掃盲！關(guān)于AV over IP，你還有哪些不懂？

馬開春

什么是AV over IP？

AV over IP代表“基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的音視頻技術(shù)”。本質(zhì)上來講，它是通過LAN，WAN或互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸來音視頻數(shù)據(jù)。與我們常說的傳統(tǒng)的AV環(huán)境不同，AV over IP（也稱為AV/IP）是指使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來傳輸和切換視頻和音頻信號(hào)。

“IP視頻”的概念已存在很長時(shí)間，從基于互聯(lián)網(wǎng)的直播或點(diǎn)播視頻流，到廣電制作中的專業(yè)視頻傳輸，IP視頻可以說囊括的概念實(shí)在廣泛。在過去幾年中，逐漸采用IP架構(gòu)來替代傳統(tǒng)的AV結(jié)構(gòu)甚為流行，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用中，關(guān)于IP分布式也早已被用戶接受并推崇。盡管在目前，有些人對(duì)于IP在AV環(huán)境的應(yīng)用仍然存在某些方面的抵觸，但我們的行業(yè)趨勢(shì)是，對(duì)于更多的人來講，IP早已輕車熟路。

傳統(tǒng)AV和IP的“同”與“不同”

從基礎(chǔ)上講，AV環(huán)境中主要的元素基本沒有太多變化。傳統(tǒng)的音視頻架構(gòu)主要涉及音視頻信號(hào)的擴(kuò)展和轉(zhuǎn)換。AV架構(gòu)系統(tǒng)的目標(biāo)是讓用戶能夠在自己的位置能夠看到視頻信號(hào)，通過聲音系統(tǒng)聽到語音信息。為此實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，需要捕捉、移動(dòng)、切換并顯示信號(hào)源，更改信號(hào)源的用戶界面可以是硬件設(shè)備上的按鈕，這都是基于計(jì)算機(jī)的技術(shù)上的數(shù)字接口。

在兩種AV方式中，主要的構(gòu)架都差不多。在IP方式中，音視頻信號(hào)發(fā)送器變被換成了編碼器，音視頻信號(hào)接收器被變成了解碼器，音視頻切換器（我們常說的視頻矩陣切換器）成為了標(biāo)準(zhǔn)的“IP交換機(jī)”，就像我們的電腦在辦公室連接一樣。

AV產(chǎn)品和服務(wù)的目標(biāo)是要保證信號(hào)源移動(dòng)和切換時(shí)能夠獲得最佳的視頻和聲音質(zhì)量。其他性能因素還包括整個(gè)過程中的快速切換能力，低延遲。另外，一些AV設(shè)備具備處理操作能力，例如擴(kuò)展多個(gè)信號(hào)源并在不同的位置同步獲取信號(hào)等。更高級(jí)一些的處理能力包括實(shí)時(shí)修改信號(hào)源，比如將視頻信號(hào)從一種類型更改為另一種類型（如DisplayPort到HDMI），裁剪，向上或向下縮放（例如從HD更改為4K或4K到HD），合成（文本疊加或組合多個(gè)視頻）等等。

AV/IP的方式中，傳統(tǒng)AV的結(jié)構(gòu)基本上都繼續(xù)保留著。唯一的區(qū)別是以前音視頻信號(hào)以基于電路的形式通過一系列盒子和線纜來傳輸，而現(xiàn)在則像計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和IP電話一樣，以組包的方式進(jìn)行傳輸。

基本上，IP是一套通過互聯(lián)網(wǎng)或其他音視頻網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)格式的規(guī)則。AV/IP技術(shù)對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，使其符合IP傳輸?shù)囊?guī)則。通過IP傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被細(xì)分為數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包都包含原始文件的一部分以及其他控制信息，比如信號(hào)源，信號(hào)目標(biāo)以及序列等。

IP與傳統(tǒng)AV不同主要表現(xiàn)在以下方面：IP 提供了更多的可擴(kuò)展切換的可能，比如更多的端口，功能模塊化可擴(kuò)展性更強(qiáng)，打破了傳輸距離的障礙，提高了輸入與輸出的比，超越了本地化的視頻標(biāo)準(zhǔn)，與數(shù)據(jù)和通信的融合更密切，甚至還擁有了更多的視頻處理選項(xiàng)。

