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Étiquette : SDVoE

  • [Dossier] Quels sont les différents formats et codecs pour la vidéo sur IP ?

    [Dossier] Quels sont les différents formats et codecs pour la vidéo sur IP ?

    [Dossier] Comment fonctionne la vidéo sur IP ?

    La transmission via le réseau informatique est la dernière évolution en date des liaisons audiovisuelles câblées. C’est une révolution qui va petit à petit s’installer pour, peut-être, remplacer à terme tout autre type de liaison. Dans un monde futur idéal, les appareils seront reliés entre eux uniquement via des prises RJ45 ou des fibres optiques. Aujourd’hui, il est encore nécessaire de transformer les liaisons physiques en flux réseau. Cela passe par différentes méthodes de compression concurrentes.

    Point à point ou multi points ?

    Prenons par un exemple un signal audio/vidéo en sortie d’une source HDMI ou DisplayPort. Si l’on souhaite transporter ce signal sur plusieurs dizaines de mètres pour pouvoir le distribuer, il faut changer de câble. Comme nous l’avons déjà vu à travers différents articles, les signaux HDMI et DisplayPort sont très fragiles : ils nécessitent des cordons qui ne mesurent pas plus de 7-8 mètres.

    Le HDBaseT est la solution alternative la plus accessible en terme de budget et de facilité de mise en œuvre. Un extendeur, composé d’un émetteur et d’un récepteur, et un cordon réseau Catégorie 6 entre les deux : le tour est joué. La 4K est supportée, même si elle est compressée. On peut atteindre 30 à 40 mètres de distance entre la source et le diffuseur.

    La vraie limite du HDBaseT, c’est son fonctionnement point à point. La liaison est forcément directe entre l’émetteur et le récepteur. Il est possible de passer par une matrice HDBaseT pour gérer la distribution. Ce qui implique une centralisation.

    Au contraire du HDBaseT, la vidéo sur IP est décentralisée et multi points. Ce sont deux avantages majeurs qui font toute la force de cette technologie. En résumé, HDBaseT et AVoIP ne s’opposent pas : ils se complètent selon les besoins.

    Un exemple d’encodeur HDMI/SDI vers IP chez Theatrixx utilisant le codec H.264/AVC. Il y a d’un côté les entrées vidéo, de l’autre la prise RJ45 pour la liaison au réseau.

    Codec : codage et décodage

    Pour transformer un signal HDMI ou DisplayPort en AVoIP, il faut aussi un extendeur : un émetteur côté source, un récepteur côté diffuseur. Sauf qu’ici, ils changent de nom. On parle d’encodeur (émetteur) et de décodeur (récepteur). L’encodeur transforme le signal HDMI en un flux IP. Le décodeur fait le contraire.

    Il existe différentes solutions logicielles pour encoder et décoder un signal audio/vidéo. On les appelle des codecs, pour COdeur/DECodeur. Le boîtier émetteur/encodeur reçoit une source physique en entrée. Son signal passe par le codec pour être transformer en flux IP. Dans l’autre sens, le récepteur/décodeur reçoit le flux et il le décode pour le délivrer sur sa sortie HDMI ou DisplayPort.

    Comme on parle de flux IP sur un réseau informatique, les boîtiers types extenders encodeur/décodeur peuvent être remplacés par des éléments réseaux. C’est-à-dire qu’un PC peut être un encodeur pour diffuser un flux à travers sa prise réseau. A l’inverse, un moniteur connecté au réseau peut être capable de recevoir et de décoder directement un flux IP pour l’afficher.

    La solution AVoIP Christie Terra utilise le codec SDVoE. Le schéma ci-dessus illustre la communication entre encodeurs et décodeurs à travers un switch réseau.

    Matriçage virtuel via le réseau informatique

    Entre un émetteur et un récepteur HDBaseT, il n’y a qu’un câble sans aucun autre appareil sur leur chemin. Ou éventuellement une matrice de distribution.

    Entre un encodeur et un décodeur AVoIP, il y a un câblage réseau classique. Il peut donc y avoir des switch et un routeur sur le chemin. Ce sont justement eux qui vont jouer le rôle de matrice. Dans le cas de la vidéo sur IP, la matrice est infinie : un signal encodé peut être réceptionné par des dizaines et des dizaines de décodeurs. Et chaque décodeur a potentiellement accès à tous les flux AVoIP qui se promènent sur le réseau.

    Le switch réseau doit être « programmable ». Ceci afin de lui indiquer justement les routes à mettre en place pour ne pas surcharger inutilement le réseau en envoyant des flux vers des appareils n’ayant rien demandé. Les switch réseau de niveau L2/L3 en sont capables. C’est-à-dire des produits assez courants que l’on trouve chez tous les grands fabricants.

