HDMI 4K over IP

tv&radio actueel

av-entertainment.nl

De weergave van UHD vereist de juiste HDMI-output en/of

conversie. Bij de contentdistributie rukt de convergence tussen AV en IT op. Daarmee verandert de industriële netwerkscene van broadcast en production ingrijpend. De standaardresolutie stijgt tot 4K of straks wel 8K en verwent de veeleisende kijker terwijl de distributienetwerken zich steeds meer richten op HIRES realtime content streaming in packets naar IP-devices op Ethernet.

De toekomst van AV distributie is IP, zoveel is duidelijk. Dat bleek zonder meer ook weer op de trainingsdag die Aventum in oktober verzorgde in Delft. Daarnaast de Power of Convergence. Voeg 10GB Ethernet low budget glasvezel of koper toe aan IP- technologie en er ontstaat een uitstekend distributieplatform voor 4K (UHD) en straks ook 8K. De 10GB-netwerken groeien als kool. Mede door Voice over IP en de stijgende vraag naar realtime hoogwaardige flexibele mediadistributie. Ondanks de flinke daling van de kostprijs voor chips, netwerkpoorten en switches steeg de omzet voor 10GB netwerken naar 8 Biljoen dollar.

HDMI 2.X over IP is de gedoodverfde opvolger van HDBaseT. Dat geeft gewoon meer functionaliteit, flexibiliteit en realtime streaming kwaliteit. Kortom, de toekomst voor 4K (of 5K) en 8 K content distribution is IP. De convergence maakt alles over een en hetzelfde netwerk mogelijk. Dat betekent minder kosten, minder gedoe met programmeren en aanmerkelijk minder hardware nodig. Een belangrijke nevenontwikkeling vormt Voice Over IP (VOIP). Bestaande datanetwerken gaan het telefoonverkeer afhandelen al of niet in combinatie met AV- distributie. Dergelijke ontwikkelingen bij de convergence betekenen op de keper beschouwd de dood voor de dedicated AV-distributie. Circuit switched compressed HD-video- en datanetwerken met VOIP op basis van twisted pair CAT5 of eenvoudiger Ethernet-kabels gaan van 1-4 GB gestadig over naar uncompressed UHD op 10GB of zelfs 18 GB met glasvezel en CAT6a.

Standaard gaat Full HD (2K) steeds meer over IP. Dit tot volle tevredenheid van zowel de content distributeurs als de kijkers. Fabrikanten, zoals ZeeVee met de productgroep ZyPer4K, voorzien in configuraties met HDMI sources verbonden met een off-the-shelf 10Gb Ethernet switch, geschikt voor een bijna oneindig aantal displays over single-mode of multi-mode glasvezel. De aantrekkelijke voordelen van dit systeem zijn nul compressie, vrijwel geen programmering nodig, compatibel met HDCP, schaalbaar over de leading switches en het flexibel kunnen configureren van de input en output. Tevens een aardige besparing op kosten, gewoon toe te passen over gangbare 10Gb netwerken, relatief snel op te tuigen en te exploreren plus één netwerk voor zowel AV als IT. Zyper4K levert hiervoor de benodigde encoders, decoders, managementplatforms, switches, racks en transceivers. Andere belangrijke aspecten zijn scalable (32x32, 64x64, 128x128 limits), onafhankelijke signaal routing, geen latency en naast displays ook geschikt voor videowalls. ZeeVee noemt de HDBaseT-voorganger als succesvol voor Full HD. Ongecomprimeerde HD video en audio over netwerken voor lokaal en thuis. Geschikt voor CAT5 en USB, HDCP, switchers, projectoren, flatscreens, extenders etc. Maar nu achterhaald door 4K en de voortschrijdende convergence van AV en IT plus de komst van CAT6 Ethernet. Bij ZyPer4K ligt de nadruk op configuratie in plaats van programmeren, scalable 4K, optimaal gebruik van IP over Ethernet en de echte convergence. Het aanwijzen van de IP-adressen voor de verbonden netwerkdevices doet de ZyPer4K-software geheel automatisch. In de praktijk herkent elke IP-switch automatisch de inkomende AV-stromen en zorgt voor de juiste routing voor video en audio. Je kunt kiezen uit één tot een groot aantal switches. De switch kan overal staan net als de controle met de software op afstand.

De voorspelingen van de industrie zijn dat 4K overal sneller gerealiseerd gaat worden dan ooit bij Full HD het geval is. Wie om zich heen kijkt ziet dat de camera's, NLE- systemen en flatscreens voor relatief weinig geld native 4K bieden. De contentindustrie hobbelt er, zeker bij de broadcasters, nog een beetje achteraan. Dat gaat echter snel veranderen. Sportkanalen, betaalzenders (Netflix), video on demand en de makers van hoogwaardige reportages en series trekken er al hard aan. Digital

signage en Blu-ray zien nieuwe kansen om met UHD-resolutie het kijkerspubliek te bekoren. Ook YouTube en Over The Top aanbieders laten zich in deze niet onbetuigd. Op termijn is 4K gewoon overal, je kunt zelfs spreken over een compleet 4K EcoSysteem. Audio downmix en multiview behoren op het verlanglijstje te staan.

