Tout savoir sur le SMPTE 2110

Ce standard de diffusion sur IP a été officialisé en 2017. Il ne s’est pas encore généralisé mais il remplace petit à petit le SDI dans les applications broadcast principalement. Il a été conçu pour transporter sur le réseau informatique des signaux non compressés et séparés selon leur type. Voici tout ce que vous devez savoir sur le SMPTE 2110.

Qu’est-ce que le SMPTE ?

Tout d’abord, le SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) est un organisme international rassemblant les principaux acteurs de l’audiovisuel côté technique, principalement issus du monde de la TV et du cinéma. Cette association crée les standards utilisés par tous les professionnels pour tout ce qui touche le broadcast, la réalisation de films, le cinéma numérique, la captation sonore ou encore l’imagerie médicale.

Le SMPTE est à l’origine de nombreux standards tels que le fait de diffuser 24 images par seconde au cinéma, les mires de couleur, ou encore le format 35 mm. L’association a publié à ce jour près de 800 standards, seule ou en collaboration avec d’autres organismes tels que l’AES spécialisé uniquement dans le son.

Du SDI au ST 2110

Le format utilisé depuis des dizaines d’années dans le broadcast en général est le SDI. Il repose sur l’usage d’un câble coaxial terminé par des fiches BNC. Il a évolué avec le temps pour supporter des formats vidéo avec une définition de plus en plus élevée. Nous en sommes actuellement au 12G-SDI (4K) et bientôt arrive le 24G-SDI (8K).

Dans un premier temps, le SMPTE a développé le standard 2022-6. Il avait comme fonction principale de transmettre le SDI sur IP, sans aucun autre changement. Pour plus d’efficacité, d’universalité et de capacités d’évolution, il a été décidé d’éclater le standard en plusieurs flux parallèles.

Cela permet tout d’abord de se passer de switch SDI en amont : seuls les switchs informatiques subsistent pour l’aiguillage des flux. Ensuite, la charge sur le réseau en passant du ST 2022-6 au ST 2110 est réduite de 15 à 30%.

Qu’est-ce que le ST 2110 ?

Le ST 2110 édicté par la SMPTE est le standard développé pour poser les bases universelles de la transmission AV sur IP professionnelle. Par ailleurs, ce n’est pas un standard unique mais une suite de standards. Son objectif principal est de spécifier le transport, la synchronisation et la description des flux audio, vidéo et de données associées sur réseau IP.

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La suite comprend sept standards définis de la façon suivante :

SMPTE ST 2110-10 – architecture du système et synchronisation
SMPTE ST 2110-20 – flux vidéo non compressé
SMPTE ST 2110-21 – organise le trafic des flux vidéo non compressés
SMPTE ST 2110-22 – flux vidéo compressé à débit binaire constant
SMPTE ST 2110-30 – flux audio non compressé selon le standard AES67
SMPTE ST 2110-31 – flux audio compressé AES3
SMPTE ST 2110-40 – organise les paquets de données auxiliaires (time code, sous-titrage, etc.)

Tous ces flux sont indépendants. Une source peut être seulement vidéo ou seulement audio. La destination peut recevoir seulement les données auxiliaires par exemple. Le schéma ci-dessous montre les différentes formes que peuvent prendre les flux en ST2110.

Il est important de noter que les flux restent synchronisés grâce à une horloge PTP. Il doit donc y avoir une horloge maîtresse sur le réseau (PTP Grand Master), gérée par le standard spécifique ST2110-10.

Une suite de standards pour une universalité totale

Le ST 2110 achemine et sépare l’image, le son et les données auxiliaires. Cela permet entre autres de simplifier le processus d’ajout de métadonnées telles que les légendes, les sous-titres, le télétexte et le time code. Le traitement de multiples langues est ainsi grandement facilité. Tous les éléments peuvent être transportés séparément et réunis à nouveau au point de terminaison. Indépendants, ils restent à tout moment parfaitement synchronisés.

Du côté de la vidéo, ST 2110 est totalement agnostique face aux formats et aux spécificités existants. Toutes les résolutions sont acceptées, dans tous les espaces colorimétriques, avec ou sans HDR, à 240 Hz ou plus. Le ST 2110-20 est déjà prévu pour accepter des flux vidéo jusqu’à 32K par 32K. Autant dire que ce standard voit très loin vers l’avenir.

En ce qui concerne le son, en reposant sur le standard AES67, le ST2110-30 est rétro compatible avec Dante et Ravenna. Chaque flux peut contenir jusqu’à 8 canaux à 48 kHz sous 24 bits.

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Les avantages du SMPTE 2110

Nous venons de voir les multiples avantages techniques du ST 2110. Ils se traduisent par de nouvelles façons de travailler. C’est tout d’abord la disparition des liaisons SDI point à point remplacées par des liaisons réseau en étoile et en cascade. C’est ensuite la possibilité de combiner de nombreux formats et résolutions dans une même installation.

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En outre, la gestion des systèmes peut être décentralisée, il n’y a plus besoin d’être au plus près des machines. La mise en œuvre se simplifie et les coûts baissent. De plus, il est possible d’utiliser les meilleurs produits de différents fabricants qui deviennent compatibles entre eux grâce aux standards ST 2110.

Enfin, il existe des API pour prendre la main sur le ST 2110. Les développeurs peuvent ainsi créer des interfaces de contrôle et de supervision sur mesure pour gérer le matriçage virtuel. Il est évident qu’il doit être apporté le plus grand soin à la mise en place d’un réseau informatique à 10 Gbps ou plus.

SMPTE vs SDVoE

Le SDVoE est un autre protocole de diffusion AV sur IP destiné à éviter que chaque fabricant développe sa solution propriétaire. De nombreuses sociétés se sont déjà ralliées à ce standard que l’on trouve dans des processeurs, des encodeurs, des écrans et des vidéoprojecteurs.

Le SDVoE utilise un flux unique sur IP transportant l’image, le son, les données et le contrôle. La vidéo n’utilise pas de compression destructrice afin de garantir une qualité de restitution sans perte. C’est donc une solution adaptée aux usages professionnels.

Cependant, avec sa gestion éclatée, le ST 2110 est plus adapté au broadcast avec des flux et des données transitant par de multiples points. Au final, le ST 2110 occupe moins de place sur le réseau que le SDVoE. De plus, il n’est pas limité en termes de format vidéo et de résolution maximale, contrairement au SDVoE.

ST 2110 et SDVoE ne sont pas concurrents : ils s’adressent à des cas d’usage et à des environnements distincts.

Sources :

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