Approcci software e hardware per creare soluzioni AV-over-IP per le sale di controllo

Come fare una scelta informata tra le opzioni software e hardware per le soluzioni AV nelle sale operative dotate di video wall.
02.02.2024
Solo cinque anni fa, la tecnologia AV-over-IP era ancora una novità nei progetti video professionali. Al giorno d'oggi, molti riconoscono i benefici di questa tecnologia, e il numero di progetti basati su di essa continua a crescere. In molti progetti di sale operative mission-critical è comune vedere video trasmessi dalle postazioni di lavoro ai video wall non tramite cavi video HDMI, ma attraverso l'interfaccia di rete.

Ci sono due principali approcci architetturali ai progetti AV-over-IP: l'implementazione basata su streamer hardware (come i nodi Crestron NVX) o basata su soluzioni software (come Polywall Streamer). Attualmente, prevale l'approccio hardware. Questo può essere spiegato dalla percezione di alcuni professionisti del settore AV che ritengono che le implementazioni AV-over-IP basate sull'hardware siano "più affidabili" rispetto a quelle basate sul software, che di solito sono costruite su sistemi operativi Windows, visti da molti come un fattore di rischio.

Per essere equi, va notato che le implementazioni hardware di AV-over-IP non sono prive di difetti. L'attrezzatura può occasionalmente fallire, e maggiore è il numero di dispositivi utilizzati in un progetto, maggiore è la probabilità di guasti e malfunzionamenti. Inoltre, le tecnologie hardware mancano della flessibilità che le soluzioni software offrono. In primo luogo, non tutte le funzionalità possono essere implementate nell'hardware, e in secondo luogo, apportare modifiche alle soluzioni hardware e risolverle richiede significativamente più tempo e risorse. È anche importante considerare che catturare e codificare flussi basati su soluzioni hardware può essere molto più costoso rispetto agli approcci basati sul software.

L'approccio software alla gestione delle sale operative offre massima flessibilità e comodità agli utenti. Inoltre, con l'uscita delle nuove versioni e release, i clienti ottengono accesso alle capacità tecnologiche più aggiornate con costi molto inferiori rispetto all'utilizzo di un approccio hardware.
OPEN SOURCE VS COMMERCIALE
In precedenza, quando i professionisti avevano accesso principalmente a soluzioni software gratuite come OBS (Open Broadcaster Software), era difficile gestire ambienti critici basati su tali prodotti. Nel settore delle sale di controllo, è necessario avere una risposta rapida alle chiamate di supporto, un vero aiuto tecnico durante l'implementazione, qualcuno che possa spiegare e consigliare. Tuttavia, attualmente esistono prodotti commerciali validi con implementazioni di alta qualità e un supporto decente, che consentono di dotare le infrastrutture AV-over-IP critiche nei progetti di sala di controllo con soluzioni software flessibili e facili da implementare.
PRO E CONTRO HARDWARE VS SOFTWARE
Dal nostro punto di vista, la scelta tra opzioni software o hardware per AV-over-IP nelle sale di controllo dipende dai requisiti specifici del progetto e dagli scenari dei casi d'uso. In alcuni casi può essere preferibile un’implementazione software, mentre in altri può essere più adatto un approccio hardware. Acquisizione (codifica) e streaming di immagini utilizzando AV-over-IP.

Nelle soluzioni hardware, le postazioni di lavoro sono configurate in modo tale che il desktop dell'operatore sia duplicato su due uscite: una è collegata ad un monitor (o più monitor), e l'altra è collegata ad un dispositivo di codifica (encoder) che cattura il segnale, lo converte in un flusso video e lo invia sulla rete locale (streaming). Se sulla workstation non sono disponibili uscite video (ad esempio, se tutte le uscite video esistenti sono collegate a monitor separati), il cavo video dalla workstation viene prima collegato a uno splitter 1 a 2, che divide il segnale in due - il primo va al monitor e il secondo va al dispositivo di codifica. In questo modo l'immagine non solo appare sullo schermo ma viene anche trasmessa in rete.

