IPMX 是什么

ST2110是SMPTE(电影电视工程师协会）开发的一套标准，IPMX 是基于 SMPTE ST 2110 的开放标准，其目标是为 Pro AV 市场上的专业人员带来一个基于IP的开放标准。

ST2110与IPMX的区别?

全称及推动组织:

- ST2110
   全称:Society of Motion Picture and Television Engineers ST 2110
   推动组织:SMPTE（电影电视工程师协会）
- IPMX 
    全称:Internet Protocol Media eXperience
   推动组织:AIMS（国际媒体解决方案联盟）

PTP同步系统:

- ST2110是必需支持PTP同步的。
- IPMX的PTP同步是可选的

内容保护:

- ST2110不需要。
- IPMX可选HDCP或PEP

技术定位及应用:

- ST2110应用于SDI OVER IP
- IPMX应用于AV OVER IP

综合线成本:

- ST2110 相对较高
- IPMX相对较低

什么是SMPTE ST2110？

ST2110是SMPTE(电影电视工程师协会）开发的一套标准，ST2110定义了通过IP网络传输的专业媒体,描述了视频、音频和辅助数据应该如何通过IP链路打包和传输，以及如何保持同步和质量。
ST2110以现有网络为基础，依赖于精确的同步机制和网络服务质量(QoS)的管理，高效地在IP网络中传输高质量的多媒体内容，具有可扩展性。

ST2110的实施及运作

SMPTE ST 2110通过将视频、音频和辅助等多媒体数据分解成独立的IP流来传输。IP流以UDP/RTP包携带，每个流都具有该媒体类型所需的所有信息，包括时序信息。

ST2110的组成

ST 2110标准主要分为四个部分：
 - ST2110-10，用于时序和同步处理,定义了所有ST 2110系列基本流的时序和要求
 - ST2110-20，用于视频包处理,通过IP网络的未压缩视频传输
 - ST2110-30，用于PCM音频数据处理,基于AES67标准化了通过IP网络的未压缩音频流传输
 - ST2110-40，用于辅助数据处理,如何使用RTP封装和传输辅助数据

ST2110与SDI的区别?

编码方式:

串行数字接口SDI是通过NRZ编码,将将视频、音频及辅助数据编码后通过同轴传送。
ST2110通过IP网络将视频、音频及辅助数据以网络包的方式进行传送

传输距离:

SDI传输距离:同样的线材，不同速率传输距离不一样，不同EQ芯片的距离也不一样。
以1694A的线为例，3G SDI的传输距离通常在100M-120M之间,6G SDI 在80M-100M之间,12G SDI 在60M-80M之间

ST2110的传输距离与网络设备有关，以2.5G/5G/10G的有线网络为例，通常为100M,对于使用光纤的网络系统，传输距离通常以公里为单位

信号路由:

- SDI通常使用专用的SDI矩阵来实现
- ST2110通过网络交换机或网络路由器来实现

信号管理:

- SDI通常使用传统的方式来管理不同类型的设备
- ST2110通过NMOS等双向信息交换自动发现及管理不同类型的设备

可扩展性:

- SDI采用点对点传输，扩展困难
- ST2110已经网络化,扩展容易,通常只需对应IP的设备就可以实现扩展

布线成本:

- SDI采用点对点连接，所有节点均需单独的SDI线，成本较高
- ST2110可以利用现有IP设备及网线,主干线基本不用更换,扩容时布线成本很低

POC及POE

 SDI通常可以用POC(Power On Cable)实现供电，但市场上的应用很少
 ST2110可以通过POE(Power On Ethernet)的方式实现供电

ST2110常用设备

- ST2110摄像机

- ST2110摄像机HDC501

- ST2110双向转换器PD502

- ST2110双向转换器PD501

- ST2110导播台

 - 关于IPMX与ST2110的区别？ 

基带视频传输的特性:
      - 基带视频主要指传统的SDI铜缆传输,在SD/HD/3G SDI时应用相当广泛,在12G的应用中存在一些限制,主要表现为传输距离受限。  
      - 12GSDI仅支持80米传输，布线成本激增，在8K的应用中，使用4x12G SDI,布线及应用均存在物理极限
ST2110的特性:
      -  将视频流IP化,通常使用10G/25G/40G/540G/100G的通用网络接口,布线可和铜缆，也可以使用光纤。
      -  铜缆的距离只有几十米,光纤则没有什么限制。
      -  对于4K/8K应用,单通道带宽大于10G可以满足需求，不同容量及不同需求通常只需更换交换机，其它设备可以保持不变。  

