NDI, ou Network Device Interface, le format AV sur IP dédié à la production live

L’AV sur IP n’échappe pas à la règle : pour un nouveau format audio/vidéo se voulant universel, il existe forcément plusieurs solutions incompatibles entre elles. Certaines sont totalement propriétaires, d’autres sont plus ouvertes. Dans le domaine de l’audio/vidéo sur le réseau, le NDI est disponible gratuitement pour être adopté par le plus grand nombre.

NDI : Network Device Interface

Le NDI a été développé par NewTek et il est officiellement disponible depuis 2016. Il fonctionne sous le principe de la licence open source. Tout fabricant peut l’intégrer à ses produits sans rien avoir à payer. Les SDK existent sous tous les OS courants : Windows, Linux, macOS, Android…

Le NDI est un codec qui a pour but de diffuser un flux audio/vidéo sur le réseau IP. Pour cela, il encode une source en qualité broadcast avec toutefois un fort taux de compression à faible latence.

Pour faciliter la connexion entre appareils et logiciels compatibles, NDI utilise les protocoles mDNS Bonjour/Zeroconf. Cela permet à tous les flux NDI présents sur le réseau d’être découverts automatiquement par les différentes équipements compatibles.

Les 3 avantages majeurs du NDI sont les suivants :

• Faible latence – Le codec NDI est conçu pour transmettre de la vidéo haute définition sur un réseau informatique, avec une faible latence et une haute qualité. Cela le rend idéal pour les applications de production vidéo en direct, lorsque le respect du timing est essentiel.

• Polyvalence – Le codec NDI est compatible avec un large choix d’appareils et de logiciels. Il peut être utilisé pour connecter des caméras, des mélangeurs vidéo, des ordinateurs et d’autres équipements de production vidéo sur un réseau IP.

• Facilité d’utilisation – Le codec NDI est conçu pour être facile à utiliser et à configurer. Les appareils compatibles NDI fonctionnent comme n’importe quel autre appareil en réseau. Le NDI n’a pas besoin d’une formation spécifique pour être utilisé.

Le codec NDI a révolutionné la façon dont la vidéo est produite et diffusée dans le monde du broadcast. Il offre une alternative plus flexible, efficace et abordable par rapport aux systèmes basés traditionnellement sur les liaisons SDI.

 

Les différentes générations du protocole NDI

NDI est un protocole en constante évolution, avec de nouvelles versions publiées régulièrement. Chaque nouvelle version apporte généralement des améliorations en termes de performances, de fonctionnalités et de compatibilités. La version la plus récente, NDI 6, introduit la prise en charge native du HDR et étend la connectivité WAN au matériel.

Version	Date de sortie	Fonctionnalités/Améliorations
1.0	Avril 2016	Version initiale
2.0	Sept. 2016	Prise en charge inter-sous-réseaux via Access Manager, prise en charge de l’encodage ARM, SDK iOS
3.0	Juillet 2017	Prise en charge de NDI-HX, option de transport multicast avec FEC, prise en charge PTZ
4.0	Sept. 2019	Mode de transport Multi-TCP, prise en charge HDR 16 bits, enregistrement synchronisé natif, serveur de découverte, NDI HX2
5.0	Juillet 2021	Transmission UDP fiable, prise en charge redondante du serveur de découverte, NDI 5 Tools (Bridge, Remote, Audio Direct, sortie FCP-X)
5.5	Août 2022	NDI Router 4K, NDI Remote (talkback et partage de bureau), NDI FreeAudio
6.0	Avril 2024	Spécification ajoutée pour les métadonnées NDI HDR, prise en charge améliorée des formats de couleurs 16 bits, utilitaire NDI Bridge pour Linux, prise en charge NDI-KVM pour le moniteur vidéo sur macOS, NDI Router pour macOS, NDI Studio Monitor sur Windows amélioré avec la prise en charge HDR pour l’affichage et l’enregistrement

Tous les avantages du NDI 6

Le NDI 6 correspond donc à la dernière génération. C’est une mise à jour significative du NDI grâce à la prise en charge native du HDR. Il permet également la production à distance grâcxe à la connectivité entre les temps via un réseau WAN. Plus généralement, NDI 6 assure la transmission, la réception et la communication de vidéos haute définition sur un réseau informatique, toujours avec une faible latence et une haute qualité.

Voici les principales caractéristiques de NDI 6 :

• HDR – NDI 6 offre une prise en charge du HDR 10 bits de façon native pour une restitution vidéo encore plus réaliste. NDI 6 supporte les formats PQ et HLG, ce qui lui permet d’assurer la diffusion vers la plupart des appareils HDR et non HDR.

• Profondeur de couleur 10+ bits – la profondeur de couleur 10+ bits permet d’exploiter tout le spectre des couleurs et de profiter de dégradés plus lisses, de textures plus riches et d’une précision au pixel près, le tout en temps réel.

• NDI Bridge – ce nouvel utilitaire permet aux appareils d’envoyer de manière autonome des flux NDI cryptés sur le réseau WAN pour simplifier la production à distance. Ainsi, les utilisateurs peuvent connecter leurs caméras à n’importe quel réseau NDI dans le monde entier. La transmission bidirectionnelle cryptée assure une sécurité totale via Internet. Contenu et métadonnées ne peuvent pas être interceptés ou utilisés sans la clé de sécurité associée.

Cette version 6 du protocole NDI offre encore plus de possibilités de connectivité sur site et à distance, tout en supportant le HDR, une nécessité aujourd’hui dans la production en 4K.

