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As tendências em broadcast. A indústria evoluindo para IP e 4K – Terceira parte

Nº 143 – Julho 2014

Por João Martins em Las Vegas

REPORTAGEM

Nesta terceira e última parte da análise da NAB 2014, realizada em primeira pessoa, apresentaremos as principais novidades dos sistemas AVB, soluções FPGA, sistemas WAN, HDBase-T, tendências do mercado e evolução tecnológica.

Regressando nesta edição da Revista da SET aos sistemas AVB, a demonstração que vimos foi no estande da empresa inglesa TSL Products, promovia uma solução de infraestrutura Audio/Video- -sobre-IP que, no entanto, também se restringia basicamente à monitorização áudio, para já.
Apesar dos esforços que a holandesa Axon faz para promover a tecnologia AVB para infraestruturas broadcast – sendo que Jan Eveleens, CEO da Axon é justamente quem está à frente do grupo de trabalho do padrão AVB em termos de implementação vídeo – ainda não foi este ano que vimos soluções disponíveis comercialmente. Tal como Jan Eveleens explicava, o trabalho da norma AVB no que diz respeito a vídeo está agora a ser concluído, integrando nomeadamente a “paquetização” de sinais SDI nas redes e respectivos esquemas de sincronização de sinais, deixando prever que, para o próximo ano, fiquem disponíveis finalmente os primeiros componentes que permitirão à indústria experimentar os benefícios de uma abordagem baseada num padrão aberto.
Por isso, resta para já o áudio, onde os trabalhos estão mais avançados e a demonstração da TSL, com vasta experiência em integração de sistemas, deixou bem claro o que é possível para já, com uma solução de monitorização áudio AVB directamente ligada à gama de comutadores Managed Ethernet Switches que a TSL criou, para transporte de sinais sincronizados sobre redes IP. A demonstração incluía ainda a ligação de câmeras sobre Ethernet, utilizando o sistema Stagebox, desenvolvido pela BBC e já implementado numa unidade de conversão fabricada pela empresa Bluebell Opticom. Esta implementação se baseia no trabalho desenvolvido pela BBC e outros parceiros desde 2007 no âmbito do padrão SMPTE 2022-5/6 para distribuição de vídeo SDI sem compressão para contribuição e distribuição sobre redes IP.
Áudio/Vídeo-sobre-IP e os padrões resultantes, tal como AVB, AES67, Ravenna, Stagebox e SMPTE 2022, estão a revolucionar o broadcasting”, explica Chris Exelby, director geral da TSL Products. “Esta tecnologia abre a possibilidade de base todo o transporte de sinais de um feixe de dados broadcast sobre IP, permitindo produções mais simples e económicas. A TSL está entusiasmada por estar na liderança desta tecnologia emergente à medida que começamos a criar o nosso portfólio de soluções Audio/Video-sobre-IP para demonstrar aos broadcasters as possibilidades da tecnologia à medida que as suas instalações migram para redes”.
Na demonstração efectuada no NAB 2014 a TSL Products mostrava as suas novas unidades de monitorização de áudio PAM1 AVB e PAM2 AVB como parte de uma rede Áudio/Video-sobre-IP demonstration, com os comutadores que a empresa desenvolveu em colaboração com a empresa inglesa A.R.G ElectroDesign (ARG), com o controle da solução a cargo do software TallyMan da TSL. A nova gama de comutadores Gigabit Ethernet Axius da TSL garante a sincronização PTP (Precision Time Protocol, baseada em IEEE 1588), com suporte ao padrão AVB mas que serão adequadas igualmente a aplicações AES67, Ravenna e Stagebox.
Claramente estamos dando os primeiros passos, estando tudo ainda muito dependente, por um lado, da evolução da norma AVB para integrar já protocolos em Layer 3 (atualmente é uma implementação exclusivamente Layer 2 e, como tal, restrita a aplicações LAN), por outro, do aparecimento de soluções 10/100 Gigabit Ethernet que permitirão nomeadamente suportar matrizes de comutação de larga escala e o suporte de sinais com larguras de banda ainda mais exigentes, tal como UHD 4K.
Provavelmente a demonstração de tecnologia AVB mais importante esteve no estande dos franceses da intoPIX que, em conjunto com a empresa californiana Macnica Americas, mostraram a primeira implementação em FPGA de uma solução de vídeo 4K com compressão JPEG2000 (a área de especialidade da IntoPIX) diretamente para vídeo sobre IP de acordo com a norma SMPTE2022.
O projecto de referência apresentado combina a experiência da IntoPIX em matéria de compressão JPEG2000 e MPEG2-TS, com a experiência da Macnica em conversão de sinais SDI para Ethernet, usando um chip FPGA Altera Stratix V para converter 4 sinais 3G-SDI sincronizáveis mais até 64 canais de áudio para uma rede 10Gigabit, permitindo assim suportar já vídeo 4K. Por outro lado, esta implementação FPGA foi demonstrada também numa implementação AVB no estande da Altera e da IntoPIX, criando assim uma plataforma IEEE1722 Ethernet AVB (Audio Video Bridging) sobre FPGA que o mercado poderá agora utilizar para trazer produtos para o mercado. Estes sistemas AVB IP-core (um para 10GE e outro para 1GE) ficarão disponíveis tanto nos FPGA da Altera como da Xilinx, para desenvolvimento no terceiro trimestre de 2014 e para produção em 2015.