附:ST2110的原理及技术架构
  - ST2110标准将SDI信号拆分为独立媒体流（视频、音频、元数据），实现分组网络传输优化。
  - ST2110非压缩数据流架构
    - 视频层（ST2110-20）：支持8K@120Hz，单流带宽40Gbps；
    - 音频层（ST2110-30）：512通道，延迟≤125μs；
    - 元数据层（ST2110-40）：带宽≤10Mbps。
  - 精准时钟同步网络
     ST2059-2 PTP协议实现纳秒级同步：主时钟分发时间基准，终端误差≤±50ns，满足HDTV行周期需求。
  - 动态组播适配机制
     IGMPv3协议动态构建组播树，100G交换机可承载160路4K流，带宽利用率提升37%。

 

专业广播电视领域IP标准ST-2110简介

1. 专业视频、音频及数据的IP化

SMPTE ST 2110标准是许多广电公司、制播系统、工作室、供应商、行业协会、用户组和全球工程师团队多年合作及改进的结果，旨在替代原先在电视台、转播车和视频网络中长期使用的SDI。

视频服务论坛（VideoServices Forum，VSF）创建了“TR-03文档——IP化传输无压缩基本视频流的技术建议”并将其提交给SMPTE以创建一套新的IP标准。该文档经过发展和完善，形成了通过可管理IP网络传输媒体流及如何精准计时的方法。

在VSF的基础上，SMPTE联合了IEEE的PTP（精确时间协议，IEEE 1588 PTP）改进了PTP的操作；联合AES（音频工程协会）改进了网络音频传输；联合AMWA（高级媒体流程协会）采用了NMOS（媒体开放规范）——一套用于发现、注册、连接和管理ST 2110网络的开放协议和相关软件；联合EBU（欧洲广电联盟）创建了用户需求和测试协议，以确保按照标准制造的设备兼容性。

这些小组和来自JT-NM（网络媒体联合工作组）的小组共同协调关键工作，帮助全球广电从电信号的SDI流程过渡到更灵活、多用途的IP化流程，以更贴合向当今多平台、混合观看、熟悉IP的用户提供内容。

SMPTE ST 2110标准为实时制作、播出和其他专业媒体应用定义了IP上分开基本流的传输、同步和描述方法。每个流都独立由ST 2110系统计时，可以在网络结构上采用不同的路由，通过单播或组播到达一个或多个接收器。使用PTP时钟同步音频-视频-数据，无论数据包如何路由，所有流都准确同步。

《SMPTE ST 2110可管理IP网络专业媒体标准套件》旨在为专业媒体行业向通用IP（互联网协议）机制发展做出贡献。

2. ST-2100标准

• ST 2110-10:2017：系统时钟和定义
  该系列工程文档定义了一个关联到共用参考时钟的可扩展RTP实质流系统，提供了一种指定它们的时间关系的方法。本标准规定了系统时序模型并要求共用到所有实质流。
• ST 2110-20:2017：无压缩视频
  通过IP网络以RTP协议实时传输无压缩视频的方法。定义了SDP信令方法，为接收端提供必要的图像技术和说明元数据
• ST 2110-30:2017：PCM数字音频
  基于AES67通过IP网络以RTP协议实时传输PCM数字音频流的方法。定义了SDP信令方法，为接收端提供必要的元数据。非PCM数字音频信号和压缩音频信号不在本标准的范围内。
• ST 2110-21:2017：视频的流量整形和传递时序
  定义SMPTE ST2110-10视频RTP流离开RTP发送端时的测量时序模型，并定义发送端SDP参数，用于指示这些流的时序属性。
• ST 2110-22:2019：CBR压缩视频
  使用共同参考时钟，通过IP网络以RTP协议实时传输CBR压缩视频的方法。
• ST 2110-22:2022：CBR压缩视频
  使用共同参考时钟，通过IP网络以RTP协议实时传输CBR压缩视频的方法。
• ST 2110-31:2018：AES3透明传输
  使用网络参考时钟，通过IP网络以RTP协议实时传输AES3信号的方法。
• ST 2110-40:2018：SMPTE ST 291-1辅助数据
  使用公共参考时钟，通过IP网络以RTP协议实时传输与数字视频相关的SMPTE ST 291-1辅助（ANC）数据包的方法。
• ST 2110-43:2021：用于Caption和Subtitle的TTML（定时文本标记语言）
  在SMPTE ST2110-10系统中以RTP协议实时传输TTML（用于Caption和Subtitle）数据的方法。