Nelle soluzioni software (ad esempio, consideriamo la soluzione matura e collaudata Polywall Streamer apparsa nel 2019), l'acquisizione e lo streaming dei segnali video vengono eseguiti utilizzando le risorse della workstation stessa: processore, scheda grafica e adattatore di rete. A differenza dei codificatori hardware, gli streamer software non sono vincolati ai segnali video fisici, il che dà loro molta più libertà. Ad esempio, con una singola workstation è possibile creare più flussi video, ciascuno dei quali trasmette il contenuto di uno dei monitor o delle finestre dell'applicazione.

In alcuni casi è utile fornire all'operatore della sala controllo il controllo remoto della tastiera e del mouse della postazione di lavoro o del PC la cui immagine viene trasmessa al video wall. Alcuni modelli di soluzioni hardware AV-over-IP (IP-KVM) consentono la commutazione di tastiera e mouse, mentre le soluzioni software di questa classe utilizzano la tecnologia VNC obsoleta per la trasmissione video, che non corrisponde al concetto di "video in rete" in termini di qualità dell'immagine. Tuttavia, lo sviluppo non si ferma e nel giro di un anno o due ci si può aspettare funzionalità simili dalle soluzioni software della classe AV-over-IP.

Anche le soluzioni hardware presentano limitazioni significative. Funzionano con il segnale proveniente da un'unica uscita video fisica, senza la possibilità di "ritagliare" una porzione dell'immagine o combinare più monitor in un unico flusso. Le tecnologie software non presentano affatto tali limitazioni: è possibile acquisire qualsiasi parte del desktop o tutti gli schermi contemporaneamente. Inoltre è possibile lavorare con oggetti video virtuali, come PC virtuali o finestre di singole applicazioni, anche se sono oscurati da altre finestre.

Una situazione simile si verifica quando si aumenta il numero di postazioni di lavoro: è molto semplice connettere un altro utente, ad esempio, con un laptop, al video wall se si segue l'approccio software: basta installare lo streamer software sul laptop. Quando si sceglie un approccio hardware, sarà necessario acquistare, installare e configurare unità aggiuntive. Ad esempio, nel caso di un laptop, saranno necessari uno streamer hardware aggiuntivo, una porta per la connessione di rete e diversi cavi.

L'acquisizione delle immagini dalle telecamere collegate al PC dell'operatore utilizzando l'approccio software viene eseguita direttamente sulla stazione di lavoro, senza la necessità di apparecchiature aggiuntive. Saranno necessari dispositivi di codifica aggiuntivi per lo streaming dalle telecamere utilizzando metodi hardware. Le fotocamere USB devono essere prima collegate al PC e poi una delle sue uscite video deve essere collegata al dispositivo di codifica. Le fotocamere HDMI possono essere collegate direttamente ad esso. Le telecamere IP dotate di porta di rete possono essere collegate direttamente alla rete.

È importante notare che le interfacce utente delle soluzioni hardware sono progettate per essere comprensibili e convenienti per gli ingegneri di sistema e che gli operatori degli utenti finali non possono interferire con le impostazioni e il funzionamento delle soluzioni hardware preconfigurate. D’altro canto, le interfacce utente delle soluzioni software sono progettate pensando agli utenti finali, fornendo loro un’ampia gamma di possibilità. Gli operatori possono, ad esempio, regolare al volo le impostazioni di qualità del video trasmesso, come ridurre il traffico video o aumentare la risoluzione e la chiarezza dell'immagine. Nel caso di implementazioni hardware, gli operatori dovrebbero coinvolgere un ingegnere AV qualificato per apportare tali modifiche.

Lo stesso vale per l'accompagnamento audio: quando si utilizzano soluzioni software, può essere trasmesso insieme al flusso video o non trasmesso affatto e gli utenti possono modificare queste impostazioni da soli al volo. Nelle implementazioni basate su hardware sarebbe richiesto l’intervento di un ingegnere AV e spesso la selezione di altri nodi finali più costosi.

