Cet article s’articule en deux parties, la seconde partie détaillant par ordre alphabétique de fabricant les offres à faible latence actuellement disponibles sur le marché.
Depuis le lancement des premiers produits autour des années 2015, l’offre des systèmes de distribution et de transport audiovisuels sur réseau IP, aussi dénommés AVoIP, s’est largement développée chez les constructeurs spécialisés dans les outils de traitement des images vidéo et informatiques. La généralisation des réseaux avec le protocole IP gagne du terrain dans le monde de l’audiovisuel à la fois pour remplacer les câblages dédiés affectés à un seul usage mais aussi pour offrir plus de souplesse dans la gestion et l’évolution des infrastructures.
Mais la dénomination d’AVoIP (ou Audiovisuel sur IP) est loin de correspondre à une offre homogène d’outils et de systèmes. Même en se limitant aux dispositifs destinés à la diffusion collective des images dans une salle de réunion ou un espace public, l’offre reste multiforme. Une première approche pour l’analyser consiste à classer les produits selon le débit du flux vidéo transporté entre la source et le dispositif d’affichage. Celui-ci dépendra de l’algorithme de compression employé pour réduire son débit. Deux technologies sont employées pour une grande majorité de produits, d’un côté la DCT avec les versions normalisées en H.264 et H.265 (ou HEVC) et d’autre part les ondelettes déclinées en multiples versions, la plupart propriétaires, mais dont l’une est normalisée avec le JPEG2000. À ces deux catégories s’ajoute une troisième qui transmet les contenus sans compression et qui constitue le cœur de l’offre des produits SDVoE.
À chaque technologie, correspondent des débits vidéo variant dans des fourchettes bien distinctes, ce qui conduit à des interfaces réseau différentes. Les encodeurs basés sur le H.26x produisent des flux de l’ordre de 5 à 50 Mb/s, tandis que les ondelettes travaillent dans la tranche des centaines de Mb/s. Dans les deux cas, les encodeurs sont munis d’interfaces réseau Gigabit, la plupart du temps sur réseau cuivre. Par contre, les équipements fonctionnant sans compression fournissent des flux vidéo de 3 Gb/s en HD 1080p50 et de 8 à 12 Gb/s pour l’UHD selon le sous-échantillonnage couleur : 4-2-0, 4-2-2 ou 4-4-4 et la quantification de 8, 10 ou 12 bits. Une interface réseau de 10 Gb/s est alors incontournable qu’elle soit équipée pour une liaison cuivre ou en fibres optiques.
Au-delà du débit, le choix du mode de compression ou son absence a deux conséquences : sur la qualité des images en fonction des dégradations apportées par l’algorithme de compression, et la latence (ou retard) selon la complexité des traitements liés à la compression. Même si les algorithmes et les circuits de compression ont fait de réels progrès ces dernières années, les performances de chacune des technologies conduisent à des écarts encore visibles surtout dans des situations où la qualité des images reste un critère primordial : salles de contrôle, secteur médical, observation scientifique, prestation événementielle haut de gamme. La latence est également un critère décisif à prendre en compte dans les situations où la visualisation des images en direct doit accompagner un geste technique comme en chirurgie ou en mécanique de précision, ou dans le spectacle live avec une diffusion des images associée à une sonorisation dans le même espace.
Les éléments communs à tous les systèmes
Les systèmes de distribution et de commutation de vidéo sur IP reprennent une architecture similaire à celle employée par les extenders sur paires torsadées (HDBaseT ou autres) associé à une matrice de commutation. La source d’images, vidéo ou informatiques, est raccordée à un boîtier encodeur, via une prise HDMI dans la très grande majorité des cas. Celui-ci compresse les images et convertit le flux vidéo en paquets IP compatibles avec un transport par réseau. Côté diffusion ou affichage, un boîtier compatible avec l’émetteur effectue la transformation inverse pour restituer les images sur une prise HDMI. La matrice de commutation est remplacée par un switch réseau (ou plusieurs dans le cas d’un large réseau) associé en général à un serveur qui assure les fonctions de gestion et de supervision des boîtiers encodeurs et décodeurs dès que ceux-ci dépassent une dizaine d’unités.
Pour ne pas multiplier les flux et surcharger le réseau, lorsqu’il faut desservir plusieurs points de diffusion depuis une source unique, tous les systèmes de diffusion vidéo sur IP utilisent un routage de type multicast. Cela oblige à employer des actifs réseau équipés de la fonction IGMP Snooping.
Une très grande majorité de terminaux sont dotés d’une interface Web pour contrôler leur fonctionnement et les paramétrer. Quelques modèles disposent de commandes directes en face avant, en particulier pour fixer leur adresse de source ou de destination mais cela reste rare. Dès que le nombre de terminaux à gérer dépasse une dizaine d’unités, la configuration et l’établissement des liaisons avec leurs adresses IP deviennent fastidieux. Pour faciliter ce travail, tous les constructeurs de systèmes de distribution vidéo sur IP complètent leur catalogue de terminaux avec un serveur assurant leur supervision. Disposant d’une interface Web, il regroupe le contrôle de tous les terminaux répartis sur le réseau dans une interface unique et servant à établir les liaisons sources vers la destination sous une forme graphique matricielle.
