NDI, enviar señal de vídeo digital por red


NDI es una tecnología iniciada por NewTek que toma una fuente de video y audio, como una cámara, y la envía a través de su red de área local como transmisión. Cualquier dispositivo o software en la misma LAN que pueda recibir un feed NDI puede recoger el feed de otro dispositivo NDI y retransmitirlo o puede mezclarlo con otro contenido y retransmitirlo.

No creo que estás tecnologías terminen remplazando rápidamente al vídeo por cable SDI, ya que en un lugar sin acceso a una red LAN el NDI es completamente inservible, pero muchos si piensan que la época del vídeo por cable está por terminar pero yo creo que durará un poco más pero aquí podemos conocer un poco más de lo que es este sistema.

¿Qué es el NDI?

NDI son las siglas de Network Device Interface. NDI es a la vez un protocolo de transmisión de vídeo por IP y un método para comprimirlo. Es un creador de flujos diseñado para mover, con baja latencia, datos multimedia en red. 

NDI permite que los equipos de vídeo se identifiquen y comuniquen entre sí a través de IP, y que, en tiempo real, codifiquen, transmitan y reciban múltiples flujos de vídeo y audio de alta calidad, con baja latencia y precisión de cuadro. Cualquier dispositivo puede beneficiarse de esta tecnología de Vídeo IP, incluidos los mezcladores de vídeo, sistemas de grafismo, tarjetas de captura y muchos otros dispositivos de producción. 

El protocolo NDI está pensado para transportar video, audio multicanal sin comprimir y metadatos en ambas direcciones, permitiendo recibir una señal de vídeo con audio asociado y enviar de vuelta, por ejemplo, control PTZ y Tally.  Inicialmente pensado para trabajar en redes locales, NDI ha ido evolucionando desde su presentación en el IBC de 2015, hasta el lanzamiento de la versión 5. Cinco versiones en 6 años que han aportado fiabilidad y nuevas capacidades a la original creación de NewTek.   

Características básicas

La transmisión NDI aporta múltiples ventajas sobre el tradicional cableado de vídeo en banda base. A continuación, describimos las más destacadas: 

Transporte de cualquier resolución actual o futura

NDI es totalmente compatible con todas las resoluciones, velocidades de fotogramas y flujos de vídeo, con y sin canal alfa. En la práctica, la resolución y la velocidad de fotogramas vendrán determinadas por las capacidades de los dispositivos finales. Se espera que las implementaciones más comunes utilicen vídeo UYVY y RGBA de 8 bits, aunque hay soporte para 10 y 16 bits. Todo el proceso interno del códec se mantiene en 16 bits o más. 

Compresión sin pérdidas, transmisión de alta calidad 

El protocolo NDI utiliza compresión sin pérdidas para permitir la transmisión de múltiples flujos de vídeo a través de la infraestructura de red existente, concretamente la Transformada Discreta de Coseno (DCT), que convierte las señales de vídeo en sus componentes de frecuencia elementales. Este método de compresión se utiliza habitualmente en los códecs del sector. El NDI, uno de los códecs más eficientes que existen, consigue una compresión significativamente mejor que la de muchos códecs que han sido aceptados para su uso en Broadcast profesional. 

La relación señal/ruido máxima (PSNR) del códec NDI supera los 70dB, para un contenido de vídeo típico. Y lo que es más importante, NDI es el primer códec que ofrece estabilidad multi-generación, lo que significa que una vez que la señal de vídeo se comprime, no hay más pérdidas, es decir, la generación 2 y la generación 1000 de una secuencia de decodificación a codificación son idénticas. 

Configuración de red simplificada 

El envío y recepción de flujos de vídeo a través de una red IP requiere que las aplicaciones que envíen vídeo sean capaces de descubrir a las aplicaciones receptoras de vídeo. NDI resuelve automáticamente los nombres de host a direcciones IP en una red de área local (LAN).  

Cuando se inicia una aplicación con capacidad de enviar NDI, los dispositivos que pueden recibirlo lo reconocen instantáneamente. Aunque esta es una función operativa en casi todas las redes, hay algunos casos en los que es importante saber cómo funciona, para poder configurar correctamente las redes que utilizan flujos de datos gestionados y protocolos de QoS.  