切換

企業(yè)在逐漸將傳統(tǒng)的AV系統(tǒng)轉(zhuǎn)向IP，切換器是其中的一個(gè)關(guān)鍵問題?；陔娎|、電路的信號(hào)技術(shù)基本上是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的技術(shù)，視頻矩陣切換器既是“目的地”（相對(duì)于AV發(fā)送器盒子）又是“信號(hào)源”（相對(duì)于AV接收器盒）。發(fā)射器到接收器的所有運(yùn)作在矩陣切換器中統(tǒng)一進(jìn)行，并且可以根據(jù)視頻矩陣切換器可用的端口數(shù)量，在任何目標(biāo)位置使用任何信號(hào)源。例如，8×8矩陣切換器可以允許8個(gè)信號(hào)源在8個(gè)目標(biāo)位置任意使用。

更先進(jìn)一些的設(shè)備還可以進(jìn)行信號(hào)處理操作。例如，不僅可以在所有輸出端進(jìn)行信號(hào)輸入，還可以很多輸出端顯示輸入信號(hào)。因此，電腦上的PPT演示文稿可以作為信號(hào)源，從AV發(fā)送器盒路由到視頻矩陣切換器，然后切換器可以連接到多個(gè)AV接收器盒，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示PPT內(nèi)容。

IP的不同之處在于，連接到IP交換機(jī)的信號(hào)源數(shù)量不再受限制。當(dāng)物理端口用完時(shí)，可以連接到多個(gè)IP交換機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展。這意味著您可以更方便地將端口數(shù)量進(jìn)行擴(kuò)展增加，還可以在不對(duì)視頻矩陣切換器中心件進(jìn)行大量改造的情況下繼續(xù)增加信號(hào)源和目的地。

與傳統(tǒng)的硬件模式的連線視頻矩陣切換器相比，IP方式中，輸入與輸出的比率也可以更加個(gè)性化、定制化，可以有多路輸入但只有幾路輸出，或者只有幾路輸入多路輸出，當(dāng)然也可以多路輸入和多路輸出，而且數(shù)量隨意。

傳輸距離

信號(hào)盒子之間的距離受限是傳統(tǒng)AV的另一個(gè)掣肘。所有硬件化的數(shù)字傳輸都會(huì)收到距離的限制。只需幾英尺的短距離直接通過線纜連接就可以，價(jià)格也不太貴。一旦傳輸距離達(dá)到幾米，延長線的成本就會(huì)大幅增加，當(dāng)電線距離達(dá)到數(shù)百米時(shí)，安裝和擴(kuò)展的成本甚至?xí)叩米層脩綦y以接受。

基于IP的AV方式可以非常方便地通過銅線和光纖傳輸。CAT-5，CAT-6等電纜最大的傳輸距離可達(dá)到100米，但是可以串行切換和重復(fù)。您在家中使用Netflix或YouTube觀看的視頻使用這種基于數(shù)據(jù)包的切換技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了。

因此，IP方式克服了對(duì)信號(hào)源和目的地的數(shù)量的限制，打破傳輸距離的限制，大幅增加了系統(tǒng)的靈活性。從傳統(tǒng)AV轉(zhuǎn)換到IP方式，在功能上不會(huì)有任何受限，因?yàn)榛贗P技術(shù)同樣保留了所有的功能性要素。

下圖三個(gè)主要架構(gòu)闡述了這一點(diǎn)。第一種是基于傳統(tǒng)的AV切換，后面兩種是AV over IP。

標(biāo)準(zhǔn)與互聯(lián)互通

一些基于IP的AV產(chǎn)品使用標(biāo)準(zhǔn)化的分組方式在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸，并與IP交換機(jī)兼容，有些使用專有技術(shù)的組包形式，這些方案也適用于IP網(wǎng)絡(luò)和標(biāo)準(zhǔn)IP交換機(jī)，但與市場(chǎng)上的其他產(chǎn)品不能兼容。