Une majorité de constructeurs ont organisé leur offre de terminaux (encodeurs et décodeurs) en deux gammes de produits : une version simplifiée limitée à une entrée HDMI et un port réseau RJ-45 et une seconde plus complète ajoutant des fonctions de transport de signaux et de commandes et d’affichage côté décodeur et multipliant les connecteurs et les interfaces réseau. Ces versions plus complètes offrent souvent des fonctions similaires chez tous les constructeurs. Pour éviter des répétitions dans la description des produits, nous les récapitulons ici de manière globale.
Au-delà de la distribution des images vidéo et informatiques dans un bâtiment, les systèmes de distribution vidéo sur IP servent également à établir un déport entre un ordinateur et son écran, associé à un clavier et une souris. Dans ce but, de nombreux modèles de terminaux sont donc équipés de ports USB pour y raccorder l’unité centrale d’un côté et ses périphériques, d’une manière similaire à celles des systèmes de contrôle KVM (voir le dossier consacré à ce sujet dans ce numéro). La mise en place un système de distribution vidéo sur IP, assurera ainsi les fonctions KVM sans rajouter un second dispositif.
Dans les espaces d’accueil ou les salles de supervision, les images sont souvent affichées sur des murs d’images constitués de plusieurs écrans. Les décodeurs haut de gamme sont équipés de down scalers en mode 1/4 ou 1/9 pour découper l’image globale en portions destinées à chaque écran du mur d’images.
Tous les modules d’émission et de réception sont munis de connecteurs HDMI transportant l’image et les canaux audio stéréo associés. Les modèles haut de gamme disposent de circuits audio embedders et désembedders pour extraire ou injecter un contenu séparé soit sur des connecteurs audio analogiques distincts ou très souvent sous forme de signaux audio sur IP compatibles AES67. Seuls quelques modèles offrent une compatibilité directe en Dante. Côté alimentation électrique, la très grande majorité des encodeurs et des décodeurs sont munis de ports réseaux de type POE, ce qui élimine le besoin d’une alimentation locale.
Les systèmes SDVoE
Les systèmes de distribution vidéo sur IP à faible latence sont tous basés sur des codecs de compression propriétaires. Cela oblige à acquérir tous les équipements de codage et de décodage chez le même constructeur, chacun mettant en avant des fonctionnalités spécifiques pour se démarquer des concurrents. Si le système de diffusion est mis en place à demeure et son installation réalisée dans une phase unique, cela ne présente pas d’inconvénient majeur. Par contre, dans le cas de parc d’équipements mobiles ou de dispositifs déployés en plusieurs phases, cela peut se révéler comme une contrainte. Dans le monde de l’audiovisuel et de la communication, l’élaboration de standards et de normes interopérables est aussi un gage de souplesse et de simplification dans l’exploitation des matériels. Cela permet aussi de prévoir l’intégration du décodeur dans le dispositif d’affichage comme cela a été le cas pour les vidéoprojecteurs avec le HDBaseT.
Lors de l’arrivée des résolutions UHD ou 4K, plusieurs acteurs du marché constatant l’arrivée des équipements réseaux munis de ports 10 Gb/s ont conçu des systèmes de transport vidéo sur IP fonctionnant avec ce type d’interfaces. Elles permettent de transporter les contenus vidéo sans compression, donc sans dégradation des images et surtout aucune latence. Avec le concours d’Aquantia (Semtech) spécialiste des interfaces réseau, ils ont proposé de définir un standard offrant ainsi une interopérabilité entre des modules d’émission et de décodage provenant de constructeurs différents. C’est ainsi qu’a été créée l’alliance SDVoE, fondée par Sony, Christie, ZeeVee et Netgear pour la partie réseau.
Depuis sa fondation, l’Alliance SDVoE (Software Defined Video over Ethernet) a accueilli d’autres acteurs du marché. Une cinquantaine d’industriels font partie de l’Alliance, soit pour y intégrer l’interface dans leurs produits comme des vidéoprojecteurs, des murs d’image ou encore des multiviewers, soit pour proposer des systèmes de transport et de distribution conforme à ses spécifications.
Plusieurs constructeurs majeurs comme Crestron, Extron, Atlona ou encore AMX en sont absents et ont préféré développer leurs propres systèmes propriétaires. Sur le marché français seuls quatre acteurs distribuent des outils de distribution et de transport conformes au SDVoE, à savoir ZeeVee, Lightware, Kramer et IDK. Outre ses performances en termes de qualité d’image et une latence ultra-réduite, l’un des avantages du SDVoE est la garantie d’une interopérabilité entre les produits des constructeurs qui s’y sont ralliés. Plusieurs démonstrations dans des salons ont montré que celle-ci est bien réelle.
Malgré tout, le succès de ce standard reste mitigé. Cela est dû à plusieurs raisons, mais la principale est sans aucun doute l’obligation de déployer des points d’accès réseau avec une connectivité de 10 Gb/s partout où un dispositif d’affichage doit être installé. Même si le coût de déploiement d’un réseau 10 Gb/s a largement diminué, l’installation de connecteurs à ce débit dans des salles de réunion, de formation ou des espaces d’accueil reste encore l’exception.
Le SDVoE reste cantonné à des usages spécifiques où aucun compromis sur la qualité des images 4K et surtout la latence ne peut être toléré : salle de contrôle, opérations chirurgicales, visionnage de contenus de haute qualité. Pour de nombreux autres usages, les clients font un compromis entre les performances du système de diffusion et les coûts liés au réseau en le limitant au Gigabit par seconde.
Extrait de l’article paru pour la première fois dans Sonovision #29, p. 16-22 – La suite paraîtra mardi prochain….