Un'altra funzionalità che può essere facilmente ottenuta utilizzando un approccio software è la disattivazione del cursore del mouse. Quando si visualizzano immagini da più workstation su un videowall, la presenza di più cursori su uno schermo di grandi dimensioni può confondere il personale della sala di controllo. Le soluzioni video software consentono di rimuovere i cursori non necessari. Tale opzione non è disponibile nelle soluzioni hardware.
ALCUNI PUNTI UNICI LASCIANO UNA SOLA SCELTA
Ora parliamo di funzionalità che possono essere implementate solo utilizzando un approccio software all'AV-over-IP. In genere, un operatore lavora con più applicazioni e talvolta è necessario visualizzarle su un video wall condiviso. Uno streamer software consente di acquisire finestre dell'applicazione, inviando i flussi video creati sulla rete e aprendoli sul video wall in qualsiasi configurazione, sovrapponendo i flussi appena creati sulla console dell'operatore. A questo scopo, all'utente viene fornito un elenco delle applicazioni in esecuzione da cui può è possibile selezionarne diverse (il numero di applicazioni selezionabili dipende dalle caratteristiche della soluzione) Allo stesso modo, è possibile acquisire e trasmettere flussi dalle finestre del desktop virtuale.

D'altro canto, una caratteristica molto forte delle soluzioni hardware è l'assenza di carico di risorse aggiuntive sulle postazioni di lavoro e la completa indipendenza dai sistemi operativi installati sulle postazioni di lavoro. La stragrande maggioranza delle soluzioni software AV-over-IP, incluso Polywall, funziona solo in ambiente Windows e ciascun flusso occupa una parte delle risorse della workstation.
COME SI COMPORTA DIVERSAMENTE AV-OVER-IP IN RETE
Ora, parliamo della trasmissione di flussi video sulla rete. Nel caso di un approccio software, il processo di streaming del video è semplificato selezionando il metodo di connessione di rete nell'interfaccia utente dello streamer del software. Ad esempio, gli utenti possono scegliere Wi -Fi o una delle porte di rete.Quando si utilizzano soluzioni hardware AV-over-IP, lo schema generale è simile: il dispositivo di codifica invia il flusso video catturato sulla rete locale (LAN) tramite un cavo attraverso un adattatore di rete e il non è prevista l'opzione per trasmettere lo streaming tramite Wi-Fi, che è estremamente utile per implementare connessioni BYOD (Bring Your Own Device).

Differenze significative sorgono quando è necessario trasmettere il flusso video oltre la rete locale attraverso un tunnel VPN, ad esempio, verso un altro ufficio o una posizione remota. Se il flusso viene generato da dispositivi hardware, per inviare il flusso attraverso un tunnel VPN sarebbero necessarie modifiche significative alle impostazioni dei dispositivi di rete e sarebbe necessaria l'assistenza di ingegneri di rete. Quando si utilizza un approccio software, la preparazione del flusso per la trasmissione attraverso un tunnel VPN avviene direttamente sulla stazione di lavoro, senza la necessità di riconfigurare i dispositivi di rete.

Un'altra caratteristica distintiva delle soluzioni software AV-over-IP è che il passaggio a un altro adattatore di rete o segmento di rete può essere effettuato con pochi clic del mouse. Se viene utilizzato un approccio hardware, non è possibile modificare al volo le impostazioni dell'apparecchiatura di rete. Almeno, tale capacità non sarebbe disponibile per gli utenti regolari o per gli operatori di sale video. Per commutare il dispositivo di codifica su un'altra porta o segmento di rete, sarebbe necessario coinvolgere gli ingegneri di rete.
ALIMENTARE LE FONTI AI VIDEOWALL È UN COMPITO ALTRO IMPORTANTE. E MOLTO DIVERSO
Le soluzioni hardware AV-over-IP funzionano con i video wall nel modo seguente: ogni schermo del video wall è collegato a un decoder, che recupera uno dei flussi dalla rete locale, lo converte in un'immagine video e lo invia al display. Nell'implementazione più semplice, i singoli dispositivi di codifica sono accoppiati a decoder specifici, che visualizzano i flussi su singoli schermi o sull'intero video wall. L'operatore può scegliere quale stazione di lavoro viene visualizzata su quale schermo.

Un'implementazione più avanzata è possibile con l'uso di processori video aggiuntivi, che consentono il posizionamento flessibile delle immagini. Ad esempio, un flusso video può essere visualizzato su più schermi o su una porzione di uno schermo. Tuttavia, questo approccio presenta un inconveniente significativo: costi aggiuntivi e gestione più complessa della logica del sistema AV.

Nelle implementazioni software, gli schermi video wall sono collegati alle uscite del controller video del server, che genera l'immagine. In sostanza, riceve video in streaming dalla rete, lo decodifica e lo visualizza nella posizione desiderata sul video wall per l'operatore.