Bij UHD-content distributie komt meer kijken dan menigeen denkt. HDMI 2.0 of hoger is een must. Je kunt met sommige betere 1.4 modules en hardware volstaan,

maar wie echt volledig UHD op 60 fps wil, kiest voor 2.X. Hoe minder latency, liefst nul, des te beter. Een hoge bandbreedte bij gewoon UHD 4K en Cinema spreekt voor zich. De chroma subsampling bedraagt 4:4:4 in plaats van 4:2:0. HDCP zit inmiddels op versie 2.2. En verder mag de netwerkbeheerder de veiligheid en te overbruggen afstanden niet vergeten. Zoals gewoonlijk is de keten net zo sterk als de zwakste schakel en leidt beknibbelen tot frustratie en ellende achteraf.

Op niet al te lange termijn krijgen wij de beschikking over 18GB Ethernet. HDMI 2.X ondersteunt dit. 1.4 heeft 10GB als max. N.B: 4K UHD biedt viermaal de resolutie

van 2K en heeft optimaal 4 x 4.46 Gbit/s = 17.84 Gbit/s data nodig. Een notoire beperking van de HDMI-standaard is een mogelijk signaalverlies bij te lange kabels. In de praktijk ligt de beperking in deze op 20-30 meter. Voor langer is een extender/versterker nodig. Gebruik je Ethernet, dan dient de verbinding bij SDI in ieder geval sneller dan 100 Mbps te zijn. Bij HD zitten we al op 2-4 GB per seconde. UHD bij 60 fps vereist eigenlijk al meer dan 10 GB ps. En op 120 fps komt 18 GB in zicht.

De IEEE 1588 standaard voorziet in een precieze kloksynchronisatie via local area networks (LANs) en wide area networks (WANs). Een daarvan afgeleid protocol is SMPTE 2059 en 2022. Bij de foutcorrectie t.g.v. packet loss wordt Forward Error Correction (FEC) toegepast. Die voegt extra pakketjes in een aparte AV-datastroom toe om verliezen te compenseren. Qualified of Service (QoS)-procedures zorgen voor het optimaal afleveren van de datapakkertjes. Devices zoals encoders, decoders en IT-switches herkent het netwerk voor content distributie automatisch.

Traditionele (analoge) netwerken voor het distribueren van multimedia maken gebruik van een circuit-based architectuur. Dit lijkt op de oude telefooncentrale waarbij tussen elke beller en bestemming een dedicated verbinding tot stand komt. Elke verbinding vereist een stukje toegekende bandbreedte. Een probleem als het druk op de lijn wordt en de beschikbare verbindingscapaciteit daalt. Alleen meer telefoonlijnen konden dan de capaciteit verhogen. Bij packet switching zijn de data verpakt in pakketjes. Dat zijn in feite segmenten van de hoeveelheid communicatiegegevens. Zij bestaan uit de AV-inhoud, een header (wat is het, waar naartoe?) en extra's zoals abonnement en afrekenen bij ontvangst. De pakketjes verstuurt het systeem als burst als de tijd daarvoor rijp en de bandbreedte vrij is. Dat vereist veel minder bandbreedte bij dezelfde hoeveelheid te versturen AV-data. Heel handig is dat het tijdstip van verzending het te volgen pad kan bepalen. Zo leiden meerdere wegen naar Rome. Welke route ook wordt gevolgd, de samenstellende pakketjes komen altijd samengesteld op de correcte locatie aan. Heel efficiënt bij het gebruik van de beschikbare bandbreedte, maar de benodigde latentietijd en verloren stukjes data kunnen de transmissiepret bederven. Bij realtime videotransmissies uit den boze! Daar hebben bedrijven zoals ZeeVee inmiddels een adequaat antwoord op.

Samenvattend, de content-distributienetwerken bewegen volop mee met de nieuwe 4-5 K resoluties en IP-gerichte transmissies. Dat betekent voor de een de dood in de pot en de ander een veelbelovend leven (totdat de volgende standaard arriveert). De studiedag van Aventum gaf weer eens aan dat het allemaal eigenlijk sneller gaat dan menigeen dacht. Tijd om je als broadcaster en contentprovider opnieuw te oriënteren en te investeren.

"De voorspelingen van de industrie zijn dat 4K overal sneller gerealiseerd gaat worden dan ooit bij Full HD het geval is."