通常，基于標(biāo)準(zhǔn)的方案都能實(shí)現(xiàn)不同廠商產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通。然而，更重要的是，標(biāo)準(zhǔn)的制定是不同利益相關(guān)者在平衡了不同技術(shù)需求之后在制定出來的，產(chǎn)品在規(guī)劃和發(fā)展上，與單一廠商的產(chǎn)品相比，基于標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品往往提供了更大的基礎(chǔ)設(shè)施遷移優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，不管組包方式是否基于標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議，都不是決定系統(tǒng)互聯(lián)互通性的唯一因素，對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的安全性也并不能起決定性作用。只能表示他支持更廣泛的技術(shù)。

一些廠商提供的IP編解碼器有很強(qiáng)的專有性，也就是說系統(tǒng)中采用的編解碼器只能來自同一廠商，首要原因通常是因?yàn)閺S商試圖為其客戶提供有保證規(guī)格和性能的產(chǎn)品，使得產(chǎn)品拿來即用，易用性和體驗(yàn)都更加簡單。

有些廠商的編碼器則是完全廣泛兼容的。換句話說，它們要么使編碼器與其他廠商的解碼器兼容，要么制作與其他廠商編碼器互通的解碼器，或者編解碼器兩者都要兼容。這類產(chǎn)品非常注重互聯(lián)互通性，也很重視其它眾多硬件和軟件產(chǎn)品的功能和性能。

還有一些廠商的產(chǎn)品既支持獨(dú)立性也支持互聯(lián)互通。當(dāng)您從同一廠商處獲得編碼器和解碼器時(shí)，它們可提供獨(dú)有系統(tǒng)所有功能和優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，它們還支持您充分利用各種第三方廠商的硬件和軟件功能。

IP安全性存在問題嗎？

從硬件化的AV方式向IP方式轉(zhuǎn)變，其中最大的一個(gè)爭(zhēng)議就是安全性問題，通常大家都認(rèn)為IP方式比傳統(tǒng)方式引入了更多的安全風(fēng)險(xiǎn)，甚至在一些頂級(jí)的高端項(xiàng)目應(yīng)用中對(duì)此也頗有顧慮。其實(shí)這是一個(gè)誤區(qū)。

由于具備更強(qiáng)的靈活性和新的安裝選項(xiàng)，教育是AV管理員最佳的盟友。在IP產(chǎn)品的方方面面，針對(duì)AV系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各種組件問題，加密技術(shù)無處不在。

一些產(chǎn)品對(duì)控制室信令的編碼器和解碼器設(shè)備進(jìn)行加密，為防止黑客攻擊（包括打開或關(guān)閉流媒體，切換正在顯示的信號(hào)源）提供了安全性保證 。

另一個(gè)安全問題對(duì)視頻流進(jìn)行加密的能力。這確保了如果截取視頻流，也不能輕易地對(duì)其進(jìn)行解碼和查看。

數(shù)字內(nèi)容保護(hù)

在處理互聯(lián)互通的問題上，有些廠商為使用數(shù)字密鑰交換或加密的第三方設(shè)備提供了支持，例如，絕大多數(shù)AV客戶都很關(guān)注的HDCP。HDCP（高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)）的目的是在設(shè)備之間進(jìn)行內(nèi)容傳輸時(shí)，對(duì)數(shù)字版權(quán)內(nèi)容進(jìn)行保護(hù)。比如，有線或衛(wèi)星接收器盒或具有HDMI輸出的媒體播放器可以播放受保護(hù)的HD或4K內(nèi)容。此類內(nèi)容已被鎖定，只有經(jīng)過身份認(rèn)證后才能被兼容HDCP的設(shè)備瀏覽，受保護(hù)內(nèi)容如何擴(kuò)展，增加，更改或查看都會(huì)進(jìn)行限制。

加密技術(shù)

雖然一些加密技術(shù)是專門為AV專業(yè)人員提供安全選項(xiàng)而設(shè)計(jì)的，但有時(shí)也會(huì)用于一些簡單的降低開放性的問題。一些廠商為了給客戶提供有保障的使用體驗(yàn)，可能會(huì)選擇將其編碼器和解碼器的兼容性鎖定為他們自己的品牌，作為限制其質(zhì)量保證測(cè)試，技術(shù)支持和客戶服務(wù)選項(xiàng)范圍的措施，讓客戶的安裝體驗(yàn)和產(chǎn)品使用體驗(yàn)更好。