3. ST-2100说明

3.1. ST 2110-10：系统架构和同步

ST 2110-10有几个重要特性：

• 音频、视频和辅助数据轨或素材作为单独的流进行传输，这些流被称为“实质”。例如，一个5.1 JPEG mp4素材可以有9个实质：一个视频实质、6个分开的音频实质、2个CC字幕实质（英语和中文）。
• 采用RTP（Real-timeTransport Protocol）传输流内容。
• 采用SIP（SessionInitiation Protocol）管理RTP流的连接和分布，包括IP组播一对多分布。
• 采用PTP（PrecisionTime Protocol）为所有实质提供全局微秒级精度计时。同步基于SMPTE 2059。

3.2. ST 2110-20：无压缩视频传输

SMPTE 2110-20定义了传输无压缩视频实质的关键要求，它建立于IETF RFC 4175（无压缩视频的RTP携带格式）。

3.3. ST 2110-21：传输时序

SMPTE 2110-21根据设备的传输时序行为定义了三种类别：NL（Narrow Linear）、N（Narrow）和W（Wide）。NL发送器以恒定码率传输。N发送端可以在垂直消隐间隔期间暂停传输。W发送端旨在支持2110的软件实现，并遵守不太严格的传输时序要求。W类型接收端应该能够接收任何类型的发送端。

NL型视频信号的所有数据包在每个视频帧的持续时间内均匀分布。

N型发送端在对应于传统SDI视频信号的VBI（垂直消隐间隔）或VANC（垂直辅助数据空间）期间内没有发送数据包。因此，类型N每个帧周期内将出现明显间隙。

W型数据包之间拥有人为设定的传输间隙。此类别用以适应基于软件的发送端。但要注意W型会对接收端产生影响，接收端需要相应增加其输入缓冲区的大小。一个含有大量W型发送端的系统，需要使用具有足够大内存的网络设备来实现。

在进行了流量整形后，视频流的带宽也出现了变化，经过计算可以得出：NL型一直以接近9G左右的带宽恒定速率传输；N型先以12G的速率传输一会，再歇会；W型的带宽非常混乱，最高可以达到25G。

3.4. ST 2110-2：恒定码率的压缩视频传输

SMPTE 2110-22规定了传输压缩视频的关键要求。压缩标准需要提供恒定码率、现有RTP协议和低延迟以满足实时制作需求。大多数SMPTE 2110-22实施使用由JPEG（Joint Photographic Experts Group）创建的JPEG XS轻量化低延迟压缩格式来满足SMPTE 2110标准要求。JPEG XS编码在软硬件实现中仅有小于1毫秒的几个视频行的延迟。SMPTE 2110-22在实时制作环境中用作无压缩视频（SMPTE 2110-20）的替代方案。SMPTE 2110-22非常适合用在较低带宽的本地实时IP化制作、远程制作、供源或基于云的制作中。

4. NMOS（网络媒体开放规范）

SMPTE ST 2110标准是专业广电IP化传输的基础，规范了视频、音频、辅助数据等基本流在IP网络中的独立封装格式、同步时钟机制及实时传输协议，旨在替代原先在电视台、转播车和视频网络中长期使用的SDI。然而该标准聚焦于物理层和数据层的技术实现，并未涉及系统应用层的设备发现、注册、连接管理、配置等功能，这使得大规模IP化制播系统面临设备互联互通困难、信号调度流程复杂等挑战。为此，AMWA（Advanced Media Workflow Association）主导开发了NMOS（网络媒体开放规范），制订了一系列开源的、免费的规范，使IP基础设施上的媒体设备在控制层上具有互操作性，大大简化了IP化网络中的设备互连管理。