NDI utiliza mDNS (Sistema de Nombres de Dominio por Multicast) para crear el entorno de configuración necesario para el descubrimiento. Este servicio envía un mensaje multicast IP que pide al host que se identifique. El equipo de destino envía entonces un mensaje multicast que incluye su propia dirección IP. Este multicast es visto por todas las máquinas receptoras de NDI en la subred, que utilizan la información de ese mensaje para actualizar sus propias cachés. Estas consultas de multidifusión se envían a una dirección de multidifusión, por lo que no requiere que un solo dispositivo tenga un conocimiento global. Cuando un servicio o dispositivo ve una consulta para algún servicio que reconoce, proporciona una respuesta DNS con la información de su caché.

La principal ventaja de utilizar mDNS es que su configuración requiere poca o ninguna administración. A menos que la red esté configurada específicamente para no permitir mDNS, las fuentes NDI serán descubiertas. Este formato funciona cuando no hay infraestructura y puede superar fallos en la red. 

Ancho de Banda bajo control 

El NDI funciona de forma más eficiente en una red dedicada, con gran ancho de banda y alta disponibilidad. Esto suele ser incompatible con los entornos no gestionados, como la Internet pública o las redes donde el vídeo circula junto con los datos de otras aplicaciones, sin prioridad.  

Mientras que un solo flujo de vídeo de alta definición puede entregarse en una red Fast Ethernet (100Mbps), las redes Gigabit (1000Mbps) son básicas en los flujos de trabajo de producción de vídeo.  

Un flujo típico de NDI, consistente en vídeo HD 1080i, produce una velocidad de datos de hasta 100Mbps. El flujo de datos NDI, extremadamente eficiente, está diseñado para tener una latencia muy baja y permite transmitir varios flujos en una sola red Gigabit.  

Aun así, un entorno de producción puede requerir aún más capacidad, en función del tipo y la cantidad de flujos de vídeo NDI simultáneos, necesarios para un trabajo concreto. La siguiente tabla pretende ser una guía para calcular, de forma aproximada, las necesidades de ancho de banda en función de las resoluciones de vídeo y frecuencias de cuadro. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el NDI no es determinista, el ancho de banda necesario para los flujos de vídeo NDI debe basarse en el cálculo de la utilización media requerida. 

Stream de vídeo NDI
Ancho de Banda requerido (aprox.)
1 x UHDp60 video stream 250 Mbps
1 x UHDp30 video stream 200 Mbps
1 x 1080p60 video stream 125 Mbps
1 x 1080i60 video stream 100 Mbps
1 x 720p60 video stream 90 Mbps
1 x SD video stream 20 Mbps

Baja Latencia 

El códec NDI ha sido diseñado para funcionar muy rápido y se implementa en gran medida en código escrito a mano, para garantizar que el proceso de compresión de los fotogramas de vídeo se produzca tan rápidamente como sea posible. La latencia es un factor que depende tanto de la conexión de red como de los equipos utilizados. NDI tiene una latencia técnica de 16 líneas de vídeo, aunque en la práctica, la mayoría de implementaciones asume un campo de latencia.  

Las implementaciones NDI mediante hardware de codificación y decodificación dedicado, pueden proporcionar una latencia de extremo a extremo inferior a 8 líneas

Transmisión de metadatos 

NDI transporta vídeo, audio multicanal sin comprimir y metadatos. Los metadatos pueden enviarse en ambas direcciones, lo que permite a emisor y a receptor enviarse mutuamente mensajes a través de la conexión, con metadatos arbitrarios en formato XML. Este sistema de metadatos bidireccional permite funcionalidades como la información de Tally activo, que se devuelve a las fuentes para mostrar que están en el aire (programa / previo) o el manejo de cámaras PTZ que soporten NDI Control. NDI también permite a los transmisores determinar el número de receptores conectados, con lo que pueden omitir el procesamiento innecesario y la utilización del ancho de banda de la red cuando no hay clientes receptores NDI conectados. Los receptores NDI pueden optar por conectarse a varias combinaciones de flujos, para soportar conexiones sólo de audio o sólo de metadatos, cuando no se requiere vídeo. 

Componentes del NDI

Permite realizar la producción audiovisual con un método novedoso accediendo a fuentes de la red por conexión LAN y no solamente con conexión física a su enrutador de video de SDI. Cuenta con un switcher para producción, un sistema de captura y un servidor multimedia en forma de cualquier dispositivo compatible con la NDI, y que puede acceder y visualizar el contenido del resto de dispositivos, permitiendo que se pueda utilizar todas las fuentes que se deseen para poder realizar una buena producción en directo en eventos audiovisuales.

