네트워크 디바이스 인터페이스
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1. 개요
NDI(Network Device Interface)는 뉴텍(NewTek)에서 개발한 IP 기반의 비디오 전송 프로토콜이다. 기가비트 이더넷을 통해 비디오, 다중 채널 오디오, 메타데이터를 전송하며, mDNS를 사용하여 근거리 통신망에서 소스를 자동으로 검색한다. NDI는 다양한 SDK를 지원하며, 윈도우, 리눅스, macOS, iOS, 안드로이드 등 여러 플랫폼에서 사용 가능하다. 여러 버전을 거치면서 전송 방식, 기능, 성능이 개선되었으며, 다른 IP 비디오 프로토콜과의 비교를 통해 기술적 특징을 확인할 수 있다. 클라우드 환경에서도 활용되며, CPU 아키텍처에 대한 지원을 제공한다.
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기본 정보 | |
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유형 | 영상 전송 프로토콜 |
개발 | 뉴텍 |
최초 출시 | 2015년 |
최신 버전 | 6 |
웹사이트 | https://www.ndi.tv/ |
기술 정보 | |
특징 | 낮은 지연 시간 양방향 메타데이터 IP를 통한 고품질 비디오 및 오디오 |
기타 | |
제품 지원 | 100만 개 이상의 NDI 지원 제품이 시장에 출시됨 |
2. 기술
NDI는 NDI 코덱을 사용하여 기가비트 이더넷에서 실행되도록 설계되었다.[1][2] NDI는 일반적으로 약 100Mbit/s의 가변 비트 전송률로 1080i 고화질 비디오를 제공한다.[3]
2. 1. 검색 메커니즘
기본적으로 NDI는 mDNS (Bonjour, Zeroconf) 검색 메커니즘을 사용하여 근거리 통신망(LAN)에서 소스를 자동으로 검색하고 제공한다. NDI는 mDNS 없이 서브넷 전체에서 작업을 허용하는 NDI 액세스, NDI 검색 서버와 같은 두 가지 다른 검색 모드도 지원한다.[1] 소스는 NDI 송신 호스트의 포트 범위에서 임의로 선택된 TCP 포트를 사용하여 생성된다.[1] 소스가 요청되면 NDI 수신기가 NDI 송신기에 연결되는 적절한 포트에 TCP 연결이 설정된다.[1] NDI 3.x는 TCP 대신 FEC(순방향 오류 수정)가 포함된 UDP 멀티캐스트 또는 유니캐스트를 사용할 수 있는 옵션을 제공하며, 링크 집계를 사용하지 않고도 여러 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)에 걸쳐 스트림을 로드 밸런싱할 수 있다.[1] NDI 4.0에는 다중 TCP 연결이 도입되었다.[1]2. 2. 연결
소스는 NDI 송신 호스트의 포트 범위에서 임의로 선택된 TCP 포트를 사용하여 생성된다. 소스가 요청되면 NDI 수신기가 NDI 송신기에 연결되는 적절한 포트에 TCP 연결이 설정된다. NDI 3.x에는 TCP 대신 전방 오류 수정(FEC)이 포함된 UDP 멀티캐스트 또는 유니캐스트를 사용할 수 있는 옵션이 있으며, 링크 집성을 사용하지 않고도 여러 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)에 걸쳐 스트림을 로드 밸런싱할 수 있다. NDI 4.0에는 다중 TCP 연결이 도입되었다. NDI 5.0에는 'Reliable-UDP' 전송이 추가되었다.[4]2. 3. 데이터 전송