5. SPMTE 2022

SMPTE 2022描述了如何通过IP网络发送数字视频。支持的视频格式包括MPEG-2和SDI，该标准于2007年推出，并在此后的几年中得到了扩展。SMPTE 2022是实现广电向IP过渡的重要技术。

5.1. 标准分类
· ST 2022-1:2007 –视音频IP传输的前向纠错
· ST 2022-2:2007 –MPEG-2 TS CBR的IP单向传输
· ST 2022-3:2010 - MPEG-2TS VBR的IP单向传输
· ST 2022-4:2011 - MPEG-2 TS 非分段CBR/VBR的IP单向传输
· ST 2022-5:2013 – 高码率媒体信号IP传输（Transport of High Bit Rate MediaSignals，HBRMT）的前向纠错
· ST 2022-6:2012 - 高码率媒体信号IP传输（Transport of High Bit Rate Media Signals，HBRMT）
· ST 2022-7:2019 - RTP数据包的无缝保护切换
· ST 2022-8:2019 – 专业媒体的可管理IP网络传输：ST 2110-10系统中的ST 2022-6 信号时序

5.2. HBRMT（高码率媒体传输）

HBRMT（Transport of High Bit Rate Media Signals，高码率媒体传输）以前称为HBRAV-IP（HighBit Rate Audio Video Over IP，高码率音视频的IP传输），是面向视音频信源服务的高码率供源的数据封装和FEC（Forward Error Correction，前向纠错）标准，在以太网络上高达3Gb/s。HBRMT由SMPTE 32NF网络技术委员会作为SMPTE 2022的第5部分和第6部分发布。HBRMT支持SDI无压缩和JPEG 2000压缩视音频格式。

DM18051 的微型 SDI 显示驱动板，其主要功能是将 SDI 视频信号转换为各种液晶屏接口信号，实现 SDI 信号的监看和显示。

• 产品概述： 微型SDI输入液晶驱动板，采用大规模可编程器件设计。模块集成SDI均衡及解码器，自适应前端信号输入。模块内置视频信号格式转换,图像缩放引擎,帧率转换,色彩变换,无缝切换等视频处理模块。输出LCD接口灵活，可选EDP,LVDS ,MIPI,TTL及I80等接口的液晶屏。可选音频解嵌及音频处理。      

         DM18051，体积小巧，最小可适用于1.5寸液晶屏,通过信号转接，可连接42寸以上液晶屏。可适用于1U机箱设备,仪表面板,手持SDI设备,医疗设备,轨道交通等SDI信号的监看及显示。

• 功能特性：  

•  8x4CM超小模块
•  支持1路SDI视频信号输入
•  支持1路SDI视频信号环出
•  内置SDI均衡及解码器
•  内置图像缩放引擎
•  内置帧率转换器
•  内置格式转换及帧率转换,
•  SDI输入连接器可选BNC或SMA
•  SDI输出连接器可选Mini BNC或SMA
•  支持EDP接口
•  支持LVDS接口
•  支持MIPI接口
•  支持TTL/I80 MCU接口
•  可选90旋转
•  可选音频处理
•  可选无缝输出

• 产品参数： 列出了 DM18051 的主要参数，例如 SDI 信号输入输出参数、电源参数、尺寸、工作温度等。

DM18051 微型 SDI 显示驱动板的主要功能包括

• SDI 信号处理:

  • 接收并解码 SDI 视频信号。
  • 支持多种 SDI 分辨率，包括 480i/576i, 720p, 1080i, 1080p。
  • 内置 SDI 均衡器，保证信号传输质量。
  • 支持 SDI 信号环出，方便信号分配。

• 图像处理:

  • 内置图像缩放引擎，支持图像放大和缩小。
  • 内置帧率转换器，实现不同帧率之间的转换。
  • 内置格式转换模块，支持不同视频格式之间的转换。

• 输出接口:

  • 支持多种液晶屏接口，包括 EDP、LVDS、MIPI、TTL/I80 等。
  • 可选 90 度旋转功能，满足不同安装需求。

• 音频处理 (可选):

  • 支持音频解嵌和音频处理功能。

总而言之，DM18051 提供了 SDI 信号输入、处理和输出等一系列功能，帮助您轻松实现 SDI 信号的显示和监看。