Native Videosignale in voller Bandbreite

Natives 4K contra IP-Video – HDBaseT als Alternative

| Autor / Redakteur: Bernhard Lück / Andreas Donner

Alle modularen Video-Matrix-Switches von Lindy unterstützen den Einbau von HDBaseT-Modulen.
Alle modularen Video-Matrix-Switches von Lindy unterstützen den Einbau von HDBaseT-Modulen. (Bild: Lindy)

Video-Matrix-Switches von Lindy können mit HDBaseT-Modulen bestückt werden. Ein Vorteil: HDBaseT ermöglicht die Übertragung unkomprimierter Videosignale über ein herkömmliches Netzwerkkabel. Die bei IP-Lösungen nötigen Komponenten für rechenintensive Komprimierung entfallen.

Dank wachsender Bandbreiten ist Video-Streaming auch mobil üblich geworden und dies trotz immer weiter steigender Auflösungen. Das ist jedoch nur zu einem Teil der gesteigerten Bandbreite geschuldet, denn ohne massive Videokomprimierung wäre IP-basiertes Video-Streaming heute ebenso wenig möglich wie vor 20 Jahren. Ein natives SD-Videosignal benötigt rund 400 MBit/s Nettobandbreite, ein 4K-Video teils sogar über 10 GBit/s. Komprimierungsstandards wie HEVC/H.265 schaffen es, das Videosignal auf unter ein Prozent der Ursprungsbandbreite zu komprimieren. Allerdings sind ein Prozent von 10 GBit/s immer noch 100 MBit/s, und die massive Videokomprimierung ist rechenintensiv und daher in Echtzeit nur von professioneller Spezialhardware zu bewältigen.

Deshalb gibt es neben einem Markt für IP-basierte Videotechnik auch einen Markt für Lösungen, die mit nativen Videosignalen in voller Bandbreite arbeiten. Gründe dafür sind neben mangelnden Echtzeitmöglichkeiten auch der vergleichsweise hohe Installationsmehraufwand von IP-basierten Lösungen. Im Ergebnis sind Lösungen mit nativen Videosignalen deutlich flexibler zu installieren. Mit unterschiedlich dimensionierten Video-Matrix-Lösungen für native Signale mit bis zu 64 Ports positioniert sich Lindy genau in diesem Markt. Um zu verstehen, wann native Videosignale gegenüber IP-basierten Video-Streams bevorzugt werden, lohnt ein Blick auf den technischen Background bzw. auf die prinzipiellen Einschränkungen der meisten IP-basierten Signale.

Grundsätzliches zur Videokomprimierung

Videokomprimierung macht sich zwei Eigenschaften von Videos zunutze: zum einen, dass zwei im Video aufeinander folgende Bilder oftmals viele Gemeinsamkeiten haben und sich nur in Details unterscheiden, zum anderen, dass das menschliche Auge einige Bildeigenschaften nicht so stark wahrnimmt wie andere. Es werden folglich jene Informationen aus dem Original gelöscht, die dem Betrachter am wenigsten aufgefallen wären.

Die hohen Kompressionsraten heutiger Video-Codecs nötigen jedoch Sender und Empfänger entsprechend Rechenleistung ab, um das Signal zu komprimieren und wieder zu dekomprimieren. Ersteres ist nicht das Problem, wenn das Video selbst in komprimierter Form gespeichert wurde und nur noch übertragen und wiedergegeben werden muss. Allerdings wird es zu einem großen Problem, wenn Signale in Echtzeit komprimiert werden sollen. Für hohe 4K-Auflösungen gibt es kaum Hardware, die dies ohne merkliche Zeitverzögerung und on-the-fly quasi in Echtzeit leisten kann. Geht es am anderen Ende der Leitung um Dekomprimierung, verhält es sich genau umgekehrt: Aus Sicht der Rechenleistung ist die Dekomprimierung deutlich einfacher zu bewerkstelligen und geschieht problemlos in Echtzeit mit nur geringer Verzögerung. Jedoch sind Monitore und Beamer für gewöhnlich auf bereits dekomprimierte Signale angewiesen und benötigen daher einen zwischengeschalteten oder integrierten Computer oder Mediaplayer, der den Stream aufnimmt, das Signal dekomprimiert und nativ weiterleitet.