NDI는 비디오, 다중 채널 비압축 오디오 및 메타데이터를 전송한다.[4] 메타데이터 메시지는 양방향으로 전송될 수 있어, 발신자와 수신자가 XML 형식의 임의 메타데이터를 사용하여 연결을 통해 서로 메시지를 보낼 수 있다. 이 양방향 메타데이터 시스템은 소스에 피드백되는 활성 탤리 정보와 같은 기능을 통해 방송 중(프로그램/미리보기)임을 이해할 수 있도록 돕는다. NDI를 사용하면 발신자는 연결된 수신기 수를 확인할 수 있으므로, 연결된 NDI 수신기 클라이언트가 없을 때 불필요한 처리 및 네트워크 대역폭 활용을 줄일 수 있다. NDI 수신기는 비디오가 필요하지 않은 오디오 전용 또는 메타데이터 전용 연결과 같은 기능을 지원하기 위해 다양한 스트림 조합에 연결하도록 선택할 수 있다.2. 4. 소프트웨어 개발 키트 (SDK)
NDI 소프트웨어 개발 키트(SDK)는 윈도우, 리눅스, 맥OS에서 사용할 수 있으며, iOS, tvOS, 안드로이드, 라즈베리 파이, FPGA로도 이식되었다.[5] 표준 NDI SDK는 로열티가 없는 독점 라이선스를 통해 사용할 수 있다.[6] NDI 고급 SDK는 상업용 라이선스를 통해 OEM에게 압축 데이터 및 기타 기능에 대한 직접 액세스를 제공한다.3. 역사
NDI는 2015년 9월 8일 뉴텍에 의해 공개되었으며,[38] 그 주 암스테르담에서 열린 IBC 방송 전시회에서 시연되었다.[17] NDI를 사용한 최초의 기기는 NewTek TriCaster로, 각 SDI 입력에서 NDI 피드와 비전 믹서에서 4개의 출력 피드를 제공했다. TriCaster는 다른 장치에서 최대 2개의 NDI 소스를 수신할 수 있었는데, 이후 릴리스에서 12개로 증가했고, NewTek의 IP 시리즈에서는 최대 44개까지 가능해졌다.[39]
뉴텍은 이전에 외부 장치에서 TriCaster 제품으로 비디오를 가져오기 위해 AirSend라는 NDI의 전신을 만들었다. AirSend는 문자 발생기(CG) 공급업체인 Vizrt 및 Chyron을 포함한 여러 업체에서 구현되었다. 뉴텍은 기존 AirSend 드라이버를 대체할 수 있는 새 드라이버를 만들어, 기존 AirSend 호환 장치를 NDI 호환 장치로 전환할 수 있도록 하였다.[19]
NDI의 초기 채택업체로는 ASIC 구현인 Studio NDI를 2018년에 출시한 BirdDog, NDI 입출력을 제공하는 Windows 기반 비전 믹서인 VMix[20], 라이브 스트리밍 애플리케이션 XSplit[21] 등이 있었다.
2016년 후반, NewTek은 서브넷 간 서비스 검색 지원 등의 기능이 추가된 NDI 2.0을 출시했다. 2017년 7월 12일에는 멀티캐스트, NDI-HX 등의 새로운 기능을 추가한 NDI 3.0을 발표했다.[22] 2018년 4월 NAB Show에서 마이크로소프트는 콘텐츠 제작자를 위한 Skype에 NDI 지원을 추가했다고 발표했다.[23]
FFmpeg 버전 3.4는 NDI에 대한 입력 및 출력 지원을 추가했지만,[26] 2019년 3월 코드베이스에서 NDI 지원을 제거했다.[27][28] 2019년 4월, NewTek은 NDI 4.0에 Multi-TCP 모드를 추가했다고 발표했다.[29] 2021년 7월에는 NDI 5가 출시되었다.[30]
3. 1. 버전별 기능/개선 사항
4. 다른 IP 비디오 프로토콜과의 비교
전문 비디오 제작에 사용되는 다른 IP 비디오 프로토콜에는 SMPTE 2022, SMPTE 2110, ASPEN (SMPTE 2110에 의해 대부분 대체됨) 및 소니(Sony) NMI가 있다.[7][8][9] 이러한 프로토콜들은 사용되는 기술에 뚜렷한 차이점이 있다.
