掃盲！關于AV over IP，你還有哪些不懂？

馬開春

什么是AV over IP？

AV over IP代表“基于互聯網協議的音視頻技術”。本質上來講，它是通過LAN，WAN或互聯網等網絡傳輸來音視頻數據。與我們常說的傳統的AV環境不同，AV over IP（也稱為AV/IP）是指使用標準網絡設備來傳輸和切換視頻和音頻信號。

“IP視頻”的概念已存在很長時間，從基于互聯網的直播或點播視頻流，到廣電制作中的專業視頻傳輸，IP視頻可以說囊括的概念實在廣泛。在過去幾年中，逐漸采用IP架構來替代傳統的AV結構甚為流行，在各個領域的應用中，關于IP分布式也早已被用戶接受并推崇。盡管在目前，有些人對于IP在AV環境的應用仍然存在某些方面的抵觸，但我們的行業趨勢是，對于更多的人來講，IP早已輕車熟路。

傳統AV和IP的“同”與“不同”

從基礎上講，AV環境中主要的元素基本沒有太多變化。傳統的音視頻架構主要涉及音視頻信號的擴展和轉換。AV架構系統的目標是讓用戶能夠在自己的位置能夠看到視頻信號，通過聲音系統聽到語音信息。為此實現這個目的，需要捕捉、移動、切換并顯示信號源，更改信號源的用戶界面可以是硬件設備上的按鈕，這都是基于計算機的技術上的數字接口。

在兩種AV方式中，主要的構架都差不多。在IP方式中，音視頻信號發送器變被換成了編碼器，音視頻信號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）成為了標準的“IP交換機”，就像我們的電腦在辦公室連接一樣。

AV產品和服務的目標是要保證信號源移動和切換時能夠獲得最佳的視頻和聲音質量。其他性能因素還包括整個過程中的快速切換能力，低延遲。另外，一些AV設備具備處理操作能力，例如擴展多個信號源并在不同的位置同步獲取信號等。更高級一些的處理能力包括實時修改信號源，比如將視頻信號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視頻）等等。

AV/IP的方式中，傳統AV的結構基本上都繼續保留著。唯一的區別是以前音視頻信號以基于電路的形式通過一系列盒子和線纜來傳輸，而現在則像計算機數據網絡和IP電話一樣，以組包的方式進行傳輸。

基本上，IP是一套通過互聯網或其他音視頻網絡管理數據格式的規則。AV/IP技術對音視頻數據進行組織，使其符合IP傳輸的規則。通過IP傳輸的數據被細分為數據包，每個數據包都包含原始文件的一部分以及其他控制信息，比如信號源，信號目標以及序列等。

IP與傳統AV不同主要表現在以下方面：IP 提供了更多的可擴展切換的可能，比如更多的端口，功能模塊化可擴展性更強，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準，與數據和通信的融合更密切，甚至還擁有了更多的視頻處理選項。

切換

企業在逐漸將傳統的AV系統轉向IP，切換器是其中的一個關鍵問題。基于電纜、電路的信號技術基本上是一種點對點的技術，視頻矩陣切換器既是“目的地”（相對于AV發送器盒子）又是“信號源”（相對于AV接收器盒）。發射器到接收器的所有運作在矩陣切換器中統一進行，并且可以根據視頻矩陣切換器可用的端口數量，在任何目標位置使用任何信號源。例如，8×8矩陣切換器可以允許8個信號源在8個目標位置任意使用。

更先進一些的設備還可以進行信號處理操作。例如，不僅可以在所有輸出端進行信號輸入，還可以很多輸出端顯示輸入信號。因此，電腦上的PPT演示文稿可以作為信號源，從AV發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AV接收器盒，同時實時顯示PPT內容。

IP的不同之處在于，連接到IP交換機的信號源數量不再受限制。當物理端口用完時，可以連接到多個IP交換機進行擴展。這意味著您可以更方便地將端口數量進行擴展增加，還可以在不對視頻矩陣切換器中心件進行大量改造的情況下繼續增加信號源和目的地。

與傳統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，當然也可以多路輸入和多路輸出，而且數量隨意。

傳輸距離

信號盒子之間的距離受限是傳統AV的另一個掣肘。所有硬件化的數字傳輸都會收到距離的限制。只需幾英尺的短距離直接通過線纜連接就可以，價格也不太貴。一旦傳輸距離達到幾米，延長線的成本就會大幅增加，當電線距離達到數百米時，安裝和擴展的成本甚至會高得讓用戶難以接受。

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到100米，但是可以串行切換和重復。您在家中使用Netflix或YouTube觀看的視頻使用這種基于數據包的切換技術已經相當成熟了。

因此，IP方式克服了對信號源和目的地的數量的限制，打破傳輸距離的限制，大幅增加了系統的靈活性。從傳統AV轉換到IP方式，在功能上不會有任何受限，因為基于IP技術同樣保留了所有的功能性要素。