Video-Stream-Installationen in der Praxis

Genau jene zwischengeschalteten Geräte, gleich welcher Bauform, sind aber auch das Hauptproblem IP-basierter Lösungen. Ein einfacher Bildschirm, fest an einem Ort installiert, hat eine gewisse Lebensdauer und einen sehr niedrigen Wartungsaufwand. Nach der Installation kann er in Betrieb bleiben, bis er eines Tages ohne nennenswerten Konfigurationsaufwand ersetzt werden kann. Aktive Komponenten, die IP-basierte Signale aufnehmen und konvertieren, erhöhen Konfigurations- und Wartungsaufwand und reduzieren die Mean Time Between Failures (MTBF) maßgeblich. Außerdem müssen bei mehreren Signalen entsprechend dimensionierte Netzwerke mit ausreichend freier Bandbreite installiert und gewartet werden. Den Austausch eines Monitors oder Fernsehers kann in der Praxis die Haustechnik erledigen, Probleme mit dem Netzwerk erfordern einen Netzwerktechniker.

Möchte man diese Kosten umgehen, kann man jeden Bildschirm mit einer eigenen Signalquelle direkt am Gerät ausstatten oder aber man verwendet einen zentralen Signalverteiler, der native Videosignale ausgibt und an die Bildschirme überträgt. Insbesondere bei räumlich begrenzten Videoinstallationen, etwa Messeständen oder Bühneninstallationen, kommt Lindys Video-Matrix-Lösung zum Einsatz. Bis zu 32 verschiedene Signale können beliebig vervielfältigt und an bis zu 32 Bildschirme und Leinwände geschickt werden. Alle Signale bleiben unkomprimiert und werden von der Signalquelle bis zur Anzeige über klassische Videokabel übertragen.

Videoinstallationen out of the Box

Bei der Einrichtung von Gewerbeflächen können sowohl IP-basierte Videoinstallationen als auch native Videolösungen in Hinblick auf Kosten und Aufwand geplant, kalkuliert und gegenübergestellt werden. Anders sieht es oftmals aus, wenn mit geringer Vorlaufzeit für zeitlich begrenzte Installationen Videosignale distribuiert werden müssen. Nativsignale erfordern weniger aktive Komponenten, sind mit jeder Art Bildanzeige kompatibel und können im Zweifel auch mit Fremdhardware anderer Anbieter kombiniert werden. Viel wichtiger ist aber noch, dass nur Nativsignale echtzeitfähig sind. Keine Bühnentechnik kann es sich leisten, wenn bei Livebildern auf einem Konzert der Klang vor dem Bild auf der Leinwand erscheint oder Personen in Großaufnahme nicht lippensynchron zum Ton zu sehen sind. Somit braucht man ein Videomischpult, das in Echtzeit arbeitet. Anders als beim Klang, bei dem am Ende dutzende Mikrofone zu einem Sound gemischt werden, müssen über ein Videomischpult sehr unterschiedliche Signale über verschiedene Leinwände und Bildschirme angezeigt werden.

HDBaseT als Alternative

Alle modularen Video-Matrix-Switches von Lindy unterstützen den Einbau von HDBaseT-Modulen. Wie bei den nativen Videoformaten HDMI oder DVI wird auch bei HDBaseT das Videosignal unkomprimiert übertragen. Der Unterschied ist nur, dass für die Übertragung ein herkömmliches Cat.6-Netzwerkkabel verwendet wird. Da die wenigsten Bildschirme bislang über HDBaseT-Anschlüsse verfügen, muss in diesen Fällen zwischen Fernseher und Netzwerkkabel ein HDBaseT-Receiver zwischengeschaltet werden, der das HDBaseT-Signal auf HDMI zurückkonvertiert. Gegenüber HDMI bietet HDBaseT jedoch den Vorteil, dass anders als bei HDMI-Kabeln, auch Längen bis zu 100 Meter möglich sind. Um den Reichweitenvorteil IP-basierter gegenüber nativen Lösungen wettzumachen, muss man auf Point-to-Point-Extender-Lösungen zurückgreifen, die ihrerseits vielfach mit Glasfaserleitern arbeiten. HDBaseT mit einfachen Cat.6-Netzwerkkabeln ist hier eine echte Alternative, nicht zuletzt auch deswegen, da HDBaseT ein anerkannter Standard ist, der mit Komponenten verschiedener Hersteller kombinierbar ist.

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