ネットワークデバイスインターフェース

ネットワークデバイスインターフェース（NDI）は、テクノロジー企業NewTekが開発したソフトウェア仕様です。これにより、コンピュータネットワークを介して、低遅延かつ高品質な高精細ビデオの送受信と通信が可能になります。このロイヤリティフリー仕様はフレーム精度のスイッチングをサポートしており、ライブビデオ制作環境に最適です。

テクノロジー

NDIは、NDIコーデックを使用してギガビットイーサネット[ 1 ]上で動作するように設計されています。 [ 2 ] NDIコーデックは、通常約100Mbit/sの可変データレートで1080iの高解像度ビデオを配信します。[ 3 ]

デフォルトでは、NDI はマルチキャスト DNSを使用してローカル エリア ネットワーク上のソースをアドバタイズします。これにより、NDI レシーバーはそれらのソースを自動的に検出して提供できます。また、サブネットをまたいでマルチキャスト DNS を使用せずに操作できる他の 2 つの検出モード (NDI アクセス、NDI 検出サーバー) もサポートされています。ソースは、NDI 送信側のポートの範囲から任意に選択されたTCP ポートを使用して作成されます。ソースが要求されると、適切なポートで TCP 接続が確立され、NDI レシーバーが NDI 送信側に接続されます。NDI 3.x には、TCP の代わりに前方誤り訂正(FEC)付きのUDPマルチキャストまたはユニキャストを使用するオプションがあり、リンク アグリゲーションを使用せずに複数のネットワーク インターフェイス コントローラー(NIC)間でストリームの負荷を分散できます。NDI バージョン 4.0 では、マルチ TCPトランスポートが導入されています。

NDIはビデオ、マルチチャンネル非圧縮オーディオ、メタデータを伝送します。メタデータメッセージは双方向に送信できるため、送信側と受信側は接続を介してXML形式の任意のメタデータを相互にメッセージで送受信できます。[ 4 ]この方向性のあるメタデータシステムにより、アクティブタリー情報をソースにフィードバックしてオンエア中であることを認識させるなどの機能が可能になります。また、NDIを使用すると、送信側は接続されている受信機の数を判断できるため、NDI受信機クライアントが接続されていない場合は不要な処理やネットワーク帯域幅の使用を省略できます。NDI受信機は、さまざまなストリームの組み合わせに接続することを選択できます。これにより、ビデオが不要なオーディオのみ、またはメタデータのみの接続をサポートできます。

NDIソフトウェア開発キット（SDK）は、Windows、Linux、MacOSで利用可能であり、[ 5 ] iOS、tvOS、Android、Raspberry Pi、FPGAにも移植されています。Standard NDI SDKは、ロイヤリティフリーの独自ライセンスで利用可能です。[ 6 ] NDI Advanced SDKは、商用ライセンスでOEMに圧縮データやその他の機能への直接アクセスを提供します。

一般的なIPビデオプロトコルの比較

エンドユーザーへの配信に使用されるIPビデオではなく、プロフェッショナルビデオ制作で使用される他のIPビデオプロトコルには、SMPTE 2022、SMPTE 2110、ASPEN（SMPTE 2110に大部分が置き換えられた）、Sony NMIなどがあります。これらのプロトコルで使用されるテクノロジーには明確な違いがあります。

