La norme SMPTE 2110 et les appareils de diffusion IP2110 Blackmagic Design

Parler de la SMPTE 2110, c’est aborder un sujet très actuel qui transforme le monde de la diffusion, car elle permet de transporter des signaux vidéo, audio et données sur des réseaux IP avec une qualité et une flexibilité inédites. Blackmagic Design propose une gamme complète de solutions pour intégrer des appareils SDI/HDMI aux infrastructures IP, rendant la transition accessible aussi bien aux studios de production, cars régie et intégrateurs de systèmes.

La SMPTE 2110 est une norme — ou, plus exactement, un ensemble de normes ouvertes développées par la SMPTE (Society for Motion Picture and Television Engineers) — destinée au transport de contenus multimédias tels que l’audio, la vidéo, le LTC et les métadonnées sur des réseaux IP, via du câblage UTP ou de la fibre optique.

L’idée part de la possibilité de relier l’appareil 1 à l’appareil 2 non plus par un câble dédié unique comme pour le SDI ou HDMI, mais grâce au réseau.

Contrairement aux protocoles compressés, la 2110 permet la transmission de signaux non compressés en 10 bits, avec une synchronisation précise et une latence pratiquement nulle. En réalité, comme nous le verrons plus loin, il existe aussi une norme compressée, introduite récemment (voir SMPTE 2110-22) dans le cadre plus large de la SMPTE 2110.

La SMPTE 2110 regroupe plusieurs spécifications (actuellement neuf), dont les principales sont :

• SMPTE 2110-10 : définit le système global, la temporisation et la synchronisation entre les appareils, gérés via le PTP (Precision Time Protocol). Tous les appareils sur le même réseau utilisent ce protocole comme référence temporelle.
• SMPTE 2110-20 : transport vidéo non compressé. Toute vidéo non compressée provenant d’une source SDI ou HDMI est convertie pour circuler sur un réseau IP. La SMPTE 2110 est très semblable au SDI dans la manière dont les données source sont organisées en paquets IP.
• SMPTE 2110-21 : gestion du trafic et timing ; définit comment les paquets vidéo sont minutés et envoyés sur le réseau.
• SMPTE 2110-22 : une norme plus récente qui définit la création de flux vidéo compressés à débit constant.
• SMPTE 2110-30 : audio PCM multicanal (non compressé) sur le réseau. Il est assez similaire à AES67, et la conversion entre les deux formats est donc relativement facile.
• SMPTE 2110-40 : transport des données auxiliaires (Time Code, tally, métadonnées).

Cette architecture permet de séparer les flux vidéo, audio et données, simplifiant la gestion et le routage dans les environnements complexes. En outre, grâce à la prise en charge du multicast, le même signal peut être envoyé à plusieurs destinations en même temps, allégeant la charge réseau.

Il est important de préciser que la SMPTE 2110 définit la façon dont les flux de données — vidéo, audio et informations annexes — sont transportés entre les appareils, mais ne couvre pas la manière dont ces derniers établissent la communication entre eux. Pour garantir l’interopérabilité, des protocoles supplémentaires sont requis, comme STP et surtout NMOS, qui joue un rôle clé en assurant le routage des signaux sur le réseau et en permettant à tous les chemins de fonctionner correctement.

Exigences de bande passante pour l’utilisation de la SMPTE 2110

Pour utiliser la SMPTE 2110, la première exigence est d’avoir une bande passante adaptée. Par exemple, un flux non compressé 1080p 60 fps sur SDI nécessite environ 3 Gbps, donc un réseau à 1 Gbps est insuffisant. Le réseau minimum requis est donc Ethernet 10 Gigabit, mais certains cas exigent 100 Gbps, en particulier lorsque plusieurs flux sont interconnectés entre deux switchs.

Un signal vidéo 4K à 50/60 fps occupe généralement entre 8 et 12 Gbps, ce qui nous rapproche déjà de la limite. C’est pourquoi Blackmagic Design a introduit le codec IP10, qui permet de transporter des flux Ultra HD à fréquence d’image élevée sur des réseaux 10G tout en conservant la qualité broadcast et une très faible latence.

Bien entendu, si vous travaillez en 1080p, une connexion 10 Gbps est largement suffisante et permet d’envoyer plusieurs flux simultanément sur un seul lien – dans ce cas, trois (10 Gbps / 3 Gbps = 3 flux).