Nelle opzioni software più avanzate, come Polywall, l'intero video wall viene presentato all'operatore come un unico spazio di lavoro, in cui vengono visualizzati vari dati multimediali, inclusi i flussi video. L'operatore può posizionare il flusso video ripreso su uno schermo del video wall, su più schermi, in un'area arbitraria o espanderlo per coprire l'intero video wall. Possono anche spostare l'immagine da una parte all'altra del video wall, modificarne le dimensioni e altro ancora, senza alcuna restrizione.

Alcuni fornitori, come Barco, offrono sia opzioni software che hardware per l'implementazione di video wall. Tuttavia, queste soluzioni sono significativamente più costose delle soluzioni hardware con decoder.
ANCHE LE CONSOLE OPERATORE SONO DIVERSE
Vale la pena notare le differenze nelle capacità di gestione fornite agli operatori. Nelle implementazioni hardware, gli operatori di solito hanno a disposizione solo poche preimpostazioni, con quelle più significative utilizzate per visualizzare un flusso sull'intero schermo o flussi diversi su schermi diversi Le soluzioni software offrono una gamma molto più ampia di funzioni e modalità, oltre alla possibilità di creare e aggiornare al volo parti dell'interfaccia, personalizzandole in base alle attività correnti.

Un vantaggio delle soluzioni hardware per lavorare con i video wall è la possibilità di scalare il numero di schermi collegando decodificatori a cascata. La scalabilità delle opzioni software è limitata dal numero di uscite video del server di controllo. In pratica, i video wall con decoder collegati in genere non superano i 25 schermi. Per fare un confronto, secondo NVidia, un video wall con schede video NVidia installate nel server di controllo può coprire fino a 32 schermi 4K. Questo è anche approssimativamente il numero massimo di schermi supportati da Windows. Ma anche questo è un numero significativo, poiché i progetti con videowall di tali dimensioni sono rari in tutto il mondo.
INFINE, IL CRITERIO CHIAVE DI SELEZIONE
La domanda chiave che determina la scelta tra le opzioni di implementazione hardware o software per i progetti di videowall in C&C è quanta flessibilità richiedono il cliente e gli utenti nell'ambiente della sala di controllo.

Se il progetto prevede semplicemente la visualizzazione degli schermi di più postazioni di lavoro sul videowall in rete, utilizzando uno o più modelli predefiniti con un'interfaccia di controllo programmata in modo personalizzato, e queste impostazioni non verranno modificate durante l'intero periodo di utilizzo (3 -5 anni), allora optare per una soluzione hardware sarebbe del tutto adeguato.

Tuttavia, non appena le esigenze del cliente vanno oltre questi parametri, è necessario iniziare a considerare soluzioni software. Maggiore è la flessibilità richiesta, più vantaggiosa diventa l’architettura delle soluzioni software.

Ad esempio, se le sorgenti dei dati video includono elementi basati su software come pannelli informativi basati sul Web (dashboard Web), endpoint di applicazioni specializzate come SCADA o GIS, workstation virtuali, sistemi di videoconferenza, telecamere IP ed endpoint software CCTV, testi messaggi, documenti, ecc., solo un controller software per videowall può creare tali fonti su richiesta. Se questo dovesse essere implementato utilizzando la tecnologia hardware, sarebbe necessario aggiungere workstation al progetto, ospitate in rack di server, ciascuna delle quali funge da sorgente di segnale da un'applicazione separata. Per quanto riguarda l'interfaccia di gestione, solo le soluzioni software possono fornire la necessaria flessibilità e personalizzazione al volo per i singoli utenti.
ULTIMA NOTA
Infine, un consiglio da parte di un gruppo di esperti che ha contribuito a questo articolo: come in qualsiasi altro campo di competenza ingegneristica, consigliamo di tenersi al passo con le ultime innovazioni e sviluppi tecnologici per non perdere il momento in cui nasce una nuova tecnologia offrire notevoli vantaggi rispetto all’approccio “classico”. A nostro avviso, qualcosa di simile è già accaduto con le soluzioni AV-over-IP basate su software utilizzate in ambienti critici. Ti auguriamo successo nei tuoi progetti!

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