cookieOptions = {...}; .視訊傳輸須知:如何以 1Gbps 傳輸 4K 網路視訊影像 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

3S Market


9月1日9月30日 3S Market 點閱統計

2018年5月21日 星期一

Watching a 4K Video at 1000Mbps
 (Gigabit Fiber Optic Internet)




來源:投影时代



隨著影像解析度的日漸提高,市場對高清影像的傳輸與交換方案,也提出了更多要求。對這類高清影像的傳輸與交換而言,頻寬是亟待突破的首個瓶頸。

傳輸諸如4K或超高清(UHD)之類的高清影像,需要非常大的網路頻寬。4K影像(2160p60)在全彩與無壓縮情況下傳輸,需要佔用12 Gbps頻寬,而全彩的1080p影像,即使在每秒60幀的情況下傳輸,也只需要3 Gbps頻寬。



由此可見,4K這一未來的專業影像解析度,在分配傳輸方面,還面臨著諸多障礙。

這些障礙之所以存在,其最大的原因,是現行網路標準幾乎無法匹配相應的頻寬需求,尤其當高清影像的分配,多於一個房間時。傳輸無壓縮 4K影像,對纜線要求極其嚴格,甚至可能需要用到光纖,這也就導致傳輸系統的安裝成本大大提高。

更令人頭疼的是,現行的分配傳輸技術(千兆乙太網、萬兆乙太網、3G-SDI或HDBaseT)均無法達到2160p60解析度下的全彩取樣要求。1 Gbps的千兆乙太網(GbE)與2.97 Gbps的3G-SDI,甚至無法支持全彩無壓縮的1080p60影像的傳輸。

下表中羅列了無壓縮,普通高清與超高清影像,在不同解析度、像素、幀率、色彩取樣率情況下,傳輸所需要的頻寬,其中多數高清影像,所要求的頻寬均超過1 Gbps。


HARMAN:如何以1Gbps传输4K网络视频



如需利用現有的分配和交換技術,來傳輸高清影像,應考慮對影像做一定程度的壓縮處理。例如,採用JPEG2000 壓縮標準,並進行合理設置,壓縮後影像佔用的頻寬將大大降低,不僅可在現有的標準纜線中傳輸,還可透過使用者現有的IP網路進行切換。

提及專業應用領域的影像壓縮,人們通常擔心的,是想像中的延時(即原始信號與播放終端之間的時間差),以及劣質的畫面。而這些聯想,多是由各大網路流媒體網站所造成的。

為了將影像傳輸,給各類網路中成千上萬的使用者,流媒體網站多會採用MPEG2、MPEG4或 H.264格式影像,網路頻寬要求低,因此,也就要求其中的影像經過高度壓縮。

不過,在一個更受控制的專業環境下,透過對壓縮技術的精心挑選與應用,壓縮後的影像,亦可兼具高清晰度與低延時性。


要瞭解壓縮技術,對延時與畫質的影響,首先應瞭解網路音視訊的分配傳輸原理。當進行IP影像傳輸時,首先必須對影像進行「編碼」,將影像信號轉為網路可辨識的數位信號。

當信號傳輸至播放終端,再將信號「解碼」,即將網路數位信號轉回影像視訊信號,最後透過電視或投影機顯示。整個影像傳輸過程涵蓋四個步驟,每個步驟都會對影像終端延時造成影響。

用飛機航班來比喻影像傳輸過程,再貼切不過。第一步的編碼好比登機,即將目標影像傳上網路。第二步的傳輸將信號從源設備傳輸至終端設備,這就是飛機的整個航程。第三步的解碼就是下機,網路信號將重新轉化為影像信號。最後一步的播放,就好似乘客提取行李離開機場。


這其中涉及到的播放速度,是整個影像傳輸分配過程中,常常被忽略的環節。哪怕整個影像傳輸過程極其給力,但只要顯示器無法進行快速的像素還原,都有可能造成影像播放的延時。多數顯示器都設有「遊戲」模式(不同廠商的叫法不一),可以更快速地還原影像畫面,並將延時最小化。

與真實的飛機航行不同,影像的「航程」(傳輸速度)是整個傳輸過程中,用時最短的環節,多數網路音視訊技術下的傳輸延時,比一幀畫面還要短。而編碼過程中的壓縮(以及解碼過程中的解壓縮),則是影響影像品質與延時性的最關鍵因素。

JPEG2000(應用於AMX SVSI N2000系列)與基於行的小波壓縮(LBWC,應用於AMX SVSI N1000系列)可實現幀壓縮或幀內壓縮,不存在傳統多幀壓縮所帶來的附加延時。

此外,JPEG2000支持區塊化(Tiling)技術,可將圖像分成若干區塊進行傳輸。利用JPEG2000 壓縮與區塊化技術,壓縮後影像的延時,可由全幀的 32-50 毫秒降低至 10-15 毫秒。

低延時高保真編解碼技術,能以小於1 Gbps的網路頻寬,傳輸高品質影像。當影像達到現有頻寬要求,那麼利用現有的企業IP網路,即可實現影像的傳輸與交換;也就是說,使用端利用現有的網路基礎設施,即可傳輸專業級高品質影像,這將大大降低整個系統的成本、簡化系統安裝程序、給予系統更好的擴展性。


SVSI 的4K影像採用了JPEG2000 編解碼技術,無需1Gbps頻寬亦能輕鬆傳輸。將該編解碼技術與區塊化技術相結合,不僅給予了視頻高品質畫質,亦將延時減少至一幀以內。

事實上,JPEG2000 所帶來的高品質影像效果,已令這一編解碼技術在各大電影工作室、電視網路,甚至美國國會圖書館得以廣泛應用。

將低頻寬傳輸技術與高品質編解碼技術融合,專業級高品質影像,也能以低成本的方式,實現在校園內的分配傳輸。

今年的智慧城市展的看頭 Review……

                                                                                                                                                                                                                 





0 意見: