Interfaz de dispositivo de red

La interfaz de dispositivo de red (NDI) es una especificación de software desarrollada por NewTek . Permite transmitir, recibir y comunicar vídeo de alta definición a través de una red informática con baja latencia y alta calidad. Esta especificación, de uso libre, admite la conmutación precisa a nivel de fotograma , lo que la hace idónea para entornos de producción de vídeo en directo .

NDI está diseñado para funcionar sobre Ethernet Gigabit ^{[ 1 ]} con el códec NDI. ^{[ 2 ]} Ofrece vídeo de alta definición 1080i a velocidades de datos variables , normalmente alrededor de 100 Mbit/s . ^{[ 3 ]}

Por defecto, NDI utiliza DNS multicast para anunciar fuentes en una red de área local , de modo que los receptores NDI puedan descubrir y ofrecer automáticamente esas fuentes. También admite otros dos modos de descubrimiento (Acceso NDI, Servidor de descubrimiento NDI) que permiten operaciones a través de subredes y sin DNS multicast. Las fuentes se crean utilizando un puerto TCP seleccionado arbitrariamente de un rango de puertos en los emisores NDI. Cuando se solicita una fuente, se establece una conexión TCP en el puerto apropiado con el receptor NDI conectándose al emisor NDI. NDI 3.x tiene opciones para usar multicast o unicast UDP con corrección de errores hacia adelante (FEC) en lugar de TCP, y puede equilibrar la carga de flujos a través de múltiples controladores de interfaz de red (NIC) sin usar agregación de enlaces . La versión 4.0 de NDI introduce el transporte Multi-TCP .

NDI transmite vídeo, audio multicanal sin comprimir y metadatos . Los mensajes de metadatos se pueden enviar en ambas direcciones, lo que permite al emisor y al receptor comunicarse a través de la conexión con metadatos arbitrarios en formato XML . ^{[ 4 ]} Este sistema de metadatos direccional permite funcionalidades como la retroalimentación de información de conteo activa a las fuentes para que sepan que están al aire. NDI también permite a los emisores determinar el número de receptores conectados, de modo 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 admitir, por ejemplo, conexiones solo de audio o solo de metadatos donde no se requiere vídeo.

El kit de desarrollo de software (SDK) de NDI está disponible para Windows , Linux y macOS , ^{[ 5 ]} y también se ha adaptado a iOS , tvOS , Android , Raspberry Pi y FPGA . El SDK estándar de NDI está disponible mediante una licencia propietaria libre de regalías . ^{[ 6 ]} El SDK avanzado de NDI ofrece a los fabricantes de equipos originales (OEM) acceso directo a datos comprimidos y otras funciones, con una licencia comercial.

Otros protocolos de vídeo IP para uso en producción de vídeo profesional (en lugar de vídeo IP para distribución a usuarios finales ) incluyen SMPTE 2022 , SMPTE 2110 , ASPEN (en gran medida reemplazado por SMPTE 2110) y Sony NMI. Existen claras diferencias en la tecnología que utilizan estos protocolos.

NewTek presentó públicamente NDI el 8 de septiembre de 2015 y lo demostró en la Convención Internacional de Radiodifusión celebrada en Ámsterdam esa misma semana. ^{[ 17 ]} El primer dispositivo que se mostró utilizando NDI fue el NewTek TriCaster , que proporcionaba una señal NDI desde cada una de sus entradas SDI, así como cuatro señales de salida desde su mezclador de vídeo. El TriCaster también podía recibir hasta dos fuentes NDI de otros dispositivos. ^{[ 18 ]}

NewTek había creado previamente un predecesor de NDI llamado AirSend para obtener vídeo de dispositivos externos en sus productos TriCaster. AirSend había sido implementado por varios proveedores de generadores de caracteres (CG), incluidos Vizrt y Chyron . Para integrar rápidamente estos productos en el entorno NDI, NewTek creó un nuevo controlador para reemplazar el controlador AirSend existente, que podía instalarse en estos dispositivos compatibles con AirSend, convirtiéndolos instantáneamente en dispositivos compatibles con NDI sin que los proveedores originales de CG tuvieran que realizar ningún cambio. ^{[ 19 ]}

BirdDog fue uno de los primeros en adoptar esta tecnología y en 2018 lanzó Studio NDI, una implementación ASIC de NDI. Posteriormente, BirdDog lanzó cámaras PTZ NDI , junto con una amplia gama de aplicaciones de software.

Otro de los primeros en adoptar NDI fue VMix , un mezclador de vídeo basado en Windows que ofrece entradas y salidas NDI. ^{[ 20 ]} Un aumento significativo en la base instalada de NDI se produjo cuando la aplicación de transmisión en directo XSplit añadió compatibilidad con NDI. ^{[ 21 ]}

Más adelante, en 2016, NewTek lanzó NDI 2.0, que incorporó funciones como la compatibilidad con el descubrimiento de servicios entre subredes. En abril, Magewell anunció la integración de sus dispositivos de captura PCIe y USB , lo que permite el acceso a cualquier fuente de vídeo en la red.

