BROADCAST - NOS INTERESA

TMB . 52

Si en fechas anteriores hacíamos una comparativa entre SMPTE2022-6 y AVB, una vez abandonado el AVB para producción de

vídeo en directo por IP, en este número analizamos los nuevos sis-temas para producción en IP para directo.

BROADCAST - NOS INTERESA

TMB . 53

Hace poco más de cinco lustros,cuando comenzamos a incorporarredes de datos en los sistemas de pro-ducción, no hubiera sido fácil imaginarque tiempo después estaríamos pen-sando en utilizar este tipo de infraes-tructuras para transportar señales deproducción lineales, pues las redes dedatos estaban circunscritas a señalesde control, monitorización de paráme-tros y transferencias puntuales comovideos cortos, imágenes estáticas, grá-ficos, datos para alimentar platafor-mas gráficas o metadatos comple-mentarios del video y audio. Era difícilimaginar su uso con señales de 270Mbps del SDI y, mucho menos, de 1,5Gbps del HD-SDI de la incipiente altadefinición en aquellas redes de datosque teníamos con conexiones de 10 ó100 Mbps.

El uso de las tecnologías IP supusie-ron un significativo ahorro de costes:eliminación de soportes físicos, mediostécnicos y tiempo de operadores en eltráfico, contribución, transmisión ytransporte de los contenidos. Muypronto, los sistemas de contribución,edición y colaboración incorporaron lastecnologías informáticas de almacena-miento y redes que, junto a los están-dares de compresión de video y audio,y mejoras en las redes de telecomuni-caciones, incrementaron notablemen-te la eficiencia de los sistemas de pro-ducción y emisiones, incrementando

su productividad en los procesos no-lineales, y la eficiencia de las vías decontribución.

Es de justicia recordar el cambio enlas ingenierías de los sistemas y laadaptación en los procesos de trabajode los profesionales de producción decontenidos, que vivieron épocas decambios relevantes para adaptarse auna nueva realidad tecnológica que exi-gió un esfuerzo a los profesionales entodas las áreas relacionadas.

Quedaba pendiente incorporar lastecnologías IP para el transporte deseñales lineales en el origen de la pro-ducción de contenidos en vivo, que estáaquí. En esta área, la irrupción de latecnología IP es coincidente con el des-pegue de la Ultra-Alta-Definición, lo queaporta una variable nueva y añade unnuevo reto a su implantación en estesegmento de las infraestructuras de lacadena de valor de los contenidos.

En las siguientes páginas deseamosayudar a entender el estado de arte ycontexto actual de la producción endirecto con tecnologías IP.

EL CAMBIO DE PARADIGMAQue el mundo cambia es una reali-

dad, y los ingenieros del sector delBroadcast con algunos años lo sabe-mos bien: Compuesto, Componentes,SDI, SDTI, HD-SDI, 3G-SDI y, ¿ahoraqué?

Si bien el SMPTE estandarizó el añopasado los interfaces 6G-SDI y 12G-SDI, basados en la multiplexaciónsobre un único cable de varios stre-ams virtuales tal y como ya hacía el 3G-SDI, la transmisión por IP de señalesde producción empieza a tomar prota-gonismo.

Tradicionalmente los ingenieros AV,muy concienciados con la calidad de laexperiencia del espectador (QoE), hantrabajado con señales punto a puntosiempre evitando cortes y pixelados. Enparalelo los ingenieros IT se encarga-ban de flujos IP, protocolos, tráfico,configuraciones de red, etc.

Ahora todos tienen que trabajar encolaboración:

- Los ingenieros AV adaptándose almundo IT

- Los ingenieros IT concienciándosede la alta importancia de la pérdidade un paquete.

SMPTE-2022. L A PRIMERAPIEDRA PARA ENTORNOSHÍBRIDOS.

La señal de TV empezó a viajar por IPen 2007 gracias al estándar SMPTE-2022-2 que permite transportarsobre IP señales MPEG-2 TS. En 2010se añadió la posibilidad de incluir seña-les de bit-rate variable y finalmente en2013 apareció SMPTE 2022-6 que se

Vicente Pla FerriFormación y TecnologíaABACANTO SOLUCIONESvicente.pla@abacantosoluciones.com

TXT:

Jorge de la Torre Sánchez-BravoSocio DirectorABACANTO SOLUCIONESjorge.delatorre@abacantosoluciones.com

completó con las partes 5 y 7 delestándar en 2013:

- Part 1: Forward Error Correction forReal-Time Video/Audio TransportOver IP Networks

- Part 2: Unidirectional Transport ofConstant Bit Rate MPEG-2Transport Streams on IP Networks

- Part 3: Unidirectional Transport ofVariable Bit Rate MPEG-2 TransportStreams on IP Networks

- Part 4: Unidirectional Transport ofNon-Piecewise Constant Variable BitRate MPEG-2 Streams on IPNetworks

- Part 5: Forward Error Correction forTransport of High Bit Rate MediaSignals over IP Networks (HBRMT)

- Part 6: Transport of High Bit RateMedia Signals over IP Networks(HBRMT)

- Part 7: Seamless ProtectionSwitching of SMPTE ST 2022 IPDatagrams

El estándar adoptado de forma tran-sitoria para la producción en estudiopor IP es el HBRMT (SMPTE 2022-6)que se basa en encapsular SDI sobredatagramas no orientados a la cone-xión (UDP) y opcionalmente añadir pro-tección contra errores (FEC) sobreRTP.