Riedel em WAN
Durante o NAB 2014, a Riedel Communications veio precisamente mostrar como as suas soluções de redes de comunicação com suporte de transmissão de vídeo, áudio, dados e intercomunicação em tempo real ganham um novo patamar de aplicações com a implementação da nova arquitectura MediorNet 2.0, a actualização que foi apresentada nesta edição da feira.
Com esta evolução do seu sistema de rede em fibra- óptica MediorNet, a Riedel passou a suportar a integração de funcionalidades completas de matriz de encaminhamento de sinais, suporte para o protocolo aberto de controlo EMBER+ (proposto pela Lawo) e integração avançada de outros protocolos de comunicação e controle com outros equipamentos de marcas de referência na indústria, tal como a Studer e Grass Valley.

A Axon tinha a única demonstração de vídeo sobre redes AVB da NAB 2014. No entanto a empresa holandesa confirma que todos os componentes numa solução deste tipo só estarão prontos em 2015

A Axon tinha a única demonstração de vídeo sobre redes AVB da NAB 2014. No entanto a empresa holandesa confirma que todos os componentes numa solução deste tipo só estarão prontos em 2015

Na prática, a evolução MediorNet 2.0 acrescenta uma alternativa funcional às matrizes de vídeo convencionais, ao incorporar diretamente capacidades de encaminhamento (routing) diretamente no processador central MediorNet, simplesmente através de uma atualização de firmware. O benefício mais importante desta funcionalidade resulta na redução de custos operacionais, reduzindo o volume e complexidade da cablagem necessária para o transporte de sinais de vídeo e áudio em grandes produções. A capacidade de comutação de vídeo integrada no sistema Medior- Net 2.0 permite encaminhar sinais de uma fonte para qualquer destino da rede com um delay de menos de 40 milissegundos, juntamente com o reencaminhamento de até 1000 ligações em menos de um segundo – ideal para a reconfiguração de sistemas para diferentes produções. Tudo controlado via software, com interface drag-and-drop, permitindo guardar configurações e ativar ou eliminar múltiplas ligações de uma só vez, nomeadamente com suporte para até 65.000 pontos de cruzamento com o protocolo ProBel.
Ao mesmo tempo, a nova versão MediorNet 2.0 introduz compatibilidade com o protocolo Studer A-Link, permitindo que um sistema MediorNet Modular possa agir como uma matriz de áudio descentralizada de grande dimensão, com interfaces totalmente redundantes. Entre muitos outros melhoramentos, o suporte MediorNet para o protocolo de controlo EMBER+ permite também alargar a integração de sistemas de múltiplas marcas que estão adoptando este sistema de controle. As capacidades desta solução da Riedel são entretanto expandidas com a introdução do novo roteador de fibra MediorNet MetroN Core Router, contido numa simples unidade de 2U, mas que permitira alargar a abordagem de rede para a distribuição de sinais, oferecendo uma capacidade de 640-Gbytes em tempo real, distribuída sobre 64 portas Ethernet 10G. Este novo módulo permitirá responder a aplicações ainda mais exigentes sem preocupações com as limitações de largura de banda, uma vez que se torna possível trabalhar com até 6 sinais HD-SDI por cada porta Ethernet 10 Gigabit.
Na apresentação destas novidades, vimos o próprio Thomas Riedel, CEO e fundador da empresa explicando o conceito num diagrama que foi desenhando e onde realçou que, graças a esta evolução da plataforma MediorNet, se torna possível alargar o âmbito de aplicações a soluções de áudio e vídeo em redes WAN (de área alargada), interligando os diferentes módulos que constituem o ecossistema da Riedel.
A tecnologia de streaming de vídeo incorporada na solução MediorNet permite ganhar maior mobilidade em ambientes de produção para televisão em direto, integrando estúdios, locais de eventos e unidades móveis. As capacidades WAN integradas na rede em tempo real permitem reduzir a complexidade destas aplicações, assegurando uma solução integrada de distribuição de sinais que agora combina transporte, encaminhamento, processamento e conversão de sinais.
A solução suporta nomeadamente correção de erros FEC (forward error correction), gestão de retransmissão RTM e gestão dinâmica de cadência de dados (DBRM), para além do protocolo COTP (Code One Transport Protocol) usado pelos codificadores e descodificadores H.264 MediorNet que asseguram igualmente a possibilidade de usar acessos públicos à Internet para criar ligações ponto-a-ponto de vídeo e áudio.

