Abonare Newsletter

Selecteaza Domeniu:

Transportul continutului audio prin SMPTE ST 2110-30

O intrebare care poate fi pusa in legatura cu AES67 si ST 2110-30 este: “Pot fi facute sa lucreze impreuna?” Raspunsul este: “Absolut”.

 

 

Continutul audio necomprimat

 

Denumirea completa a SMPTE ST 2110-21 este “Professional Media Over IP Managed IP Networks – PCM Digital Audio”. Acest standard este strans legat de AES67 – “AES standard for audio applications of networks — High-performance streaming audio-over-IP interoperability”. Desi denumirile documentelor s-ar putea sa nu fie desul de explicite, ambele standarde se refera la transmiterea probelor brute, necomprimate de semnale audio direct in cadrul datagramei RTP/UDP utilizand o retea IP.

 

Pentru a intelege modul in care semnalele audio sunt impachetate in aceste datagrame, este important sa ne amintim ca fiecare canal individual de semnal audio digital necomprimat este creat utilizand o frecventa de esantionare fixa ​​si un numar fix de biti per esantion. In cazul ST 2110-30, toti transmitatorii si receptorii trebuie sa suporte, cel putin, esantionarea de 48 kHz. In aplicatiile de difuzate, pentru fiecare esantion se folosesc in general 24 de biti (3 octeti). Asadar, pentru o pereche audio stereo de 48 kHz (24 de biti) datele brute vor consuma 48.000 x 3 x 2 = 288.000 octeti/sec, ceea ce inseamna 2.304 Mbps fara anteturi de pachete.

 

Un exemplu despre modul in care probele audio sunt plasate in pachete este prezentat in Figura 1, unde un semnal HD-SDI este separat in fluxuri individuale de pachete IP pentru fiecare tip de media. Continutul video este incapsulat utilizand ST 2110-20 si datele auxiliare se obtin utilizand 2110-40. Sunt afisate doua grupuri audio – o pereche stereo si o perece 7.1 surround sound (care inseamna opt canale necomprimate). Fiecare dintre aceste semnale este pachetizat intr-un flux separat, asa cum se poate vedea in cele doua randuri care alcatuiesc tabelul. Prin pastrarea numarului de canale audio la opt (sau mai putine) pentru fiecare dintre cele doua fluxuri de pachete, este atinsa flexibilitatea maxima in alegerea receptoarelor, deoarece nivelul de conformitate minim (nivelul A) pentru un receptor ST 2110-30 este de opt canale.

 

Patru factori controleaza modul in care probele audio sunt impachetate in pachetele RTP care alcatuiesc un flux si sunt listate in tabelul din Figura 1 pentru fiecare flux audio. Cei patru factori sunt:

 

Figura 1: Exemple de formate de pachete pentru date audio extrase dintr-un semnal HD-SDI.

 

  • Rata de esantionare audio (audio sampling rate). Majoritatea aplicatiilor difuzate astazi utilizeaza esantionare de 48 kHz, iar totate transmitatoarele si receptoarele ST 2110-30 trebuie sa o sustina. Unele aplicatii utilizeaza esantionare de 96 kHz, iar in practica se poate gasi si 44,1 kHz – standardele recomanda ca ambele rate suplimentare sa fie suportate. Alte rate de esantionare sunt in afara standardului.
  • Adancimea de esantionare audio (audio sampling depth). Deoarece pachetele IP sunt formatate in octeti, sarcina utila a datelor audio trebuie sa fie un numar intreg de octeti. Prin urmare, AES67 si ST 2110-30 permit numai prelevarea de semnale audio pe 16 biti si pe 24 biti.
  • Durata pachetelor (packet time). Acest parametru indica intervalul de timp acoperit de probele audio continute in fiecare pachet. De exemplu, atunci cand se utilizeaza esantionare de 48 kHz cu o durata a pachetului de 1 milisecunda, vor exista 48 de esantioane audio din fiecare canal audio in fiecare pachet. Retineti ca pachetele cu durate mai lungi cresc latenta end-to-end a fluxului audio, iar timpii mai scurti maresc numarul de pachete intr-un flux.
  • Numarul de canale (number of channels). In mod normal, toate partile unui semnal audio multi-canal, cum ar fi sunetul stereo sau surround, sunt transportate in acelasi flux de pachete IP. Astfel, un semnal 5.1 surround sound ar avea esantioane din sase canale audio diferite intercalate in fiecare pachet.