De momento sólo se estandarizanlas resoluciones soportadas para lasinterfaces 3G-SDI e inferiores.

Es el estándar ideal para entornoshíbridos dónde conviven señales SDI eIP. Los equipos pueden seguir traba-jando internamente como lo hacían en

SDI y simplemente se cambia la inter-face SDI por una SMPTE-2022-6.

¿Afectará esto a la topología denuestro estudio? Más bien poco.Puede eliminar algo de cableado, perono demasiado. La ventaja fundamentales que al ser una señal sobre IP (Capa3) podemos transmitir las señales porredes públicas y conseguir transportarseñales de vídeo sin comprimir entrediferentes localizaciones sin necesidadde enlaces.

¿Qué implicaciones tiene tener elSDI convertido a IP? A priori, y aun-que parezca que es lo mismo, sí se dis-ponen de numerosas ventajas comoson:

1. Se puede acceder a señales remo-tamente.

2. Las señales de fuentes se puedencompartir en diferentes destinos.

3. La automatización, redundancias ycableado se simplifican.

4. Los estudios se pueden independi-zar de sus controles pudiendo ahora,por ejemplo, un control gestionarvarios estudios o disponer de controles

flotantes que se asignan a un estu-dio u otro en función de la produc-ción a realizar.

5. Realización en exteriores direc-tamente desde una sala de con-trol y sin necesidad de unidadmóvil.

Al mismo tiempo, convertirdirectamente SDI a IP tiene algu-nas desventajas como son:

- Desperdicio de ancho de

banda (Ancillary Data: VANC yHANC)

- Imposibilidad de enrutamiento inde-pendientemente de audio y vídeo anivel de red sin tener que desencap-sular el contenido del interior de lospaquetes IP.

L A EVOLUCIÓN HACIAENTORNOS ÍNTEGRAMENTEBASADOS EN IP

Si realmente queremos que lasmatrices sean sustituidas por electró-nica de red, es mucho más versátiltransportar los paquetes de Audio,Vídeo y Metadata en streams indepen-dientes.

Para promover su uso en el merca-do, surgen dos comunidades apoyadaspor una amplia mayoría de fabricantes:

- ASPEN (Adaptative Sample PictureEncapsulation): Iniciada por Evertz enel IBC de 2015, y que cuenta con unmarco de trabajo abierto donde cola-boran 70 fabricantes

- AIMS (Alliance for IP MediaSolutions): Creada por Grass ValleyGroup, cuenta con 10 miembros, ypromueve estándares como SMPTE2022-6, TR-03, TR-04 y AES 67.

En ambos casos, para convertir a IPuna señal SDI se generan 3 streamsindependientes sin comprimir: audio,video y metadata.

La diferencia fundamental estriba enla forma en la que se encapsula lainformación dentro de cada uno de losstreams.

TMB . 54

NOS INTERESA

Pila de protocolos de SMPTE 2022-6

Ejemplo de infraestructura de producción AV en directo basada en IP

Por un lado, ASPEN aboga por utilizar como capade transporte una tecnología bien madura comoMPEG-2 TS según la norma SMPTE 2022-2 tal ycómo lo hacía el DVB pero con una codificación sincompresión: para el audio utiliza SMPTE ST-302,para la metadata SMPTE ST-2038 y para el vídeoacaba de conseguir hace unas semanas que elSMPTE incluya su propuesta como SMPTE RDD-37.

Por otra AIMS, que utiliza para el transporte direc-tamente IP y para la codificación de vídeo utilizaalternativamente las recomendaciones de:

- VSF-03 que aboga por la encapsulación tipo RFC-4175 que digitaliza sólo la parte activa de la señalde vídeo.

- VSF-04 que recomienda utilizar para el vídeoSMPTE 2022-6 con o sin audio embebido.

El audio se puede procesar embebido junto alvídeo, o de forma independiente en formato AES-67.En lo referente a los metadatos, deberán cumplir lanorma del IETF correspondiente.

SEÑALES DE SINCRONISMOS YREFERENCIA EN ENTORNOS SDI/IP

En tanto en cuanto ahora las señales pueden via-jar por medios con diferentes retardos se haceindispensable disponer de un único sistema de sin-cronía híbrido SDI/IP.

La industria se ha puesto de acuerdo y para elmundo IP se ha adoptado el Precise Time Protocol(PTP), que es una evolución del Network TimeProtocol (NTP) bajo el nombre SMPTE-2059-2.

SMPTE 2059-2 se aprobó a finales de 2014 y esun perfil de IEEE1588 (PTP) con las opciones nece-sarias para trabajar con vídeo sin comprimir y quees capaz de saltarse las colas de enrutamiento enlas electrónicas de red.