A nova Blackmagic Studio Camera vem mudar tudo no que diz respeito ao que associamos a operações em estúdio. Basicamente é uma gigantesca tela de 10” com ligações 12G em fibra e suporte para objetivas B4. Para já disponível em versão HD, vai existir uma versão 4K.

A perspectiva HDBase-T
Tendo acompanhado a evolução da iniciativa da HDBaseT Alliance, uma iniciativa que visa substituir as múltiplas ligações e interfaces de vídeo, áudio, dados e controle usando simplesmente cabos Cat-5/Cat-6, já com suporte de alimentação até 100 watts, tudo no mesmo cabo, não esperávamos ver um estande desta tecnologia a ser promovido no NAB 2014. É curioso como de uma proposta de tecnologia basicamente de consumo evoluiu sucessivamente para adopção generalizada no mercado de integração de sistemas e agora começa a ser notada noutros âmbitos de aplicação. Inicialmente, a proposta HDBase-T tratava essencialmente de substituir as ligações HDMI e todos os cabos de áudio, vídeo, corrente e comandos remotos, por uma única ligação que usa cabo de rede, embora não tendo uma implementação feita sobre Ethernet (é um sistema proprietário, que usa um chip implementado até agora pela empresa Valens Semiconductor que, no entanto, pode transportar dados Ethernet 10/100Mbps no mesmo cabo).
Na NAB 2014, a aliança HDBase-T veio basicamente demonstrar como a tecnologia constitui uma solução ideal para suportar a evolução da electrónica de consumo para sinais 4K, embora os responsáveis da Valens Semiconductor nos tenham confessado que está no horizonte daquela empresa levar a tecnologia também para um âmbito profissional, com uma implementação que possa suportar múltiplos canais de vídeo e áudio.
Na feira, o estande da HDBaseT Alliance servia para mostrar outras implementações práticas da tecnologia, tal como os extensores MuxLab HD-SDI que permitem levar sinais HD-SDI até 100 metros, oferecendo ponto, incluindo o suporte de sinais 4K.
Outra empresa que mostrava aplicações profissionais da tecnologia era a tvONE, com o seu sistema de processamento CORIOmaster mini, uma solução compacta para alimentar instalações de videowall até 4K. O sucesso da tecnologia HDBaseT, presente em telas, projetos e receptores AV e sistemas de distribuição de mais de 90 fabricantes, permite que mesmo as estações de televisão já não possam ignorar a necessidade de criar soluções compatíveis. E ter uma ligação que usa cabosCat-5 que é capaz de transmitir sinais DVI, DisplayPort ou HDMI ou mesmo SDI a grandes distâncias é seguramente útil.
Bastava passar pelos estandes da Extron, Kramer e Gefen, marcas que os profissionais de AV se habituaram a reconhecer como fornecedores de referência em soluções de distribuição de sinais AV, para ver como o sucesso da tecnologia HDBaseT é incontornável. A Kramer era outra das marcas que mostrava soluções capazes de fazer a ponte entre sinais HD-SDI e sistemas HDBaseT.