プロトコル
パラメータ
NDI NDI HX NDI HX2 SMPTE 2022-6 [ 7 ]SMPTE 2110アスペン[​​ 8 ]NMI [ 9 ]CDI [ 10 ]
開発者 ニューテックニューテックニューテックSMPTEVSFとSMPTEASPENコミュニティ ソニーAWS
輸送 TCP/UDP/マルチTCP/信頼性の高いUDP [ A ]UDP（TCP） TCP/UDP/マルチTCP/信頼性の高いUDP [ A ]UDP（RTP） UDP（RTP） UDP UDP UDP / SRD
画像フォーマット サイズ/アスペクト比に依存しない サイズ/アスペクト比に依存しない サイズ/アスペクト比に依存しない SDIフォーマットのみ サイズ/アスペクト比に依存しない サイズ/アスペクト比に依存しない
タリー はい はい はい いいえ いいえ[ B ]いいえ いいえ
双方向デバイス制御 はい はい はい いいえ いいえ いいえ いいえ
統合プロキシ はい はい はい いいえ いいえ いいえ いいえ いいえ
統合アルファチャンネルはい いいえ はい いいえ はい はい
圧縮 NDIコーデック（SHQ 0/2/7）[ 11 ]NDI|HX (H.264) H.264/H.265 なし[ C ]SMPTE 2110-22 仕様 ( JPEG XSに限定されません) なし なし / LLVC コーデック なし
繋がり ソケット、ユニキャスト/マルチキャスト、FEC ユニキャスト/マルチキャスト ソケット、ユニキャスト/マルチキャスト、FEC マルチキャスト マルチキャスト マルチキャスト マルチキャスト / ? SRD
HD（1080i）データレート 約100メガビット/秒8～20 Mbps約1～50 Mbps1.5 ギガビット/秒以上1.1 ギガビット/秒以上1.5 ギガビット/秒以上>1.5 Gbit/s  / 最大14:1 [ 12 ]1.5 ギガビット/秒以上
エッセンスパッキング 個別のオーディオ、メタデータ、ビデオフレームパケット、単一接続 修正されたRTSP/RTPタイプの接続 個別のオーディオ、メタデータ、ビデオフレームパケット、単一接続 パケット化された生のSDIビットストリーム 異なるプロトコルによる別々の接続で個別のオーディオ、ビデオ、メタデータを処理 複数のMPEGトランスポートストリームフレーム調整 2022-6 / LLVC SMPTE2110形式の個別オーディオ、ビデオ、メタデータ
インフラストラクチャー ギガビット / ワイヤレス / 負荷分散型マルチ NIC / 10 GBit ギガビット/ワイヤレス ギガビット/ワイヤレス 最低10ギガビット 最低10ギガビット 最低10ギガビット ギガビット / 10 ギガビット 100GBit EFA / libFabric
サービス検出 Bonjour ( mDNS )、NDIアクセス（手動）、検出サーバー（NDI4） HXドライバーによる自動 Bonjour (mDNS)、NDI アクセス (手動)、検出サーバー (NDI4) NMOS [ 13 ]AMWA IS-04 NMOS JSON-RPC プラグアンドプレイ（NDCP） なし
API ロイヤリティフリーライセンス、Win（x86）、Mac、Linux（x86＆ARM）、iOS用のSDKライブラリ、[ 14 ] FPGAリファレンス NDIライブラリを使用したハードウェアエンコード、デコード NDI Advanced SDKで送信し、NDIライブラリで受信する SMPTE規格 SMPTE規格 SMPTE RDD オープンソース
  1. ^ a b NDI v1.0は純粋なTCPでした。後のバージョンでは、UDPユニキャストとマルチキャストのオプションとFECが追加されました。NDI 4.0では「マルチTCP」トランスポートが追加され、NDI 5.0では「信頼性の高いUDP」トランスポートが追加されました。NDI
  2. ^ SMPTE 2110 の集計は、提案された AMWA IS 07 を使用した外部データ ソースに依存します。
  3. ^ TICO RDD35コーデックはUHDを4:1で圧縮するために使用できるため、エンコードされたストリームはHDと同じ非圧縮帯域幅でSMPTE 2022 -6チャネルに沿って伝送できます。 [ 15 ] TR-03を使用したSMPTE 2110では、TICO RDD35とJPEG XSを使用することもできます。 [ 16 ]これには、通常は両端にシリコンとして実装されている独自のエンコーダとデコーダが必要です。

歴史

NDIは2015年9月8日にNewTekによって公開され、同週アムステルダムで開催された国際放送会議でデモンストレーションが行われました。 [ 17 ] NDIを搭載した最初のデバイスはNewTek TriCasterで、各SDI入力からNDIフィードを1つずつ、またビジョンミキサーから4つの出力フィードを供給しました。TriCasterは他のデバイスから最大2つのNDIソースを受信することもできました。[ 18 ]

NewTekは以前、外部デバイスからのビデオをTriCaster製品に取り込むために、NDIの前身となるAirSendを開発していました。AirSendは、VizrtやChyronを含む多くのキャラクタージェネレータ（CG）ベンダーによって実装されていました。これらの製品を迅速にNDI対応にするため、NewTekは既存のAirSendドライバに代わる新しいドライバを開発しました。このドライバは既存のAirSend対応デバイスにインストールでき、元のCGベンダーによる変更を必要とせずに、即座にNDI対応デバイスに変換できます。[ 19 ]

BirdDogはNDIの早期導入企業として、2018年にNDIのASIC実装であるStudio NDIをリリースしました。その後、BirdDogはNDI対応PTZカメラや多数のソフトウェアアプリケーション を提供しました。