    Les différents codecs AVoIP actuels

    Comme dans tous les domaines du monde de la technologie, il n’y a pas qu’une seule solution logicielle. Ce serait trop facile. Il existe différents codecs, concurrents et incompatibles entre eux.

    Voici les principaux codecs actuels :

    Il n’est pas possible de dire qu’un codec est meilleur qu’un autre. Il n’y a donc pas de solution miracle à ce jour. L’appel à tel ou tel codec va dépendre de leurs différentes caractéristiques. Un fabricant va choisir de développer une gamme autour d’un seul codec qu’il aura sélectionné selon ses besoins.

    Les données caractérisant chaque codec sont les suivantes :

    • Résolution : de la HD à la 8K avec ou sans HDR
    • Espace colorimétrique (chroma subsampling) : 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4
    • Taux de compression, compression avec ou sans perte
    • Latence
    • Débit nécessaire : Gigabit, 10GbE, fibre optique 20/40GbE
    • Débit adaptatif selon la bande passante disponible
    • Consommation électrique, complexité des composants, mémoire RAM nécessaire…
    • Standardisation SMPTE, ITU, …
    • Licence payante ou gratuite

    Enfin, certains fabricants développent leurs propres codecs basés sur les solutions existantes. Cela rend leurs produits totalement propriétaire. Alors qu’un encodeur AV1, par exemple, est compatible avec le décodeur AV1 de n’importe quel autre fabricant.

    Les futurs codecs AVoIP : VVC, EVC, LCEVC

    Certains de ces codecs sont déjà ancien car ils ont nécessité de longues années de développement avant de parvenir à une standardisation. C’est le cas des H.264 et H.265 par exemple. Le VVC en est une évolution, il devrait d’ailleurs s’appeler H.266 lors de sa disponibilité à la fin de l’année 2020. Le MPEG-5 est l’un de ses futurs concurrents, avec différentes déclinaisons appelées EVC et LCEVC.

    L’objectif de ces nouveaux codecs est avant tout de réduire la bande passante nécessaire sans impacter la qualité du flux vidéo. Le MPEG-5 annonce 30% de compression en plus pour un résultat identique au H.265.

    Cependant, ces avancées technologiques s’accompagnent souvent de puissance de calcul en augmentation. Ce qui augmente mécaniquement la qualité et la quantité des composants, et ainsi le tarif final.

    En conclusion, chaque fabricant sélectionnera toujours le codec présentant la meilleure combinaison qualité/latence/consommation/etc. à ses yeux. Ce qui contribue au développement de solutions concurrentes pour encore longtemps. Ne choisissez pas un codec en particulier, mais la solution répondant à vos besoins de distribution video sur IP.

    Sources :

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  • [Dossier] 3 solutions modernes pour distribuer du HDMI

    [Dossier] 3 solutions modernes pour distribuer du HDMI

    [Dossier] 3 solutions modernes pour distribuer du HDMI

    La norme HDMI existe depuis presque 15 ans. Il est omniprésent dans tous les domaines qui font appel à l’audio/vidéo. Son ennemi ? Ce sont les grandes longueurs de câbles. Cela est d’autant plus problématique lorsque l’on distribue le signal vers plusieurs diffuseurs. Il existe aujourd’hui trois solutions parfaitement efficaces pour contourner ce problème : le HDMI optique, le HDBaseT et l’AV sur IP.

    La meilleure solution pour distribuer du HDMI, c’est de supprimer le câble HDMI ! Bien sûr, les équipements conservent en entrée ou en sortie des connecteurs HDMI. C’est donc entre les connecteurs qu’il faut changer quelque chose. D’autres types de câbles peuvent être utilités, c’est ce que nous allons voir.

    La fibre optique

    La première idée est de remplacer les 19 petits fils qui constituent un câble HMDI par une fibre optique. Ce type de liaison est parfait pour les débits importants sur de grandes longueurs.

    Opticis est l’un des spécialistes de ce domaine. La marque propose des câbles HDMI de 10 à 150 mètres. Le convertisseur optique est intégré dans les prises HDMI.

    Cette solution est idéale lorsqu’on a bien sûr la possibilité de tirer le câble de bout en bout, via des gaines existantes par exemple.

    Si l’on souhaite distribuer le HDMI de plusieurs sources vers plusieurs afficheurs en optique, il est toujours nécessaire d’utiliser une matrice HDMI classique.

    distribution HDMI optique

    En bleu : les câbles HDMI optique 

    Le HDBaseT

    Le passage d’une fibre optique n’est pas toujours forcément possible. Alors qu’un câble réseau a la chance de souvent être déjà présent. Il est d’ailleurs imposé dans le résidentiel grâce à la norme NFC15-100. Il est également largement utilisé dans les environnements professionnels où les intégrateurs pourront en utiliser ou en faire installer facilement.

