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什么是AV over IP?

  AV over IP代表“基于互联网协议的音视频技术”。本质上来讲,它是通过LAN,WAN或互联网等网络传输来音视频数据。与我们常说的传统的AV环境不同,AV over IP(也称为AV / IP)是指使用标准网络设备来传输和切换视频和音频信号。

  “IP视频”的概念已存在很长时间,从基于互联网的直播或点播视频流,到广电制作中的专业视频传输,IP视频可以说囊括的概念实在广泛。在过去几年中,逐渐采用IP架构来替代传统的AV结构甚为流行,在各个领域的应用中,关于IP分布式也早已被用户接受并推崇。尽管在目前,有些人对于IP在AV环境的应用仍然存在某些方面的抵触,但我们的行业趋势是,对于更多的人来讲,IP早已轻车熟路。

  从基础上讲,AV环境中主要的元素基本没有太多变化。传统的音视频架构主要涉及音视频信号的扩展和转换。 AV架构系统的目标是让用户能够在自己的位置能够看到视频信号,通过声音系统听到语音信息。为此实现这个目的,需要捕捉、移动、切换并显示信号源,更改信号源的用户界面可以是硬件设备上的按钮,这都是基于计算机的技术上的数字接口。

  在两种AV方式中,主要的构架都差不多。在IP方式中,音视频信号发送器变被换成了编码器,音视频信号接收器被变成了解码器,音视频切换器(我们常说的视频矩阵切换器)成为了标准的“IP交换机”,就像我们的电脑在办公室连接一样。

  许多AV产品和服务的目标都是要保证信号源移动和切换时能够获得最佳的视频和声音质量。其他性能因素还包括整个过程中的快速切换能力,低延迟。另外,一些AV设备具备处理操作能力,例如扩展多个信号源并在不同的位置同步获取信号等。更高级一些的处理能力包括实时修改信号源,比如将视频信号从一种类型更改为另一种类型(如DisplayPort到HDMI),裁剪,向上或向下缩放(例如从HD更改为4K或4K到HD),合成(文本叠加或组合多个视频)等等。

  AVIP的方式中,传统AV的结构基本上都继续保留着。唯一的区别是以前音视频信号以基于电路的形式通过一系列盒子和线缆来传输,而现在则像计算机数据网络和IP电话一样,以组包的方式进行传输。

  基本上,IP是一套通过互联网或其他音视频网络管理数据格式的规则。 AV-over-IP技术对音视频数据进行组织,使其符合IP传输的规则。通过IP传输的数据被细分为数据包,每个数据包都包含原始文件的一部分以及其他控制信 息,比如信号源,信号目标以及序列等。

  IP与传统AV不同主要表现在以下方面:IP 提供了更多的可扩展切换的可能,比如更多的端口,功能模块化可扩展性更强,打破了传输距离的障碍,提高了输入与输出的比,超越了本地化的视频标准,与数据和通信的融合更密切,甚至还拥有了更多的视频处理选项。

  企业在逐渐将传统的AV系统转向IP,切换器是其中的一个关键问题。基于电缆、电路的信号技术基本上是一种点对点的技术,视频矩阵切换器既是“目的地”(相对于AV发送器盒子)又是“信号源”(相对于AV接收器盒)。发射器到接收器的所有运作在矩阵切换器中统一进行,并且可以根据视频矩阵切换器可用的端口数量,在任何目标位置使用任何信号源。例如,8x8矩阵切换器可以允许8个信号源在8个目标位置任意使用。

  更先进一些的设备还可以进行信号处理操作。例如,不仅可以在所有输出端进行信号输入,还可以很多输出端显示输入信号。因此,电脑上的PPT演示文稿可以作为信号源,从AV发送器盒路由到视频矩阵切换器,然后切换器可以连接到多个AV接收器盒,同时实时显示PPT内容。

  IP的不同之处在于,连接到IP交换机的信号源数量不再受限制。当物理端口用完时,可以连接到多个IP交换机进行扩展。这意味着您可以更方便地将端口数量进行扩展增加,还可以在不对视频矩阵切换器中心件进行大量改造的情况下继续增加信号源和目的地。

  与传统的硬件模式的连线视频矩阵切换器相比,IP方式中,输入与输出的比率也可以更加个性化、定制化,可以有多路输入但只有几路输出,或者只有几路输入多路输出,当然也可以多路输入和多路输出,而且数量随意。

  信号盒子之间的距离受限是传统AV的另一个掣肘。所有硬件化的数字传输都会收到距离的限制。只需几英尺的短距离直接通过线缆连接就可以,价格也不太贵。一旦传输距离达到几米,延长线的成本就会大幅增加,当电线距离达到数百米时,安装和扩展的成本甚至会高得让用户难以接受。

  基于IP的AV方式可以非常方便地通过铜线和光纤传输。 CAT-5,CAT-6等电缆最大的传输距离可达到100米,但是可以串行切换和重复。您在家中使用Netflix或YouTube观看的视频使用这种基于数据包的切换技术已经相当成熟了。

  因此,IP方式克服了对信号源和目的地的数量的限制,打破传输距离的限制,大幅增加了系统的灵活性。从传统AV转换到IP方式,在功能上不会有任何受限,因为基于IP技术同样保留了所有的功能性要素。

  下图三个主要架构阐述了这一点。 第一种是基于传统的AV切换,后面两种是AV over IP。

  一些基于IP的AV产品使用标准化的分组方式在IP网络上传输,并与IP交换机兼容,有些使用专有技术的组包形式,这些方案也适用于IP网络和标准IP交换机,但与市场上的其他产品不能兼容。