El 12 de julio de 2017, NewTek anunció NDI 3.0, que añadió multidifusión, NDI | HX y otras nuevas características, introduciendo compatibilidad con cámaras PTZ específicas con chipsets H.264 y firmware actualizado . ^{[ 22 ]}

En abril de 2018, en la feria NAB Show , Microsoft anunció que había añadido compatibilidad con NDI a Skype para creadores de contenido . ^{[ 23 ]} Otros anuncios en la NAB de 2018 incluyeron NDI 3.5 y nueva compatibilidad con NDI de proveedores como EVS ^{[ 24 ]} y Avid. ^{[ 25 ]}

La versión 3.4 de FFmpeg añadió soporte de entrada y salida para NDI cuando el usuario final la compilaba opcionalmente en una biblioteca NewTek que no era de código abierto. ^{[ 26 ]} Sin embargo, posteriormente se descubrió que NewTek estaba redistribuyendo binarios precompilados de FFmpeg que incorporaban su biblioteca no de código abierto en violación de la Licencia Pública General de GNU , lo que provocó que el proyecto FFmpeg eliminara el soporte para NDI de su base de código en marzo de 2019. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

En abril de 2019, antes de NAB, NewTek anunció la incorporación del modo Multi-TCP a NDI 4.0, que utiliza el motor de descarga TCP por hardware presente en el silicio, lo que ayuda a los procesadores de menor especificación con el transporte NDI. ^{[ 29 ]} NDI 4.0 se lanzó en septiembre de 2019 para coincidir con la exposición IBC.

En julio de 2021, se lanzó NDI 5, que agregó transmisión UDP confiable, soporte para servidor de descubrimiento redundante y herramientas NDI 5 (NDI Bridge, NDI Remote, NDI Audio Direct, salida FCP-X) ^{[ 30 ].}

NDI se diseñó para funcionar en redes locales Gigabit de buena calidad que utilizan las tecnologías TCP/IP y Bonjour ( mDNS ). Para funcionar en subredes que no utilizan mDNS, NDI admite un mecanismo conocido como Acceso NDI, que permite introducir manualmente la dirección IP de las máquinas en otras subredes que puedan estar ejecutando fuentes NDI.

Algunos usuarios de NDI han implementado el protocolo en conexiones de fibra de hasta 15  km, aunque el uso del protocolo TCP por parte de NDI lo hace menos adecuado para conexiones de larga distancia y alta latencia debido a factores como el producto ancho de banda-retardo y la recuperación de pérdida de paquetes TCP . ^{[ 33 ]} Las versiones posteriores de NDI introdujeron diferentes protocolos de transporte, incluidos UDP, MultiTCP y UDP confiable ( QUIC ), que admiten características de red más diversas. NDI|HX utiliza una tasa de datos más baja, lo que facilita su uso en conexiones con ancho de banda limitado.

El vídeo comprimido y las transmisiones unicast de NDI lo hacen idóneo para servicios en la nube como AWS y Azure . Al operar en entornos de nube, el servicio NDI Discovery proporciona una solución compatible con las restricciones de multidifusión habituales en las plataformas en la nube. A partir de NDI 5, la herramienta Bridge permite conectar ubicaciones remotas, ya sea a través de Internet o mediante una VPN. NDI Bridge utiliza NDI-HX2 con tasas de bits y tipos de códec seleccionables (H.264 o HEVC ) como formato de transmisión entre ubicaciones (también es posible la transmisión NDI de alto ancho de banda), conservando todos los demás aspectos de la señal NDI (metadatos, canal alfa, tally, etc.).

NDI, al ejecutarse en arquitecturas x86 o x86-64 , requiere procesadores que incluyan el conjunto de instrucciones SSSE3 . La mayoría de los procesadores Intel diseñados a partir de 2006 cuentan con este conjunto de instrucciones; AMD añadió compatibilidad a partir de 2011. Si bien no es un requisito, NDI aprovechará las extensiones vectoriales avanzadas (AVX) y los conjuntos de instrucciones AVX2 para un rendimiento adicional.

NDI puede ejecutarse en arquitecturas de CPU de 32 o 64 bits , aunque el rendimiento aumenta al usar 64 bits.

NDI 4.x y versiones anteriores tenían soporte limitado para ARM , ofreciendo generalmente solo soporte para codificación. El lanzamiento de NDI 5 brinda soporte completo para codificación y decodificación en procesadores basados ​​en ARM que incluyen instrucciones Neon . Esto incluye los procesadores Apple Silicon .

Los dispositivos NDI|HX suelen ser exclusivamente de transmisión y se basan en plataformas propietarias con chips codificadores H.264 de hardware. Algunos ejemplos de dispositivos NDI|HX son las cámaras PTZ y el convertidor NDI Connect Spark SDI a NDI|HX.

Con NDI 4.0, NewTek anunció la incorporación de un modo de transporte Multi-TCP . Este aprovecha la aceleración TCP por hardware en el silicio, lo que ayuda a los procesadores de menor especificación a manejar cargas de red pesadas, a diferencia de UDP, que no se beneficia de la aceleración por hardware . ^{[ 34 ]}

NDI admite metadatos arbitrarios como bloques XML, incrustados en fotogramas de vídeo y audio, así como fotogramas de metadatos independientes. El contenido de estos bloques de metadatos se divide en tres familias.

1. NDI utiliza metadatos internos de forma invisible. Estos mensajes se utilizan para la conectividad y otras tareas fundamentales, como Tally. Por lo general, los clientes de NDI no los ven.
2. Metadatos públicos definidos. Estos mensajes incluyen elementos como el protocolo NDI PTZ. NewTek los define como parte del SDK de NDI.
3. Esquemas de metadatos de terceros. Estos mensajes se implementan de la misma manera que los metadatos NDI definidos, pero el contenido se basa en diseños de terceros. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

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