NDIを早期に採用したもう1つの企業はVMixで、これはNDI入出力を提供するWindowsベースのビジョンミキサーです。[ 20 ] NDIのインストールベースが大幅に増加したのは、ライブストリーミングアプリケーションXSplitがNDIのサポートを追加した時でした。[ 21 ]

2016年後半には、NewTekがNDI 2.0をリリースし、サブネットをまたいだサービス検出のサポートなどの機能を追加しました。4月には、MagewellがPCIeおよびUSBキャプチャデバイスの統合を発表し、ネットワーク上のあらゆるビデオソースへのアクセスを可能にしました。

2017年7月12日、NewTekはマルチキャスト、NDI|HXなどの新機能を追加したNDI 3.0を発表し、H.264チップセットと更新されたファームウェアを搭載した特定のPTZカメラのサポートを導入しました。[ 22 ]

2018年4月のNABショーで、マイクロソフトはSkype for Content CreatorsにNDIサポートを追加したことを発表しました。[ 23 ] 2018年のNABでのその他の発表には、NDI 3.5と、EVS [ 24 ]やAvid [ 25 ]などのベンダーからの新しいNDIサポートが含まれていました。

FFmpegのバージョン3.4では、エンドユーザーがオプションで非オープンソースのNewTekライブラリにコンパイルした場合に、NDIの入出力サポートが追加されました。[ 26 ]しかし、NewTekはその後、 GNU一般公衆利用許諾書に違反して非オープンソースライブラリを組み込んだFFmpegのコンパイル済みバイナリを再配布していることが判明し、FFmpegプロジェクトは2019年3月にコードベースからNDIサポートを削除しました。[ 27 ] [ 28 ]

2019年4月、NABに先立ち、NewTekはシリコン内に存在するハードウェアTCPオフロードエンジンを使用し、低スペックのプロセッサのNDIトランスポートを支援するマルチTCPモードをNDI 4.0に追加することを発表しました。[ 29 ] NDI 4.0はIBC展示会に合わせて2019年9月に出荷されました。

2021年7月には、信頼性の高いUDP伝送、冗長化された検出サーバーのサポート、およびNDI 5ツール（NDIブリッジ、NDIリモート、NDIオーディオダイレクト、FCP-X出力）を追加したNDI 5がリリースされました[ 30 ]

バージョンリリース機能と拡張機能
1.02016年4月初期リリース
2.02016年9月Access Manager によるクロスサブネットのサポート、ARM エンコーディングのサポート、iOS SDK
3.02017年7月NDI-HXサポート、FEC付きマルチキャストトランスポートオプション、PTZサポート
3.52018年6月デフォルトは FEC 付きのユニキャスト UDP トランスポート方式です
3.62018年7月パケットレベルのボンディングの改善
3.72018年9月発見の改善
3.82018年11月パフォーマンス強化、FPGA開発向けNDI組み込みSDK
4.02019年9月マルチTCPトランスポートモード、HDR 16ビットサポート、ネイティブ同期録画、ディスカバリーサーバー、NDI HX2 [ 29 ]
4.12019年11月パフォーマンスの改善
4.52020年3月新しいマルチTCP実装、NDI-HXによる低遅延、ファイアウォールルールの予測可能なポート番号、コーデック品質の向上
4.62020年11月NVENCを使用してPC上でNDI-HX2エンコードをサポートできる[ 31 ]
5.02021年7月信頼性の高いUDP伝送、冗長化された検出サーバーのサポート、NDI 5ツール（ブリッジ、リモート、オーディオダイレクト、FCP-X出力）[ 32 ]
5.12022年2月NDI ブリッジの機能強化、検出サーバーの DNS 名サポート、SDK の改善
5.52022年8月NDI ルーター、4K ビデオをサポートする NDI ウェブカメラ入力のクアッド入力、トークバックとデスクトップ共有機能を追加する NDI リモート、システム起動時にアプリケーションを自動起動、NDI FreeAudio コマンドライン ツール (SDK に付属)
6.02024年4月NDI HDRメタデータの仕様追加、16ビットカラーフォーマットのサポート改善、Linux用NDIブリッジユーティリティ、macOSのビデオモニターのNDI-KVMサポート、macOS用NDIルーター、ディスプレイと録画のHDRサポートが強化されたWindowsのNDIスタジオモニター
6.1 2024年12月 NDI ブリッジの改良、NDI ブリッジ サービス、FPGA プラットフォームで利用可能な 16 ビット カラー フォーマット、NDI Advanced SDK の動的帯域幅調整 API
6.2 2025年6月 NDI レシーバー API (ステータス、監視、制御を提供)、更新された検出サーバー (NDI レシーバー API の機能を提供)、NDI ツールで提供される新しい検出アプリケーション。