    On peut faire passer le contenu des 19 fils d’un cordon HDMI sur les quatre paires d’un câble réseau ! Pour cela, un boîtier intermédiaire est nécessaire à chaque extrémité. Il transforme le HDMI en signal normalisé HDBaseT du côté de la source. Le second boîtier fait le contraire du côté de l’afficheur.

    Les longueurs peuvent avoisinerles 100 mètres sans perte. Plus le signal est complexe, moins la longueur atteignable sera importante.

    Il existe des matrices HDBaseT, qui disposent d’entrées et/ou de sorties dans ce format. Dans ce cas, on économise la conversion HDMI au niveau de la matrice, on reste en HDBaseT de bout en bout.

    distribution HDMI HDBaseT

    En noir : les câbles réseau point à point pour le HDBaseT

    L’Audio/Vidéo sur réseau informatique

    AV-over-IP

    Cette fois-ci, on ne fait pas que transporter un signal HDMI sur un type de câble différent, on transforme le signal HDMI. On l’encode en un signal informatique afin qu’il puisse transiter à travers le réseau. C’est exactement la même opération qu’effectue une caméra de surveillance IP : son image est transformée en un flux informatique visible depuis n’importe où sur le réseau.

    Cela signifie qu’une fois le signal HDMI transformé en un flux informatique, en H.264 ou H.265 par exemple, il est prêt à traverser n’importe quel équipement informatique. Il n’y a théoriquement plus de limite de distance.

    Ce flux transite à travers le réseau et les switch Ethernet. A l’arrivée, un décodeur va le retransformer en un signal HDMI.

    En AV-over-IP, il n’y a plus besoin de matrice. Le nombre de sources et d’afficheurs sont illimités, tant que le switch réseau est assez dimensionné pour laisser transiter tous les flux. C’est le switch réseau qui joue le rôle de matrice vidéo virtuelle.

    Parallèlement, n’importe quel équipement informatique tel qu’un PC ou une tablette peut afficher un flux HDMI sur IP. Chaque flux a en effet une adresse IP qu’il suffit de taper dans un lecteur vidéo type VLC pour pouvoir le lire.

    distribution HDMI AV-over-IP

    En vert : les câbles Ethernet pour le réseau AV-over-IP

    La norme SDVoE

    L’AV-over-IP est une technologie, mais ce n’est pas une norme. Un encodeur de telle marque ne sera pas forcément compatible avec le décodeur d’une autre. Même si la technologie s’améliore rapidement, l’AV-over-IP n’est pas exempt de défauts. Latence et artefacts ont pu ralentir l’adoption de l’AV-over-IP jusqu’ici. Il faut également noter que certaines solutions imposent l’utilisation de telle ou telle référence précise de switch réseau.

    SDVoE Alliance

    Certaines entreprises majeures de l’AV professionnel ont donc décidé de se rassembler autour d’une norme dans ce domaine. C’est ainsi qu’est née la norme SDVoE. Elle est poussée principalement par six sociétés fondatrices : Aquantia, Christie, Netgear, Semtech, Sony et ZeeVee.

    L’objectif du SDVoE est de standardiser aussi bien le software que les composants afin d’assurer un fonctionnement stable et sans latence, et ce avec quasiment n’importe quel switch réseau du marché.

    Vers la disparition du câble HDMI ?

    Les solutions toutes aussi performantes que pratiques pour transporter et distribuer un signal HDMI se sont multipliées. Si bien que l’on se demande pourquoi les câbles HMDI en cuivre classique existent encore ?

    Pour de courtes distances, le câble HDMI traditionnel reste tout indiqué et financièrement plus intéressant. Mais dès que l’on veut aller « plus loin », l’alternative s’impose.

    Elle va de toute façon s’imposer de plus en plus. On trouve déjà des amplificateurs home cinema, des écrans et des vidéoprojecteurs avec prise HDBaseT. Bientôt, certaines sources seront capables de délivrer directement le flux audio/vidéo via leur prise réseau. Et les écrans accepteront par leur prise réseau des flux audio/vidéo provenant d’un encodeur local, comme elles acceptent déjà des flux 4K provenant de Netflix ! Hyper pratique, non ?

    Bonus infographie : distribuer du HDMI

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    infographie distribution HDMI eavs
  • [Dossier] Petit état des lieux du SDVoE, standard de l’AV-over-IP

    [Dossier] Petit état des lieux du SDVoE, standard de l’AV-over-IP

    sdvoe av-over-ip

    Au début, il n’y avait que des câbles vidéo, constitués de multiples petits fils : VGA, DVI et HDMI en tête. Et puis un jour, quelqu’un a eu l’idée d’utiliser un simple câble réseau type Catégorie 5 pour remplacer tout cela et atteindre de grandes longueurs.

