena de soluções JPEG XS. Se você não considerou a Appear para seu projeto, por favor, coloque-nos à prova e desafie-nos a demonstrar como nosso foco e diferenciação nesta especialidade podem lhe beneficiar.