Compatibilidad de NDI

ND1 es compatible con las tecnologías SDI y las que se basan en IP existentes, aparte de estándares, formatos y especificaciones en transformación continua. Además, NDI admite la integración con ASPEN, SMPTE 2022 y otros estándares. Al tener SDK libre de licencia, los desarrolladores y productores de vídeo pueden transformar cualquier dispositivo de producción en un dispositivo habilitado para IP.

La verdad es que tiene muchas ventajas increíbles ya que la cantidad de entradas en tu switcher o tu receptor de vídeo ya no va a ser un problema, podemos simplemente conectar a la misma red la cámara o dispositivo a la red y enviarlo por NDI a nuestro mezclador de vídeo, esto puede representar una solución económica para muchas iglesias cuando lo único que tienen es dispositivos móviles, pero en este momento no todas las cámaras tienen la capacidad de transmitir desde NDI y las que lo tienen no tienen un costo realmente económico.

Esto representa un cambio gigante en la forma en la que el vídeo se transmitirse entre dispositivos compatibles usando tecnología NDI para la integración de sus sistemas y eso convierte en plataformas mucho más potentes, porque quiere decir que ya no solo puedo enviar a mis pantallas las letras en los servicios, también puedo recibir una señal de vídeo y e integrarla a mis pantallas sin necesidad de interfase de captura y el costo será mucho menor.

¿Qué necesito para utilizar esta tecnología?
  1. Necesitarás una conexión de red rápida. cuando utilizamos un sistema de este tipo y utilizamos una red WIFI con esta tecnología es necesario tener por lo menos 10 GB de conexión con la red ya que puede generar una latencia visible en el sistema, pero aun así les recomiendo que la computadora ó el dispositivo donde están recibiendo las señales, esté conectado por cable a la red, esto nos ayudará a que los datos entrantes sean constantes.
    Hay una amplia variedad de cámaras que usan NDI HX, que comprime el video para proporcionar una alimentación NDI de alta calidad y baja latencia de 6 Mbps, para que pueda ejecutar varias cámaras sin que la red tenga problemas. La alimentación NDI sin comprimir a 100 Mbps puede consumir una red troncal Gigabit con bastante rapidez si está ejecutando varias fuentes NDI.
  1. Además de tener una red adecuada, necesitará hardware de computadora, hardware de cámara, mezclador de video y, por supuesto, un software que pueda usar NDI.
    Es muy recomendable tener un asesoramiento adecuado antes de adquirir cualquier producto ya que eso puede complicar o simplificar las cosas al momento de su configuración e integración.
Características de la última versión

Una vez expuestas todas las ventajas que el NDI aporta al entorno de trabajo audiovisual, vamos a repasar lo que la última versión aporta como novedades más interesantes. 

En 2021, se lanzó la versión 5 del protocolo NDI. Entre las mejoras de esta versión se incluye novedades como la transmisión UDP segura, soporte de redundancia para el NDI Discovery Server y se añaden las herramientas Bridge, Remote y Audio Direct a los NDI Tools. 

De todas las herramientas NDI, probablemente la más esperada era la aplicación NDI Bridge, que permite la interconexión de equipos NDI que se encuentran en redes LAN distintas. Esta aplicación supone el despegue definitivo de las realizaciones remotas (REMI) sin que su implantación suponga un gran desembolso. Esta herramienta hace posible que cualquier equipo NDI, dentro de una red local, se comunique bidireccionalmente con los equipos NDI de una red externa, sin necesidad de configuraciones de red excesivamente complejas. 

Otra de las aplicaciones añadidas es el NDI Audio Direct. Se trata de un NDI Tool que permite incluir audio IN y OUT por NDI para su uso en cualquier software de audio digital que soporte el plugin Steinberg VST3. Esta herramienta permite seleccionar cualquier fuente de la red (videos inclusive) para su mezcla en una estación de audio digital por software, y la posterior generación de tantas señales NDI como sean necesarias. 

Una de las grandes apuestas de los NDI Tools es el Remote, una aplicación que permite compartir o recibir fuentes NDI por web. A través de un enlace que proporciona la app, se puede crear una conexión de vídeo en remoto. Tiene un aspecto que recuerda a las videollamadas de vMix, aunque en este caso, se puede configurar si prima la calidad o la velocidad. 