    Le câble réseau, un véritable câble audio/vidéo

    Ce fut effectivement une excellente idée. Même si au début, chacun transformait un câble DVI ou HDMI en câble Cat.5 à sa façon. D’ailleurs, pour être précis, au tout début il fallait même deux câbles Cat.5 en parallèle. Puis on est arrivé à faire la même chose avec un seul, mais toujours de façon propriétaire. Résultat : on était tributaire des transmetteurs et des récepteurs d’un seul fabricant, voire d’une gamme bien précise au sein du catalogue d’un même fabricant.

    Et puis est arrivé le HDBaseT, un standard pour la transmission vidéo HD sur un simple câble réseau. Là il devenait possible de mixer émetteurs et récepteurs de différents fabricant puisque c’est un standard. Certains écrans et vidéoprojecteurs professionnels ont même désormais des entrées HDBaseT.

    Le futur de la distribution vidéo HD, 4K et plus, c’est l’AV-over-IP. Nous vous en parlions déjà il y a quelques semaines au sein du dossier que vous pouvez lire ou relire ici : [Dossier] 3 solutions modernes pour distribuer du HDMI.

    Jusqu’ici également, chaque fabricant a créé son AV-over-IP dans son coin, à sa sauce. Inévitablement, un standard devait voir le jour, et c’est justement ce que propose l’alliance SDVoE.

    Software Defined Video over Ethernet

    L’alliance SDVoE a été fondée par six sociétés : Aquantia, Christie, Netgear, Semtech, Sony et ZeeVee. Comme vous le voyez, ce ne sont pas des novices de l’électronique, bien au contraire ! On a donc des acteurs des composants, de l’affichage, du réseau et de la distribution A/V. D’autres les ont déjà rejoint, comme Aurora, Belden, WyreStorm ou Xilinx.

    L’objectif est de créer un standard de diffusion audio/vidéo non plus sur un câble réseau point à point, mais directement à travers le réseau informatique. D’où le terme AV-over-IP. Le signal est encodé dans un format « informatique » afin de pouvoir transiter comme n’importe quelles autres données IP. Il est ensuite décodé au niveau de l’afficheur.

    Pour illustrer le fonctionnement, c’est exactement ce que fait une caméra IP de sécurité : son signal vidéo est converti en un signal informatique lisible depuis n’importe quel ordinateur du réseau. Dans le cas du SDVoE, il faut remplacer la caméra IP par un lecteur Blu-ray ou un lecteur multimédia, et il faut remplacer l’ordinateur par un moniteur ou un vidéoprojecteur. Et vous avez le principe de l’AV-over-IP !

    L’autre différence de taille, c’est le remplacement des matrices audio/vidéo par les switchs réseau : le nombre d’entrées et de sorties est virtuellement illimités. Enfin, si l’on tient compte des limites physiques des machines bien sûr.

    SDVoE Christie Terra

    Le passage au 10 Gigabits Ethernet

    Pour transporter de la 4K, il faut un débit très important. Le SDVoE nécessite donc un réseau informatique 10 Gigabits Ethernet. Les composants réseaux dans ce domaine sont encore rares et coûteux, mais la démocratisation sera rapide. Comme le Gigabit a supplanté le 100 Mbps ces dernières années.

    Si l’on veut transmettre de la 4K en IP via un réseau 1 Gigabit, il faut alors compresser le signal dans un ratio de 20:1. Ce qui est inacceptable en termes de qualité, surtout quand on sait qu’une source HDR ne passera pas dans tous les cas.

    Les avantages du SDVoE sont donc nombreux :

    • milliers d’entrées/milliers de sorties
    • 4K/60Hz 4:4:4 non compressée
    • zéro latence
    • support EDID et HDCP
    • contenu crypté
    • gestion KVM, murs d’images et mosaïques d’images
    • transmission USB, infrarouge, RS232 et Gigabit Ethernet

    On retrouve tous les avantages que l’on connaît avec le HDBaseT, et bien plus encore. Celui-ci n’a pas dit son dernier mot puisqu’un HDBaseT-IP concurrent au SDVoE est en préparation ! Comme dans beaucoup de domaines, on trouve toujours deux grands leaders qui s’affrontent.

    En bref, l’AV-over-IP, c’est pour bientôt. Les contenus en 4K et en 8K sont extrêmement gourmands en débit. Les transformer en données informatiques est déjà une bonne idée. Mais certains pensent que ce n’est que la première étape. La suivante, ce sera la disparition du cuivre pour lequel on arrive aux limites, et qui sera remplacé partout par la fibre optique. Le SDVoE comme le HDBaseT-IP passent aussi bien sur du câble cuivre Catégorie 5/6/7 que de la fibre. A réfléchir pour vos prochains projets de distribution audio/vidéo !

    Plus d’infos : SDVoE

    SDVoE avantages