Avantages opérationnels et applications

L’adoption de la SMPTE 2110 offre de nombreux avantages, surtout par rapport à la norme d’interface SDI, car elle a été conçue dès le départ comme une alternative – et potentiellement un remplacement – au SDI :

• Évolutivité : il est facile d’agrandir le réseau en ajoutant de nouveaux appareils.
• Flexibilité : routage dynamique entre sources et destinations, y compris à distance. Si la bande passante est suffisante, plusieurs flux peuvent emprunter un même lien.
• Aucune contrainte sur les formats vidéo : la norme est déjà prête pour les résolutions et fréquences d’images futures (future-proof), car les appareils ne sont pas limités à des vitesses spécifiques.
• Consolidation basée sur IP : nombre des appareils auparavant nécessaires peuvent désormais être consolidés et gérés via l’infrastructure réseau existante, sans duplication matérielle.
• Moindre coût : l’usage de câbles Ethernet CAT-6 et de switchs 10G réduit considérablement les coûts comparé au câblage SDI.
• Interopérabilité : grâce à NMOS, il est possible de gérer les appareils comme s’ils faisaient partie d’une matrice de routage virtuelle.
• Coût réduit sur fibre : avec la fibre optique, la 2110 est beaucoup moins coûteuse que les solutions traditionnelles à base de fibre, car les modules SFP réseau sont plus accessibles que ceux conçus pour la production vidéo.
• Plus simple pour les liaisons à distance : lorsqu’une production implique deux sites en simultané, la SMPTE 2110 permet de les relier directement et immédiatement, évitant la complexité des anciennes solutions en transportant nativement la vidéo par IP.

Toutes ces caractéristiques rendent l’IP2110 particulièrement adaptée aux plateaux TV, cars régie, événements live, podcasts ou installations d’entreprise. Comme cela ressort également des discussions avec les spécialistes Blackmagic Design, la technologie est déjà suffisamment mature pour la production, simplifiant sa mise en œuvre.

L’écosystème Blackmagic Design

Blackmagic a créé un écosystème IP cohérent et intégré dès le printemps 2024. Des appareils tels que la Studio Camera Pro, l’Audio Monitor 12G G3 et le SmartView 4K G3 prennent en charge l’IP2110 en natif, permettant le transport de la vidéo, du tally, du talkback et du contrôle caméra sur un unique câble Ethernet. À présent cependant, l’IP2110 n’est pas pris en charge par les mélangeurs ATEM, qui nécessitent l’emploi de convertisseurs bidirectionnels.

ATEM Software Control demeure le centre opérationnel de tout le système, assurant la continuité entre les modèles d’entrée de gamme et les solutions avancées.

Convertisseurs Blackmagic 2110 IP

Pour ceux qui souhaitent intégrer des appareils SDI dans des infrastructures IP, Blackmagic propose une offre complète de convertisseurs :

• Blackmagic 2110 IP Converter 3x3G : un appareil compact permettant de convertir trois sources 3G-SDI en vidéo IP SMPTE 2110, via une liaison Ethernet 10G capable de gérer trois canaux vidéo simultanés.

• Blackmagic 2110 IP Mini BiDirect 12G : un convertisseur bidirectionnel pour caméras broadcast, avec support audio XLR et alimentation PoE, également disponible avec des ports SFP fibre 10G.

• Blackmagic 2110 IP UpDownCross 12G : conversion standard entre SDI, HDMI et IP2110, idéale pour la production en direct.

• Blackmagic 2110 IP Presentation Converter : un convertisseur vidéo IP compatible SMPTE 2110, conçu pour les présentations et discours — par exemple sur un pupitre — reliant mélangeurs, ordinateurs, projecteurs, micros et le système sono.

• Blackmagic 2110 IP Converter 8x12G SFP : une solution en rack avec huit canaux bidirectionnels, conçue pour intégrer de la vidéo IP SMPTE 2110 dans les équipements broadcast 12G-SDI, avec connexions fibre pour les liaisons longue distance.

Tous les modèles prennent en charge SD, HD et Ultra HD jusqu’en 2160p60, sont compatibles avec l’alimentation PoE+ et peuvent être gérés à distance grâce au logiciel gratuit Blackmagic Converter Utility.

Conclusions

La SMPTE 2110 est un ensemble de spécifications ouvertes librement accessibles, contrairement à des solutions propriétaires telles que le NDI, développé par NewTek (Vizrt Group), qui nécessite des redevances pour chaque appareil en version NDI Advanced SDK, ou encore Dante AV, appartenant à Audinate.

Il est vrai que la courbe d’apprentissage pour maîtriser la 2110 peut être exigeante, car elle suppose de se familiariser avec plusieurs concepts réseaux. Cependant, Blackmagic Design travaille pour rendre ce parcours plus simple, grâce à des outils qui rapprochent l’expérience utilisateur de la simplicité de relier deux appareils par un câble.

La société australienne a intégré de nombreux aspects techniques dans le Blackmagic Ethernet Switch 360P, préconfiguré avec les protocoles nécessaires pour garantir le fonctionnement fiable de la SMPTE 2110, et dispose en façade d’un panneau permettant de router l’audio et la vidéo directement depuis le réseau.

De plus, Blackmagic Design a intégré la compression pour les formats 2160p 50/60, ce qui permet de réduire légèrement le débit et d’utiliser des réseaux Ethernet 10 Gbps sans compromis sur la qualité.

Enfin, un mode point à point est également proposé, permettant de connecter, par exemple, une caméra directement à un convertisseur SDI sans passer par un switch. Il s’agit là d’une innovation majeure par rapport à l’approche SMPTE 2110 traditionnelle, qui accroît encore la flexibilité opérationnelle.

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