藍(lán)線代表音頻和視頻內(nèi)容流，黃線代表命令和控制信令。

在此圖中，AV-over-IP系統(tǒng)中編碼器和解碼器的主要包括：

音頻/視頻端口（如示例中的HDMI）：

網(wǎng)絡(luò)插孔，用于打包流媒體內(nèi)容的輸入和輸出

命令和控制端口：雖然這里顯示的是RS-232連接，但這通常與用于發(fā)送和接收分組視頻組包的網(wǎng)絡(luò)端口相結(jié)合。也可以使用單獨(dú)的RJ-45端口連接到單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行命令和控制。

傳統(tǒng)AV如何解決安全問題

信令控制

在傳統(tǒng)的AV系統(tǒng)中大多都是按鍵式設(shè)備，其中諸如信號(hào)源切換之類的操作只能在硬件上手動(dòng)進(jìn)行，當(dāng)然這避免了系統(tǒng)不受遠(yuǎn)程黑客攻擊，但不可否認(rèn)的是也大大限制了系統(tǒng)的便利性和功能性。

無論是傳統(tǒng)的AV還是基于IP的AV，最有用的AV產(chǎn)品，都應(yīng)該具有命令和控制端口，可以遠(yuǎn)程控制盒子的操作行為如打開和關(guān)閉或切換信號(hào)源。例如，當(dāng)涉及觸摸面板或AV處理器時(shí)，可以使用某種方式進(jìn)行遠(yuǎn)程命令和控制。

信令控制層可以進(jìn)行權(quán)限、密碼或加密等措施保護(hù)，無論是傳統(tǒng)AV產(chǎn)品還是IP產(chǎn)品的廠商都應(yīng)承擔(dān)同樣的安全保護(hù)責(zé)任。

視頻和音頻內(nèi)容安全性

像流媒體相機(jī)這樣的私人資產(chǎn)是否會(huì)被人為攔截？當(dāng)然。任何視頻或音頻輸入都可能面臨這樣的問題，無論視頻或音頻是基于電路形式的模擬或數(shù)字布線，還是在IP網(wǎng)絡(luò)上基于數(shù)據(jù)包的形式，在這兩種情況下，音視頻信號(hào)源都可能被破解和訪問。

在保護(hù)視頻和音頻方面，豐富的專業(yè)知識(shí)和負(fù)責(zé)任的部署工作是無可替代的。事實(shí)上，有些人認(rèn)為，如果擔(dān)心某人可能會(huì)試圖入侵并窺探這些信號(hào)源，那么加密分組視頻和音頻的能力優(yōu)于傳統(tǒng)的基帶視頻。值得注意的是，IP安全性問題已存在很長時(shí)間了，IP數(shù)據(jù)和電話都經(jīng)歷了多代不斷的迭代改進(jìn)。除了有關(guān)IP網(wǎng)絡(luò)安全和內(nèi)容加密的信息之外，還有許多知名的安全領(lǐng)域的顧問和專家可以為您提供幫助——無論您的要求是復(fù)雜還是簡單。

網(wǎng)絡(luò)安全

如何部署IPAV系統(tǒng)，這是一個(gè)值得探討的問題。基于IP的AV系統(tǒng)可以部署在完全獨(dú)立隔離的網(wǎng)絡(luò)上，這類網(wǎng)絡(luò)永遠(yuǎn)不會(huì)與來自其他企業(yè)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包共存?；蛘?，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行部署。無論是采用專有網(wǎng)絡(luò)還是已有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，都可以在不影響IT網(wǎng)絡(luò)安全的情況下完成AV系統(tǒng)的實(shí)施和部署。如今，在許多企業(yè)中，將數(shù)據(jù)，通信和AV融合使用的能力，往往都成為了AV系統(tǒng)重新安裝或部署的一項(xiàng)驅(qū)動(dòng)因素，推動(dòng)者AV行業(yè)的發(fā)展。