Wi-Fiおよび広域ネットワークでの使用

NDIは、TCP/IPとBonjour（mDNS ）技術を用いた高品質なギガビットLANで動作するように設計されました。mDNSが通らないサブネット間で動作するために、NDIはNDIアクセスと呼ばれるメカニズムをサポートしています。これにより、NDIソースを実行している可能性のある他のサブネット上のマシンの IPアドレスを手動で入力できます。

NDIを採用した企業の中には、最長15kmの光ファイバー接続でプロトコルを実行しているところもありますが、NDIはTCPプロトコルを使用しているため、帯域幅遅延積やTCPパケット損失回復などの要因により、長距離で遅延の大きい接続には適していません。[ 33 ] NDIの後のバージョンでは、UDP、MultiTCP、信頼性の高いUDP（QUIC）などのさまざまなトランスポートプロトコルが導入され、より多様なネットワーク特性をサポートしています。NDI|HXはデータレートが低いため、帯域幅が制限された接続でも使いやすくなっています。

クラウドベースのインフラストラクチャでの使用

NDIの圧縮ビデオとユニキャスト伝送は、 AWSやAzureなどのクラウドベースのサービスに適しています。クラウド環境で動作する場合、NDI Discoveryサービスは、クラウドプラットフォームに共通するマルチキャスト制限と互換性のあるソリューションを提供します。NDI 5以降、Bridgeツールを使用すると、オープンインターネット経由またはVPN経由で、遠隔地を相互に接続できます。NDI Bridgeは、場所間の伝送形式として、選択可能なビットレートとコーデックタイプ（H.264またはHEVC）のNDI-HX2を使用し（高帯域幅NDI伝送も可能）、NDI信号のその他のすべての側面（メタデータ、アルファ、タリーなど）は保持されます。

CPUアーキテクチャのサポート

NDIをx86またはx86-64アーキテクチャで実行するには、 SSSE3命令セットを搭載したCPUが必要です。 2006年以降のIntel CPU設計のほとんどがこの命令セットを搭載しており、AMDは2011年からサポートを追加しました。必須ではありませんが、NDIはAdvanced Vector Extensions（AVX）およびAVX2命令セットを活用することでパフォーマンスを向上させます。

NDI は32 ビットまたは64 ビットのCPU アーキテクチャで実行できますが、64 ビットを使用するとパフォーマンスが向上します。

NDI 4.x 以前ではARMのサポートが限定的で、基本的にエンコードのみのサポートでした。NDI 5 のリリースでは、Neon 命令を搭載した ARM ベースのプロセッサ（ Apple Siliconプロセッサ を含む）でのエンコードとデコードが完全にサポートされます。

NDI|HXデバイスは通常、送信専用で、ハードウェアH.264エンコーダチップを搭載した独自プラットフォームをベースにしています。NDI|HXデバイスの例としては、 PTZカメラやNDI Connect Spark SDI-NDI|HXコンバータボックスなどがあります。

NewTekはNDI 4.0でマルチTCPトランスポートモードの追加を発表しました。これは、シリコンに内蔵されたハードウェアTCPアクセラレーションを活用し、低スペックのプロセッサでもネットワーク負荷の高い処理を可能にします。一方、UDPはハードウェアアクセラレーションの恩恵を受けません。[ 34 ]

NDI仕様のメタデータと拡張

NDIは、ビデオフレームやオーディオフレームに埋め込まれたXMLブロック、およびスタンドアロンのメタデータフレームとして任意のメタデータをサポートします。これらのメタデータブロックの内容は、3つのファミリーを形成します。

  1. NDIが目に見えない形で使用する内部メタデータ。これらのメッセージは、接続性やTallyなどの基本的なタスクに使用されます。通常、NDIクライアントからは見えません。
  2. 定義済みの公開メタデータ。これらのメッセージには、NDI PTZプロトコルなどが含まれます。これらは、NewTekによってNDI SDKの一部として定義されています。
  3. サードパーティのメタデータスキーマ。これらのメッセージは定義済みのNDIメタデータと同じ方法で実装されますが、その内容はサードパーティの設計に基づいています。[ 35 ] [ 36 ]