Aunque no sea un lanzamiento de este año, es importante destacar la actualización que ha recibido el protocolo NDI|HX, la versión “aligerada” del protocolo NDI. NDI|HX es un protocolo de video IP pensado para redes con menor capacidad, que tienen limitaciones para usar Full NDI debido al ancho de banda disponible o a su disponibilidad. Permite reducir drásticamente el ancho de banda y utiliza la compresión H.264/H.265. La versión 2 de este protocolo permite integrar canal alfa e incluye los servicios mDNS, NDI Access y Discovery Server. 

Pros y contras del NDI
A favor

El uso de NDI en los entornos de producción actuales aporta soluciones sencillas que, utilizando los sistemas tradicionales, serían mucho más costosas y difíciles de implementar. La gestión de múltiples señales desde un punto central, donde se puede controlar las cámaras ubicadas en cualquier lugar de una red local (otra sala, otro edificio u otra ciudad) y mezclarlas con señales remotas en cualquier parte del mundo, a los que se proporciona Intercom, Tally e incluso control a distancia, facilita un abanico infinito de posibilidades de producción. Tanto para eventos institucionales básicos, como para Broadcast y otras aplicaciones profesionales, NDI supone un abaratamiento de costes de desplazamiento, enlaces por satélite o fibra y un largo etcétera de gastos imprescindibles.

En contra

No obstante, el caballo de batalla de los protocolos de Vídeo IP es la latencia que provocan en la señal, frente al uso de vídeo en banda base. Existen entornos en los que la latencia no es un problema, pero para una producción en directo, que requiera interactuar entre dos lugares remotos, un retardo superior a un segundo, dificulta cualquier conversación. El protocolo NDI solucionó este problema implementando SHQ o SpeedHQ, una codificación con de latencia ultra baja, que utiliza un ancho de banda más alto para transmitir la señal.  

La implantación de un sistema NDI en una red LAN tradicional de 1Gb, es viable para unos pocos equipos. Si se pretende utilizar el ancho de banda completo de Full NDI, es necesario una red de capacidad mínima de 1Gb.  

En 2017, Newtek presentó una solución de ancho de banda reducido, el NDI|HX.  NDI|HX, utiliza entre 1-50Mbps, con latencias desde 80 hasta 200ms.  

Cuando hablamos del ancho de banda en Full NDI, por ejemplo, en una emisión UHDp60, el bandwidth aproximado es de 250Mbps. Si bajamos a un stream HD, el ancho de banda aproximado es de 130Mbps, por lo que, si vamos a disponer de equipos Full NDI dentro de nuestra red, es necesario que al menos tengamos una red capaz de gestionar 1Gbps, siendo lo óptimo el uso de redes 10Gb para entornos de producción en directo con múltiples fuentes Full NDI. La siguiente tabla muestra una comparativa entre los distintos codecs a diferentes resoluciones.

Resolución

Full NDI

NDI|HX H.264

NDI|HX HEVC

1920×1080@60p

132 mbps

15,9 mbps

10,9 mbps

1920×1080@60i

112 mbps

10,5 mbps

7,4 mbps

3840×2160@60p

249 mbps

30 mbps

21 mbps

3840×2160@60i

171 mbps

20,6 mbps

14,3 mbps

¿Qué necesito para utilizar esta tecnología?

Las marcas que desde su origen se han sumado al desarrollo del Video-IP, aportan soluciones para que los clientes puedan llevar la experiencia de video por internet a buen término, con prestaciones que hace pocos años estaban reservadas a aquellos que podían hacer grandes inversiones.  Un buen ejemplo de ello son los desarrollos de Cloud como Kilolink de Kiloview. Estas marcas por separado han creado un servidor para centralizar todas las fuentes y gestionar su distribución como si de una matriz física se tratase. 

El entorno NDI permite una configuración adaptada a las necesidades de cada estructura audiovisual.

Kiloview es una marca que desarrolla mayoritariamente productos para Video IP. Cuenta con una plataforma llamada Kilolink, que permite gestionar equipos como los P1/P2 y generar el bondig correspondiente. Por otra parte, acaba de realizar el lanzamiento del servidor NDI Core, un servidor donde se puede generar todos los inputs y outputs necesarios. Aunque actualmente no es compatible con NDI Bridge, este servidor es una fuerte apuesta para la creación de una infraestructura NDI. 

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