A Macom (ex-MindSpeed) mostrava já uma gama de soluções em chip para processamento de vídeo SDI a 12Gbps. Claramente, para suporte de soluções 4K, as soluções 12G-SDI são uma melhor alternativa do que ter quatro conectores 3G-SDI

O fato de fabricantes de projetores como a Christie terem aderido à HDBaseT Alliance e terem já anunciado que integrarão estes interfaces nos seus projectores – à semelhança do que já havia sido feito pela Panasonic – é também significativo, sobretudo numa altura em que são necessárias soluções para distribuir sinais 4K.
Precisamente com esse objetivo, a Gefen apresentou no NAB 2014 um novo extensor capaz de levar sinais UHD 4K até 100 metros de distância. O equipamento é o Gefen ToolBox Extender que converte HDMI 2.0 para HDBaseT e vice-versa, ideal para ligar telas em estádios, por exemplo.

Mas ainda há o SDI 12G
Vamos concluir esta reportagem de tendências do NAB 2014 com uma análise de outros produtos 4K ali apresentados e que nos levantam uma série de outras questões relevantes sobre esta tecnologia.
Enquanto até aqui temos olhado com atenção para o mundo das redes, sistemas sobre IP e mesmo implementações proprietárias sobre rede, a verdade é que a indústria broadcast parece estar decidida a não abandonar tão cedo o padrão digital série (SDI). E curiosamente, essa determinação foi mais visível, tal como já havia acontecido no ano passado, no estande da Blackmagic – a empresa que mais surpresas continua a apresentar, causando verdadeiros terramotos na indústria. E a principal razão para termos que conviver por mais tempo ainda com interfaces SDI prende-se com o fato de esse ser o interface preferido para a nova geração de câmaras 4K que vimos aparecer este ano. Começando pela nova câmera 4K da Panasonic, a prometida VariCam modular que expande o conceito de sistemas AVC-ULTRA, com um bloco de sensor MOS super 35mm e que usa o mesmo módulo de gravação que suporta a outra nova VariCam de sensor de 2/3”, desenhada para captação HD 1080p até 240fps, ambas usam interfaces 3G-HD-SDI (x4), com HD-SDI para monitorização convertida do sinal 4K. Os dois novos modelos, VariCam 35 e VariCam HS usam obviamente interfaces 3G-SDI e, na versão 4K, a saída do sinal 4K é feita diretamente para alimentar o módulo de gravação AUVREC1 da própria Panasonic que grava em AVC-Ultra e ProRes 422 (HQ) e 4444 em cartões P2, estando previsto um gravador docável V-Raw, produzido pela Codex Digital, para permitir gravar 4K sem compressão até 120fps.
Igualmente significativo foi o fato da Panasonic ter lançado novos monitores LED LCD de 98” e 84” para complementar a produção em 4K, modelos TH -98LQ70 e TH-84LQ70, respectivamente, ambos com interfaces quad 3G-SDI.
Como é fácil constatar nas configurações que a própria Sony vem demonstrando com as suas câmeras 4K F55 e F65, para adaptarmos estas câmeras a uma produção de televisão 4K com multi-câmera, as ligações quádruplas 3G-SDI são tudo menos convenientes, criando um autêntico “ouriço” à volta das mesmas.
Por isso mesmo, a Blackmagic – que já no ano passado havia demonstrado soluções 6G-SDI, permitindo reduzir as ligações a dois cabos – apressou-se agora a implementar as soluções integradas da Macom para trazer novos chips 12G-SDI para o mercado. A Macom é uma empresa especializada em circuitos integrados para sinais de radiofrequência (anteriormente conhecida como M/ACOM Technology Solutions, derivada do nome Microwave Associates) que entrou forte nesta área ao adquirir recentemente a MindSpeed, a empresa de semicondutores que trabalhava com a Blackmagic e muitos outros fabricantes da indústria broadcast e vídeo profissional.
Na NAB 2014 fomos encontrar o estande da Macom, onde eram demonstrados os diversos sistemas de desenvolvimento para soluções 12G-SDI, assim como vários exemplos de produtos já terminados – como os da Blackmagic Design – permitindo assim transmitir sinais 4K60P num único cabo coaxial ou fibra-óptica. Depois de vermos estas demonstrações, percebemos rapidamente o motivo pelo qual a empresa de Grant Petty renovou completamente a sua oferta de soluções na NAB 2014, sendo agora capaz de oferecer soluções completas de produção para 4K, com a simplicidade com que, há dois anos, se trabalha HD 1080p, com uma única ligação 3G-SDI.
Ao todo, a Macom apresentou seis novos produtos 12G-SDI, incluindo já equalizadores de vídeo e sistemas de sincronismo, tendo os responsáveis da empresa confirmado que estas soluções estarão disponíveis rapidamente a preços equivalentes ao que custavam as soluções 3G no ano passado, em bem menos do que aquilo que custavam os chips SDI originais nos anos noventa. E assim se percebe que a Blackmagic Design tenha conseguido apresentar duas câmeras revolucionárias na NAB 2014, começando pela nova Blackmagic URSA, para produção de cinema digital, com um incrível monitor de 10” polegadas integrado, um sensor Super 35 4K e gravação integrada em modo RAW e Apple ProRes ao mesmo tempo. Nesta câmera de formato “ENG” o sensor e a montagem de objetiva podem ser alteradas, de montagem EF e PL para um sensor broadcast com montagem B4. Com preços a começar em menos 6000 dólares.
A outra câmera, quanto a nós ainda mais surpreendente, é a nova Blackmagic Studio Camera, que parte de um desenho semelhante ao da anterior câmera original da marca, criando um sistema optimizado para produção em direto desde 1080p até Ultra HD 4K, com preços a começar nos 2000 dólares. Esta Blackmagic Studio Camera é basicamente uma câmera “simplificada” que praticamente se resume a um gigantesco monitor a cores de 10”, interfaces de ligações e suporte de objetiva. Usa uma montagem MFT (Micro Four Thirds) com a possibilidade de se instalar um adaptador de objetivas B4, tem interfaces diretos de fibra-óptica 12G-SDI que transporta igualmente áudio embebido, talkback, tally e comandos remotos.