Aunque destinaremos un artículo específico parasincronismos y referencias en el mundo IP, hemoscreído conveniente ilustrar un sistema híbrido SDI eIP sincrónico. Los generadores de sincronismosTEKTRONIX SPG-8000A ya disponen tanto de sali-das tradicionales como PTP, NTP, etc. En definitiva,estamos en una etapa de transición hacia la pro-ducción en directo sobre IP y los generadores de sin-cronismos deben permitir que ambos mundos tra-bajen de forma sincrónica.

ADAPTACIÓN A L A UHDT VSMPTE 2022-6 esté limitado a 3G-SDI porque las

redes actuales no permiten el transporte de señalesde más de 10 Gbits/s a un precio razonable. No

NOS INTERESA

TMB . 56

obstante, la norma deja las puertasabiertas a crecer en un futuro.Sobrepasar 10Gbits/s hace necesa-rio utilizar conversores ópticos<->eléc-tricos bastante caros que hacen invia-bles las instalaciones. El transporte deUHDTV en estado puro requiere de 12Gbits/s por lo cual es necesaria laintroducción de sistemas de compre-sión.

Como se trata de señales de pro-ducción en directo, estos sistemas decompresión tienen algunos condicio-nantes:

- La compresión tiene que ser imper-ceptible para el ojo humano (visual-mente sin pérdidas)

- La latencia debe ser del menor valorposible.

En ese sentido ya hay tres iniciativaslideradas por diferentes grupos parapoder transportar señales de UHDsobre 10 Gbits/s:

- SMPTE ST-2042: VC-2 de BBC

- SMPTE RRD-34: Sony Low LatencyVideo Codec (LLC)

- SMPTE RRD-35: Intopix Tiny Codec(TICO)

MEDIDAS EN ENTORNOSHÍBRIDOS

En este nuevo escenario de cambio,dónde las señales pueden viajar tantopor SDI como por IP, comprimidas osin comprimir, será necesaria una con-vergencia cada vez mayor entre inge-nieros IT y AV. Para ello las nuevasherramientas de análisis y medidadeberán tender puentes entre ambosmundos y permitir, además de lo quehacían hasta el momento, algunascosas como por ejemplo:

- Ver todo el contenido AV en un cableethernet sin tener que conocer eldireccionamiento IP

- Analizar parámetros IP como el jittero paquetes perdidos, para que cuan-do se dé algún problema, los ingenie-ros IT sean capaces de determinarla causa.

En definitiva, todo un reto para fabri-cantes, ingenieros, instaladores, ope-radores y toda la cadena de produc-ción que se deberá adaptar progresi-vamente a este nuevo escenario.

CONCLUSIÓNLa tecnología IP es familiar y está ple-

namente integrada en las infraestruc-turas de producción, contribución yemisiones de contenidos. Pero el pri-mer segmento de la captación y pro-ducción donde las señales lineales envivo requieren el manejo y procesadoen tiempo real de numerosas líneascon anchos de banda de 1,5 ó 3 Gbpssuponen retos particulares por resol-ver que garanticen la fiabilidad quehasta el momento aportan los siste-mas basados en SDI.

Hay avances prometedores en arasde resolver los requerimientos de basede estos sistemas como es la sincroni-zación de señales, fuentes y destinos.También disponer de herramientasque resuelven la conexión de los mun-dos IP y SDI (Tektronix PRISM), esdecir, entre la infraestructura técnica yla estructura de datos e informaciónde contenido, suponen un gran pasopara iniciar la transición.

Numerosos fabricantes están com-prometidos, incorporando mezclado-res, cámaras, monitores, matrices yotros dispositivos con interfaces IP,pero también es cierto que la topologíade la infraestructura de los sistemasbasados en IP será diferente, por lo

que abre oportunidades a nuevos acto-res en este sector con probada expe-riencia en otros campos de aplicaciónde tecnologías IP de alta eficiencia y fia-bilidad.

El reto está en unificar estándaresque faciliten la interoperabilidad, que, ala vez, es el mismo riesgo en su aplica-ción: así fue con los estándares deficheros, actualmente en la madurezde su uso, el mismo estándar tienendiferentes variaciones, no compatiblesentre sí, y es la aplicación la que ges-tiona esa disparidad para su eficienciaen la explotación. En este escenario,las plataformas definidas por software,se tornan relevantes, con las que tene-mos que familiarizarnos porqueganarán en seguridad y adaptabilidad alas necesidades y evolución de lasinfraestructuras de producción.

Por último, no debemos mezclar eldebate sobre la UHD y las tecnologíasIP que, aun siendo coincidentes en eltiempo, tienen consideraciones dife-rentes. Sin duda, la UHD hará uso deIP, pero cómo y cuándo, requiere aúntrabajo y desarrollo que antes llegarácon la alta definición, que es la deman-da práctica real de la mayoría de losactores de la industria para esta apli-cación.

Pronto veremos sistemas de pro-ducción en alta definición basados enIP, pues hay avances consolidados quepermiten comenzar a considerar laaplicación de esta tecnología.

SMPTE 2022-6 vs. ASPEN.