 

Un receptor se bazeaza pe informatiile continute in SDP (Protocolul de descriere a sesiunilor din RFC 4566) pentru a interpreta corect continutul pachetului. Datele SDP, care de obicei constau in cateva linii de text, pot fi transportate in mai multe moduri de la un transmitator la un receptor. SMPTE ST 2110-30 nu defineste o modalitate specifica de a face acest lucru. In schimb, metodele sunt dezvoltate de catre AMWA (Advanced Media Workflow Association) pentru utilizarea de catre companiilede productie media.

 

Impreuna cu cei patru parametri descrisi in paragrafele precedente, valorile SDP definite in ST 2110-30 ofera comanda standard pentru canalele individuale din pachetele IP. Doua exemple in acest sens sunt prezentate in tabelul din Figura 1, incluzand ambele simboluri care sunt utilizate in fisierul SDP (“ST” si “71”) si ordinea lor in canalul asociat (in ultima coloana din tabel). Simbolurile si ordinea in canal sunt definite in ST 2110-30 pentru alte sisteme audio: matricea stereo, surround 5.1 si surround surround 22.2 (simboluri “LtRt”, “51” si, respectiv, “222”).

 

Figura 2: Intervalele numarului de canale pentru fiecare rata de esantionare necesara si durata pacehetelor de date pentru nivelurile receptorului de la A pana la CX in ST 2110-30.

 

De asemenea, SMPTE ST 2110-30 defineste un set de sase niveluri de conformitate pentru receptoarele audio, asa cum se poate vedea in Figura 2. Pentru a fi in conformitate cu standardul, un receptor trebuie sa poata accepta oricate canale audio intr-un singur flux in intervalul prezentat in tabel pentru fiecare combinatie a duratei pachetelor si fiecare rata de esantionare. Retineti ca numai receptoarele “-X” trebuie sa a sustina esantionarea de 96 kHz.

 

Compatibiliatatea cu AES67 si diferentele

 

O intrebare care poate fi pusa in legatura cu AES67 si ST 2110-30 este: “Pot fi facute sa lucreze impreuna?” Raspunsul este: “Absolut”. Deoarece ST 2110-30 se bazeaza pe AES67 si include mai multe referinte “normative” (adica necesare), este foarte usor sa se realizeze interoperabilitatea. Acestea fiind spuse, exista si cateva diferente.

 

In primul rand, nu este obligatoriu ca receptoarele ST 2110-30 sa suporte gestionarea conexiunilor SIP pentru semnale audio unicast. Probabil ca acest lucru nu reprezinta o problema, deoarece retelele audio mari folosesc adesea IP multicasting pentru a permite trimiterea simultana a semnalelor catre mai multe destinatii. Aceasta inseamna, insa, ca receptoarele ST 2110-30 nu vor putea sa trimita sau sa primeasca apeluri VoIP (Voice over IP) care utilizeaza SIP pentru configurarea conexiunilor. De asemenea, retineti ca RTCP (RTP Control Protocol) este recomandat pentru utilizarea in AES67, dar e de ajuns sa fie “tolerat” in dispozitivele ST 2110-30.

 

Exista unele diferente cu privire la modul in care PTP (Precision Time Protocol, asa cum este definit in IEEE-1588) este implementat intre cele doua standarde. O diferenta importanta este ca “RTP clock offsets” nu sunt permise in ST 2110-30. Acest lucru inseamna ca receptoarele AES67 pot functiona bine cu transmitatoarele ST 2110-30, dar transmitatoarele AES67 nu trebuie sa utilizeze un “RTP offset clock” atunci cand trimit semnale catre receptoarele ST 2110-30. Exista, de asemenea, unele diferente in profilurile specifice ale PTP care sunt utilizate in cele doua standarde, totusi, intervalele admise se suprapun, astfel incat cele doua sisteme pot fi configurate pentru a lucra impreuna.

 

O alta mica diferenta: ST 2110 cere ca fiecare dispozitiv sa aiba o optiune care sa ii permita sa fie setat intr-un mod PTP slave-only. Cand acest mod este activat, dispozitivul nu va incerca niciodata sa devina PTP master. Acest lucru este important in retelele mari, pentru a preveni haosul atunci cand fiecare dispozitiv devine disponibil pentru a prelua functia de PTP master – cand apare o intrerupere in sistemul de distributie PTP. Aceasta optiune nu este obligatorie in AES67, dar ar trebui sa fie o caracteristica utila in multe produse.

 

Sunet armonios

 

SMPTE ST 2110-30 a fost dezvoltat special pentru a face continutul audio cat mai compatibil cu cel video. Folosind standardul acceptat pe scara larga AES67 ca baza, acest nou standard permite ca o gama larga de echipamente audio existente sa se armonizeze cu restul suitei 2110.