  通常,基于标准的方案都能实现不同厂商产品之间的互联互通。然而,更重要的是,标准的制定是不同利益相关者在平衡了不同技术需求之后在制定出来的,产品在规划和发展上,与单一厂商的产品相比,基于标准化的产品往往提供了更大的基础设施迁移优势。

  当然,不管是组包方式是否基于标准化的协议,都不是绝对系统互联互通性的唯一因素,对一个产品的安全性也并不能起决定性作用。只能表示他支持更广泛的技术。

  一些厂商提供的IP编解码器有很强的专有性,也就是说系统中采用的编解码器只能来自同一厂商,首要原因通常是因为厂商试图为其客户提供有保证规格和性能的产品,使得产品拿来即用,易用性和体验都更加简单。

  有些厂商的编码器则是完全广泛兼容的。换句话说,它们要么使编码器与其他厂商的解码器兼容,要么制作与其他厂商编码器互通的解码器,或者编解码器两者都要兼容。这类产品非常注重互联互通性,也很重视其它众多硬件和软件产品的功能和性能。

  还有一些厂商的产品既支持独立性也支持互联互通。当您从同一厂商处获得编码器和解码器时,它们可提供紧独有系统所有功能和优势。但是,它们还支持您充分利用各种第三方厂商的硬件和软件功能。

  编码器和解码器之间的数据包遵循Internet协议,并且可以在标准IP交换机上切换流媒体,但编码方案(视频的打包)是专有的,并且与标准的编解码器的设备不兼容。如:SDVoE

  从硬件化的AV方式向IP方式转变,其中最大的一个争议就是安全性问题,通常大家都认为IP方式比传统方式引入了更多的安全风险,甚至在一些顶级的高端项目应用中对此也颇有顾虑。其实这是一个误区。

  由于具备更强的灵活性和新的安装选项,教育是AV管理员最佳的盟友。 在IP产品的方方面面,针对AV系统设计的各种组件问题,加密技术无处不在。

  一些产品对控制室信令的编码器和解码器设备进行加密,为防止黑客攻击(包括打开或关闭流媒体,切换正在显示的信号源)提供了安全性保证 。

  另一个安全问题对视频流进行加密的能力。 这确保了如果截取视频流,也不能轻易地对其进行解码和查看。

  在处理互联互通的问题上,有些厂商为使用数字密钥交换或加密的第三方设备提供了支持,例如,绝大多数AV客户都很关注的HDCP。HDCP(高带宽数字内容保护)的目的是在设备之间进行内容传输时,对数字版权内容进行保护。比如,有线或盒或具有HDMI输出的媒体播放器可以播放受保护的HD或4K内容。此类内容已被锁定,只有经过身份认证后才能被兼容HDCP的设备浏览,受保护内容如何扩展,增加,更改或查看都会进行限制。

  虽然一些加密技术是专门为AV专业人员提供安全选项而设计的,但有时也会用于一些简单的降低开放性的问题。一些厂商我了给客户提供有保障的使用体验,可能会选择将其编码器和解码器的兼容性锁定为他们自己的品牌,作为限制其质量保证测试,技术支持和客户服务选项范围的措施,让客户的安装体验和产品使用体验更好。

  (虽然这里显示的是RS-232连接,但这通常与用于发送和接收分组视频组包的网络端口相结合。也可以使用单独的RJ-45端口连接到单独的网络进行命令和控制。)

  在传统的AV系统中大多都是按键式设备,其中诸如信号源切换之类的操作只能在硬件上手动进行,当然这避免了系统不受远程黑客攻击,但不可否认的是也大大限制了系统的便利性和功能性。

  无论是传统的AV还是基于IP的AV,最有用的AV产品,都应该具有命令和控制端口,可以远程控制盒子的操作行为如打开和关闭或切换信号源。例如,当涉及触摸面板或AV处理器时,可以使用某种方式进行远程命令和控制。

  信令控制层可以进行权限、密码或加密等措施保护,无论是传统AV产品还是IP产品的厂商都应承担同样的安全保护责任。

  像流媒体相机这样的私人资产是否会被人为拦截?当然。任何视频或音频输入都可能面临这样的问题,无论视频或音频是基于电路形式的模拟或数字布线,还是在IP网络上基于数据包的形式,在这两种情况下,音视频信号源都可能被破解和访问。

  在保护视频和音频方面,丰富的专业知识和负责任的部署工作是无可替代的。事实上,有些人认为,如果担心某人可能会试图入侵并窥探这些信号源,那么加密分组视频和音频的能力优于传统的基带视频。值得注意的是,IP安全性问题已存在很长时间了,IP数据和电话都经历了多代不断的迭代改进。除了有关IP网络安全和内容加密的信息之外,还有许多知名的安全领域的顾问和专家可以为您提供帮助——无论您的要求是复杂还是简单。

  如何部署IPAV系统,这是一个值得探讨的问题。基于IP的AV系统可以部署在完全独立隔离的网络上,这类网络永远不会与来自其他企业的数据网络或通信网络的数据包共存。或者,在现有的网络上基础设施上进行部署。无论是采用专有网络还是已有的网络设施,都可以在不影响IT网络安全的情况下完成AV系统的实施和部署。如今,在许多企业中,将数据,通信和AV融合使用的能力,往往都成为了AV系统重新安装或部署的一项驱动因素,推动者AV行业的发展。