参考文献

  1. ^ Coalition、ProVideo（2015年9月8日）。「NewTek、IP制作ワークフロー向けオープンプロトコル「NDI」を発表、Allan Tépper著」。
  2. ^ 「NDIエンコーディング/デコーディング」。NewTekナレッジベース。
  3. ^ 「NDIネットワーク帯域幅」。NewTekナレッジベース。2021年4月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年3月9日閲覧。
  4. ^ 「NewTekがNDIを発表 - IP制作ワークフロー向けオープンプロトコル - 技術標準」Content-technology.com。
  5. ^ “NewTek NDI SDK” . Newtek.com。
  6. ^ 「NDI®ライセンス契約」 . new.tk. 2020年6月3日閲覧。
  7. ^ 「Smpte規格、推奨プラクティス、エンジニアリングガイドライン、登録開示文書の数値索引」（PDF） Smpte.org 2017年5月23日閲覧。
  8. ^ 「ASPENコミュニティ - ホーム」。aspen -community.com。
  9. ^ 「ソニー、放送業界の主要企業と連携し、ネットワークメディアインターフェースを発表：プレス：英国：Sony Professional」 Sony.co.uk。2017年3月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年3月21日閲覧。
  10. ^「クラウドデジタルインターフェース」aws.amazon.com。
  11. ^ "SpeedHQ" . wiki.multimedia.cx . 2020年7月31日閲覧。
  12. ^ 「NMI Core - Nextera Video Inc」 . Nexteravideo.com .
  13. ^ 「ネットワークメディアオープン仕様とは何ですか？」Nmos.tv。
  14. ^ 「NewTek NDI SDK」 . NewTek .
  15. ^「TICOアライアンス - テクノロジー」www.tico-alliance.org .
  16. ^ 「SMPTE RDD 35 - IP ネットワークまたは SDI インフラストラクチャで使用される TICO 軽量コーデック - Engineering360 」。standards.globalspec.com 。
  17. ^ 「NewTek、IP制作ワークフロー向けオープンプロトコルNDIを発表」（Allan Tépper著） Provideocoalition.com 2015年9月8日。
  18. ^ Kerschbaumer, Ken (2016年9月19日). 「NewTekのIPシリーズビデオ制作システムが新たな市場をターゲットに」 . Sports Video Group .
  19. ^ "NDI AirSend アップデーター - NewTek" .ページ.newtek.com。
  20. ^ Bridge、The Broadcast（2016年4月18日）。「StudioCoast vMixがNewTek NDI規格を採用 - The Broadcast Bridge - ITと放送を繋ぐ」Thebroadcastbridge.com。
  21. ^ 「XSplit Broadcaster、IP制作ワークフローにNewTek NDIを採用」 Marketwired.com 、 2016年4月12日。 2017年5月23日閲覧。
  22. ^ 「NewTek NDI® バージョン 3 は、製品メーカー向けの唯一のエンドツーエンド IP ビデオ ソリューションを提供します」。NewTek 。
  23. ^ 「Skype for Content Creatorsでライブストリーム、ポッドキャスト、ビデオの中心にコラボレーションを」 Skypeブログ、2018年4月6日。
  24. ^ディレクター、ケン・カーシュバウマー、社説（2017年9月5日）。「EVS X-One制作システムがソフトウェアベースの技術を新たなレベルへ」。Sports Video Group。{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  25. ^ 「Avid Media Composer が NewTek NDI® を統合」。
  26. ^ベイカー、チャック (2017 年 12 月 6 日). 「FFmpeg 3.4 は NDI I/O を追加」。ニューテック。
  27. ^ 「NewTekが非フリーのFFmpegビルドを配布」 FFmpegバグトラック。2018年12月3日。
  28. ^ 「libndi_newtek を削除」 FFmpeg github リポジトリ。2019年3月9日。
  29. ^ a bフィル・クルツ（2019年4月3日）「NewTekのアンドリュー・クロスが買収とNABショーの計画について語る」。
  30. ^ 「NDI ツール | NDI.tv」。
  31. ^ 「NVIDIA Broadcast の機能が主要なストリーミング アプリケーションに直接統合されました」。
  32. ^ 「NDI ツール | NDI.tv」。
  33. ^ Gatarski, Richard (2016年5月9日). 「ドキュメンタリー：光ファイバー経由NDIを使用したスト​​ックホルム・キスタ・クロスプロダクション」 . Weststreamu.se .
  34. ^ 「NewTekのAndrew Crossが買収とNABショーの計画について語る」 2019年4月3日。
  35. ^ 「NDI メタデータ標準」 .シエナ。2023-09-27に取得。
  36. ^ NDISソフトウェア
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