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TICO - Compression mezzanine légère UHDTV & HFR  

04.04.18 13:24 Par Jean-Baptiste Lorent

TICO est la compression mezzanine légère dédiée au transport des signaux UHDTV et à haut débit sur les réseaux SDI et Ethernet 10G... 

Compte tenu de la largeur de bande nécessaire pour la prochaine génération de télévision avec une vidéo de plus haute résolution et des fréquences d'images plus élevées, le transport non live compressé sur un réseau Ethernet de 10 Go ou sur l'infrastructure SDI existante n'est pas toujours possible. En effet, la vidéo 4K non compressée à 60fps nécessite 12Gbps ou plus. La nouvelle compression légère "TICO" est optimale pour relever ce défi : une légèreté visuelle sans perte garantissant une compression à un taux de compression très faible sans impact sur la latence et un faible coût matériel de mise en œuvre et de mise en correspondance parfaite des liaisons SDI et des réseaux 10GbE. 


Motivation

Les besoins en bande passante augmentent rapidement car les résolutions vidéo, les fréquences d'images et le nombre de flux à gérer sont en constante augmentation. La distribution vidéo non compressée devient un véritable défi : la HD 1080i60 nécessite une HD-SDI avec une bande passante de 1,5 Gbps, tandis que la 3G-SDI est nécessaire pour la HD 1080p60 à 3 Gbps. Malheureusement, les débits binaires plus élevés tels que le HFR HD 1080p120 et l'Ultra-HD 4K nécessitent plus de bande passante qu'une seule liaison 3G-SDI ne peut en contenir. (Aujourd'hui, les infrastructures existantes limitent le transport de vidéos de meilleure qualité, car 10 Gbps est pratiquement la limite supérieure pour le transport de vidéos sur une seule liaison. De plus, l'industrie broadcast vient de passer de SDI à 3G-SDI et devra faire face à de lourds investissements pour transporter la vidéo Ultra-HD 4K non compressée. Face à cette réalité, le transport de vidéo compressée via le mappage SDI est pertinent au sein de la production workflows car il permet de transporter de la vidéo Ultra-HD 4K sur des infrastructures existantes à faible coût. 

Vidéo sur IP & SDI Mapping

IP sont en train d'émerger comme une tendance forte du marché dans l'industrie broadcast . La norme SMPTE 2022 relative aux réseaux vidéo définit un protocole de transport pour l'acheminement de flux vidéo sur les réseaux IP . L'adoption des technologies basées sur IP peut apporter un certain nombre d'avantages significatifs. Toutefois, il est important de ne pas perdre les avantages des systèmes point à point actuels, basés sur SDI, en termes de familiarité workflow, de pratique opérationnelle et d'interopérabilité. SMPTE 2022-5/6 permet de mapper les flux vidéo SD/HD/3G-SDI de raw dans un paquet Ethernet. Il prend en charge le transfert de vidéo compressée et n'impose aucune restriction quant au choix du codec vidéo, pour autant que les conditions suivantes soient remplies, en particulier à l'adresse broadcast : 


- Moins d'une image de latence ; 


- Un taux de compression suffisant pour s'intégrer ; 


- Une qualité d'image sans perte visuelle. Par conséquent, la TICO légèreté sans perte visuelle garantit une compression à très faible taux de compression sans impact sur la latence est optimale pour ce défi. 


Introduction de la compression TICO légère 

intoPIX TICO est un codec de compression mezzanine léger qui a été étudié pour obtenir une qualité presque sans perte à des taux de compression très faibles et pour une complexité et un coût matériels très faibles. Ses TICO principales caractéristiques sont les suivantes 


- Compression visuelle sans perte jusqu'à un ratio de 4:1 ; 


- Latence fixe de 2 à 8 lignes de pixels ; 


- La qualité visuelle reste constante grâce à de multiples passages de codage/décodage ; 


- Très peu de matériel FPGA requis, pas de mémoire externe et CPU capacité en temps réel ; 


- Prise en charge d'une gamme complète de formats jusqu'à Ultra-HD 8K. 


Avec des compressions visuellement sans perte jusqu'à 4:1, l'utilisation du TICO sur la norme SMPTE 2022-5/6 par le biais du mappage sur SDI permet d'obtenir des résolutions, des fréquences d'images et un nombre de flux plus élevés tout en assurant une qualité visuellement sans perte et une très faible latence. (Voir tableau 2.) 


Les cas d'utilisation potentiels de la compression TICO légère se répartissent en trois catégories : des pixels plus rapides, plus de pixels et plus de flux. 


1. Le HFR HD 1080p120 nécessite 6Gbps. Un faible taux de compression de 4:1, assurant une qualité presque sans perte, pourrait permettre le transport d'un flux HFR HD sur une seule liaison HD-SDI par mappage du TICO sur SDI, et jusqu'à six flux HFR HD sur une liaison Ethernet de 10 Go. 


2. L'Ultra-HD 4K à 60fps nécessite 12Gbps, ou plus selon les bit depth. Cependant, l'environnement réseau le plus rapide qui soit disponible est l'Ethernet 10GB. Compte tenu de la largeur de bande nécessaire pour une vidéo de si haute résolution, un certain degré de compression est nécessaire sur le réseau. Un faible taux de compression de 2:1 ou moins pourrait fournir 4K et avec 4:1, nous pourrions fournir jusqu'à 3 flux Ultra-HD 4K grâce au mappage sur 3G-SDI, et ensuite sur un lien Ethernet de 10 Go. 


3. TICO Une compression légère peut également permettre de diffuser plusieurs flux HD sur une seule liaison Ethernet de 10 Go : jusqu'à six flux HD pourraient tenir sur une demi-bande passante. 


Conclusion 

Afin de réduire le coût de la construction de nouvelles infrastructures, l'utilisation du système de compression en TICO mezzanine pour prolonger la durée de vie des grandes infrastructures existantes, telles que les routeurs SDI et les réseaux existants IPdans les îlots de production, est très intéressante. C'est un moyen intelligent d'assurer une qualité visuelle sans perte, une très faible latence et une complexité et un coût matériels très faibles. 

Pour plus d'informations sur la technologie de intoPIX TICO compression, voir www.intopix.com/ TICO

Par Jean-Baptiste Lorent, Chef de produit chez intoPIX