Le codec NDI intègre les méta-données

Ce sont aujourd’hui les caméras de captation pour le live qui bénéficient principalement du codec NDI. Car en plus d’embarquer le son et l’image, le NDI gère également les méta-données. C’est-à-dire qu’un flux d’informations transite en parallèle du flux audio/vidéo. Il y a trois niveaux de méta-données :

• Lien source/récepteur – Il y a bien sûr les données purement techniques qui servent à maintenir la liaison entre sources et récepteurs.

• PTZ – Il existe un deuxième niveau dédié au contrôle des caméras PTZ. Ainsi, à travers une unique connexion IP, l’opérateur récupère le flux et il peut commander à distance les motorisations des caméras. Ces méta-données étant bidirectionnelles, elles transportent également les informations de tally.

• Programmable – Le troisième niveau de méta-données est libre. Chaque fabricant peut embarquer les commandes qu’il aura développé. Certains travaillent sur l’inclusion des commandes MIDI ou DMX à travers le codec NDI.

Les débits nécessaires pour le codec NDI

Le NDI fonctionne en unicast (un flux vers un récepteur) et en multicast (un flux vers de multiples récepteurs). Cependant, une infrastructure Gigabit est suffisante. Le WiFi est même accepté, ce qui est un type de connexion impossible pour la plupart des codecs concurrents.

Le NDI existe dans quatre versions successives avec un encodage plus ou moins puissant afin de limiter le bande passante nécessaire :

• NDI – 100 Mbps pour un signal HD 1080i – Gigabit ou 10GbE
• HX – 20 Mbps pour un signal HD 1080i – Gigabit ou WiFi
• HX2 – 50 Mbps pour un signal HD 1080i – Gigabit ou WiFi
• HX3 – 84 Mbps pour un signal 4K HDR – Gigabit, WiFi ou WAN

Selon la résolution exacte et le nombre d’images par seconde, et la compression étant variable, ces débits sont donnés à titre d’exemple.

Un codec AVoIP dédié à la production live

Principalement utilisé pour transmettre le son et l’image de caméras dans toutes sortes d’événements, le NDI accepte virtuellement n’importe quelle source : un flux stocké et lu depuis un PC, mais aussi une source HDMI passant à travers un encodeur NDI.

Le NDI étant capable de gérer la couche alpha (la transparence), il est également possible de créer un flux NDI par élément constitutif d’une image final : bandeau défilant, scores, logos, etc.

Au niveau de la régie, l’opérateur reçoit et voit tous les flux simultanément sans aucun latence depuis un moniteur. Il peut alors sélectionner quel flux est envoyé vers quel écran et passer d’un flux à un autre à la volée sans aucune rupture.

Autre avantage du NDI, les sources et les récepteurs ne doivent pas forcément se trouver sur le même réseau local. Il est possible de passer à travers des sous-réseaux (subnets) et même à travers un routeur pour des accès à distance entre deux lieux physiquement distants de plusieurs centaines de kilomètres.

Le NDI est utilisé pour la production live d’événements tels que les conférences, la gestion des grands écrans dans un stade ou encore le e-sport plus récemment.

Le NDI se développe dans d’autres environnements

Un flux NDI se lit depuis n’importe quel point du réseau : depuis un récepteur NDI ou une régie principalement. Mais également depuis tout appareil connecté capable de lire un flux vidéo. Il lui faut pour cela une application équipée du codec NDI. De telles applications existent pour tous les systèmes d’exploitation, et même sur des appareils très grand public comme les smartphones ou encore le boîtier Apple TV.

Grâce à son débit mesuré sur le réseau, en filaire comme en WiFi, le NDI se développe de plus en plus. Il est l’antithèse du SDVoE avec lequel il est complémentaire. Le SDVoE plutôt axé sur la qualité sans compression nécessite de très hauts débits et une infrastructure réseau solide. En dehors de la production live, le NDI pourrait très bien être utilisé dans d’autres environnements : affichage dynamique, médical, résidentiel, gaming, réalité augmentée…

L’avenir du NDI

Voici quelques tendances et des pistes de développements qui permettent d’entrevoir vers où se dirige le codec NDI.

• Qualité visuelle accrue – NDI 6 a introduit la prise en charge native du HDR et une profondeur de couleur 10 bits, en faveur d’une meilleure qualité d’image. Il est probable que les futures versions de NDI continueront à améliorer la qualité d’image, en supportant des résolutions plus élevées, des fréquences d’images plus rapides et peut-être les HDR dynamiques tels que le Dolby Vision.

• Connectivité étendue & cloud – L’ajout de l’utilitaire NDI Bridge avec le NDI 6 démontre l’importance de la connectivité WAN pour les productions à distance. Les futures versions de NDI pourront améliorer la connectivité WAN, en partiuclier la sécurité et la connexion aux plateformes cloud les plus utilisées.

• Adoption plus large – Avec des millions d’utilisateurs dans le monde et une adoption croissante dans le monde du broadcast, NDI est en passe de devenir le standard de l’industrie pour la production vidéo sur IP. La simplicité d’utilisation et l’interopérabilité devraient attirer encore plus d’utilisateurs et de fabricants d’appareils à l’avenir.

En résumé, l’avenir de NDI semble prometteur, grâce à des améliorations continues en termes de qualité visuelle, de connectivité, de collaboration à distance et de nouvelles applications. L’accès simple au codec, parfois à travers des solutions gratuites, est un atout majeur. NDI fait partie des acteurs principaux de l’AVoIP pour la production et la diffusion vidéo. Peut-être le sera-t-il aussi dans d’autres domaines de l’audiovisuel.

Sources :

• NewTek NDI
• Protocole NDI (Wikipedia)
• Débits NDI

21 novembre 2024