本文為描述新SMPTE ST 2110:2017“管理型IP網(wǎng)絡(luò)上專業(yè)媒體”標(biāo)準(zhǔn)每個(gè)部分的一些主要技術(shù)特點(diǎn)的系列文章之第一篇。
本文撰寫之時(shí)，SMPTE 2110標(biāo)準(zhǔn)包括多個(gè)部分，未來還將增加。前三部分為：
·ST 2110-10系統(tǒng)定時(shí)和定義
·ST 2110-20不壓縮有效視頻
·ST 2110-30 PCM數(shù)字音頻
在不久的將來將增加關(guān)于視頻流量整形和輔助數(shù)據(jù)的幾個(gè)部分。
要開始此系列文章，ST 2110-10是很好的起點(diǎn)。我們開始定義一系列適用于2110家族中其余標(biāo)準(zhǔn)的公共元素。
特別是ST 2110-10定義傳輸層協(xié)議、數(shù)據(jù)報(bào)尺寸限制、會話描述協(xié)議要求和時(shí)鐘及它們的定時(shí)關(guān)系。
2110數(shù)據(jù)報(bào)
實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（RTP，如I ET FRFC 3550中定義）被選用于2110應(yīng)用，原因是它包含很多在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸媒體信號所需的特性，而且沒有某些不合需要的TCP（傳輸控制協(xié)議）方面。采用RTP，不壓縮媒體樣本被分成數(shù)據(jù)報(bào)，它在被傳遞到IP層供進(jìn)一步處理前既有一個(gè)RTP又有一個(gè)附加的UDP報(bào)頭。ST 2110-10定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的1460字節(jié)UDP報(bào)頭尺寸限制（包括UDP和RTP報(bào)頭），這對超過450個(gè)24比特音頻樣本或約550像素的4:2:2 10比特不壓縮視頻信號有足夠的空間。2110還定義一個(gè)8960字節(jié)的擴(kuò)展UDP尺寸限制，在支持以太網(wǎng)巨型幀的網(wǎng)絡(luò)上可能有用。
定時(shí)是一切
ST 2110-10最重要的方面可能與時(shí)鐘和定時(shí)相關(guān)。與SDI和MPEG傳輸流不同，2110系統(tǒng)中每種媒體以獨(dú)立的IP數(shù)據(jù)包流傳輸，這導(dǎo)致要求一種一旦信號通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)后根據(jù)信號恰當(dāng)?shù)臅r(shí)序關(guān)系重新調(diào)整它們的機(jī)制。圖1顯示若干此規(guī)范中定義的不同的時(shí)鐘；每個(gè)時(shí)鐘起特定的作用：
精確時(shí)間協(xié)議被用于向網(wǎng)絡(luò)上每一個(gè)設(shè)備分配一個(gè)共同參考時(shí)鐘（精確到1ms以下）；
每個(gè)信號源保持一個(gè)內(nèi)部設(shè)備時(shí)鐘，它能夠（且應(yīng)該）同步到公共參考時(shí)鐘；
每種信號類型對應(yīng)一個(gè)以固定速率前進(jìn)的媒體時(shí)鐘，此時(shí)鐘與每個(gè)媒體信號的幀率或取樣率相關(guān)聯(lián)；
RTP時(shí)鐘被用于每個(gè)信號源內(nèi)，產(chǎn)生包含于每個(gè)媒體信號每個(gè)RTP數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭內(nèi)的RTP時(shí)間標(biāo)記。RTP時(shí)鐘與它們相應(yīng)的媒體時(shí)鐘同步。
為理解這些時(shí)鐘如何相關(guān)，考慮一個(gè)采用48kHz取樣的音頻源例子。在該音頻源（如話筒網(wǎng)絡(luò)適配器）內(nèi)，一個(gè)內(nèi)部設(shè)備時(shí)鐘將運(yùn)行，提供此設(shè)備總時(shí)基。此時(shí)鐘應(yīng)同步到通過采用PTP的網(wǎng)絡(luò)遞送的準(zhǔn)確的公共參考時(shí)鐘，它在大多數(shù)情況下將被依次同步到GPS接收器。內(nèi)部設(shè)備時(shí)鐘然后被用于建立準(zhǔn)確運(yùn)行于48kHz的媒體時(shí)鐘，因此媒體時(shí)鐘計(jì)數(shù)器每“滴答”聲將對應(yīng)于音頻取樣瞬間的時(shí)間。用于音頻流的RTP時(shí)鐘然后將直接與媒體時(shí)鐘相關(guān)，并被用于產(chǎn)生每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭內(nèi)的RTP時(shí)間標(biāo)記。
用于2110系統(tǒng)的RTP時(shí)間標(biāo)記代表每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)包含的媒體信號的實(shí)際取樣時(shí)間。在音頻數(shù)據(jù)報(bào)（通常包含一個(gè)以上的每路音頻樣本）的情況下，RTP時(shí)間標(biāo)記代表數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)包含的第一個(gè)音頻樣本的取樣時(shí)間。在視頻數(shù)據(jù)報(bào)（通常要求多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)以傳輸每個(gè)視頻幀）的情況下，一個(gè)RTP時(shí)間標(biāo)記可被數(shù)百乃至數(shù)千數(shù)據(jù)報(bào)共享。注意各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)將有獨(dú)特的包序列號，因此可相互區(qū)別，分別用于如丟包檢測和糾錯(cuò)這樣的用途。
在數(shù)據(jù)報(bào)通過I P網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它們通常將遇到變化的傳輸時(shí)延量。這可能起因于I P網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)的緩沖或可能起因于對各種類型媒體采取的不同處理措施。在它們的目的地，RTP數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭內(nèi)的時(shí)間標(biāo)記可被用于調(diào)整一個(gè)共同時(shí)間線上全部不同的媒體樣本，允許各個(gè)音頻和視頻信號正確同步以便處理、播出或存儲。
精確同步廣播鏈上任何點(diǎn)的多種媒體之能力提供2110的主要價(jià)值之一。
它允許每個(gè)媒體流得到獨(dú)立處理。這意味著如一個(gè)執(zhí)行音頻電平歸一化的設(shè)備不再需要解嵌來自SDI視頻流的音頻，然后處理音頻及把它重新嵌回SDI。相反，每種媒體信號可以只通過這種類型媒體所要求的處理步驟走自己的路徑，并且必要時(shí)依然能夠重新同步到其它媒體，此外，如果全部媒體時(shí)鐘以GPS源時(shí)鐘作為參考的，那么通過2110，相隔數(shù)百米或數(shù)百千米的兩臺攝像機(jī)無需從一臺發(fā)送同步信號給另一臺就可以同步鎖定在一起。這是多么酷的一件事情。后續(xù)文章將討論SDP（會話描述協(xié)議）。