下圖三個主要架構闡述了這一點。第一種是基于傳統的AV切換，后面兩種是AV over IP。

標準與互聯互通

一些基于IP的AV產品使用標準化的分組方式在IP網絡上傳輸，并與IP交換機兼容，有些使用專有技術的組包形式，這些方案也適用于IP網絡和標準IP交換機，但與市場上的其他產品不能兼容。

通常，基于標準的方案都能實現不同廠商產品之間的互聯互通。然而，更重要的是，標準的制定是不同利益相關者在平衡了不同技術需求之后在制定出來的，產品在規劃和發展上，與單一廠商的產品相比，基于標準化的產品往往提供了更大的基礎設施遷移優勢。

當然，不管組包方式是否基于標準化的協議，都不是決定系統互聯互通性的唯一因素，對一個產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。

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

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。這類產品非常注重互聯互通性，也很重視其它眾多硬件和軟件產品的功能和性能。

還有一些廠商的產品既支持獨立性也支持互聯互通。當您從同一廠商處獲得編碼器和解碼器時，它們可提供獨有系統所有功能和優勢。同時，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方式轉變，其中最大的一個爭議就是安全性問題，通常大家都認為IP方式比傳統方式引入了更多的安全風險，甚至在一些頂級的高端項目應用中對此也頗有顧慮。其實這是一個誤區。

由于具備更強的靈活性和新的安裝選項，教育是AV管理員最佳的盟友。在IP產品的方方面面，針對AV系統設計的各種組件問題，加密技術無處不在。

一些產品對控制室信令的編碼器和解碼器設備進行加密，為防止黑客攻擊（包括打開或關閉流媒體，切換正在顯示的信號源）提供了安全性保證 。

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

數字內容保護

在處理互聯互通的問題上，有些廠商為使用數字密鑰交換或加密的第三方設備提供了支持，例如，絕大多數AV客戶都很關注的HDCP。HDCP（高帶寬數字內容保護）的目的是在設備之間進行內容傳輸時，對數字版權內容進行保護。比如，有線或衛星接收器盒或具有HDMI輸出的媒體播放器可以播放受保護的HD或4K內容。此類內容已被鎖定，只有經過身份認證后才能被兼容HDCP的設備瀏覽，受保護內容如何擴展，增加，更改或查看都會進行限制。

加密技術

雖然一些加密技術是專門為AV專業人員提供安全選項而設計的，但有時也會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，可能會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，作為限制其質量保證測試，技術支持和客戶服務選項范圍的措施，讓客戶的安裝體驗和產品使用體驗更好。

藍線代表音頻和視頻內容流，黃線代表命令和控制信令。

在此圖中，AV-over-IP系統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）：

網絡插孔，用于打包流媒體內容的輸入和輸出

命令和控制端口：雖然這里顯示的是RS-232連接，但這通常與用于發送和接收分組視頻組包的網絡端口相結合。也可以使用單獨的RJ-45端口連接到單獨的網絡進行命令和控制。

傳統AV如何解決安全問題

信令控制

在傳統的AV系統中大多都是按鍵式設備，其中諸如信號源切換之類的操作只能在硬件上手動進行，當然這避免了系統不受遠程黑客攻擊，但不可否認的是也大大限制了系統的便利性和功能性。

無論是傳統的AV還是基于IP的AV，最有用的AV產品，都應該具有命令和控制端口，可以遠程控制盒子的操作行為如打開和關閉或切換信號源。例如，當涉及觸摸面板或AV處理器時，可以使用某種方式進行遠程命令和控制。

信令控制層可以進行權限、密碼或加密等措施保護，無論是傳統AV產品還是IP產品的廠商都應承擔同樣的安全保護責任。

視頻和音頻內容安全性

像流媒體相機這樣的私人資產是否會被人為攔截？當然。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字布線，還是在IP網絡上基于數據包的形式，在這兩種情況下，音視頻信號源都可能被破解和訪問。

在保護視頻和音頻方面，豐富的專業知識和負責任的部署工作是無可替代的。事實上，有些人認為，如果擔心某人可能會試圖入侵并窺探這些信號源，那么加密分組視頻和音頻的能力優于傳統的基帶視頻。值得注意的是，IP安全性問題已存在很長時間了，IP數據和電話都經歷了多代不斷的迭代改進。除了有關IP網絡安全和內容加密的信息之外，還有許多知名的安全領域的顧問和專家可以為您提供幫助——無論您的要求是復雜還是簡單。

網絡安全

如何部署IPAV系統，這是一個值得探討的問題。基于IP的AV系統可以部署在完全獨立隔離的網絡上，這類網絡永遠不會與來自其他企業的數據網絡或通信網絡的數據包共存。或者，在現有的網絡上基礎設施上進行部署。無論是采用專有網絡還是已有的網絡設施，都可以在不影響IT網絡安全的情況下完成AV系統的實施和部署。如今，在許多企業中，將數據，通信和AV融合使用的能力，往往都成為了AV系統重新安裝或部署的一項驅動因素，推動者AV行業的發展。