Até a RED, a famosa marca que mudou o cinema digital, aposta agora na televisão 4K. E porque não? Afinal de contas, é só uma questão de reconfigurar as câmaras com novas opções. Na NAB 2014 víamos já um sistema de produção completo em 4K no estande da marca

O modelo Ultra HD 4K com um sensor próprio que estará disponível mais tarde, estando para já apenas confirmado o suporte de 30 fps e não de 60, o que será provavelmente repensado antes do lançamento. Quanto a nós, estas duas câmeras vão alterar para sempre a forma como as operações de televisão se olha para as câmeras. Ainda por cima porque a Blackmagic anunciou uma série de produtos complementares 12G que vão desde a poderosa solução de mistura ATEM 2 M/E Production Studio 4K até ao novo processador Teranex Express – o primeiro no mundo a oferecer conversão ascendente e descendente de sinais SD, HD e Ultra HD 60fps, com ligações 12G-SDI, 6G-SDI, 3G-SDI, HD-SDI e SD-SDI e com todos os algoritmos de alta qualidade da Teranex. A preços simplesmente arrasadores, percebe-se porque a Blackmagic foi a empresa que maior volume de visitantes recebeu na NAB 2014.
Mas as propostas de câmeras 4K não ficaram por aqui e a Blackmagic passou a ter um rival de peso às suas propostas, com o lançamento da nova CION por parte da AJA Video Systems. A CION é uma câmera profissional de montagem PL que irá seguramente causar calafrios a muitos fabricantes, apresentando-se com um sistema de captação de alta qualidade, num formato altamente ergonómico, pensado em todos os pormenores, neste caso optimizada para gravação em Apple ProRes até 12-bit 444, comunicando o sinal RAW do sensor para fora (até 120 fps) através de quatro ligações 3G-SDI.
Uma das inovações mais importantes da CION – entre as muitas que justificam obviamente uma análise cuidada – está a inclusão de um interface Thunderbolt 2 (20Gbps), o que permite fazer transferência direta dos arquivos 4K gravados nas memórias AJA Pak SSD, assim como transmitir diretamente o sinal RAW até 4K 30 fps para um dispositivo Thunderbolt externo – que pode ser um simples MacBook Pro.
Esta câmera da AJA, em conjunto com as soluções Corvid e Kona da marca, vêm demonstrar de forma clara que a televisão pode ser mesmo em 4K, e será mais rapidamente e de forma mais económica do que se pensava.