매개변수 | NDI | NDI HX | NDI HX2 | SMPTE 2022-6[7] | SMPTE 2110 | ASPEN[8] | NMI[9] | CDI[10] |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
개발자 | NewTek | NewTek | NewTek | SMPTE | SMPTE | ASPEN 커뮤니티 | 소니(Sony) | 아마존 웹 서비스(AWS) |
전송 | TCP/UDP/Multi-TCP/Reliable UDP | UDP (TCP) | TCP/UDP/Multi-TCP/Reliable UDP | UDP (RTP) | UDP (RTP) | UDP | UDP | UDP / SRD |
이미지 형식 | 크기 / 종횡비 독립적 | 크기 / 종횡비 독립적 | 크기 / 종횡비 독립적 | SDI 형식만 해당 | 크기 / 종횡비 독립적 | 크기 / 종횡비 독립적 | ||
탈리 | 예 | 예 | 예 | 아니요 | 아니요 | 아니요 | 아니요 | |
양방향 장치 제어 | 예 | 예 | 예 | 아니요 | 아니요 | 아니요 | 아니요 | |
통합 프록시 | 예 | 예 | 예 | 아니요 | 아니요 | 아니요 | 아니요 | 아니요 |
통합 알파 채널 | 예 | 아니요 | 예 | 아니요 | 예 | 예 | ||
압축 | NDI 코덱 (SHQ 0/2/7)[11] | NDI HX (H.264) | H.264/H.265 | 없음 | SMPTE 2110-22 사양(JPEG XS, 하지만 이에 국한되지 않음) | 없음 | 없음 / LLVC 코덱 | 없음 |
연결 | 소켓, 유니캐스트 / 멀티캐스트 및 FEC | 유니캐스트 / 멀티캐스트 | 소켓, 유니캐스트 / 멀티캐스트 및 FEC | 멀티캐스트 | 멀티캐스트 | 멀티캐스트 | 멀티캐스트 / ? | SRD |
HD (1080i) 데이터 속도 | 100Mbit/s | 8Mbit/s~20Mbit/s | 1Mbit/s~50Mbit/s | 1.5Gbit/s 이상 | 1.1Gbit/s 이상 | 1.5Gbit/s 이상 | 1.5Gbit/s 이상 / 최대 14:1[12] | 1.5Gbit/s 이상 |
에센스 패킹 | 개별 오디오, 메타데이터 및 비디오 프레임 패킷, 단일 연결 | 수정된 RTSP/RTP 유형 연결 | 개별 오디오, 메타데이터 및 비디오 프레임 패킷, 단일 연결 | 패킷화된 원시 SDI 비트스트림 | 서로 다른 프로토콜을 사용하는 별도의 연결에 있는 개별 오디오, 비디오 및 메타데이터 | 다중 MPEG 전송 스트림 | 프레임 정렬 2022-6 / LLVC | SMPTE2110 형식의 개별 오디오, 비디오 및 메타데이터 |
인프라 | 기가비트 / 무선 / 부하 분산 다중 NIC / 10Gbit | 기가비트 / 무선 | 기가비트 / 무선 | 10Gbit 이상 | 10Gbit 이상 | 10Gbit 이상 | 기가비트 / 10Gbit | 100Gbit EFA / libFabric |
서비스 검색 | Bonjour (mDNS), NDI Access (수동), Discovery Server (NDI4) | HX 드라이버를 통한 자동 | Bonjour (mDNS), NDI Access (수동), Discovery Server (NDI4) | NMOS[13] | AMWA IS-04 NMOS | JSON-RPC | 플러그 앤 플레이 (NDCP) | 없음 |
API | 로열티 없는 라이선스, Win (x86), Mac, Linux (x86 & ARM), iOS용 SDK 라이브러리,[14] FPGA 참조 | NDI 라이브러리를 사용한 하드웨어 인코딩, 디코딩 | NDI Advanced SDK로 전송, NDI 라이브러리로 수신 | SMPTE 표준 | SMPTE 표준 | SMPTE RDD | 오픈 소스 |
5. Wi-Fi 및 광역 네트워크에서의 사용
NDI는 TCP 및 Bonjour(mDNS) 기술을 사용하여 양질의 기가비트 근거리 통신망에서 작동하도록 설계되었다. mDNS를 통과하지 않는 서브넷에서 작동하기 위해 NDI는 다른 서브넷의 컴퓨터 IP 주소를 수동으로 입력할 수 있는 NDI 액세스라는 메커니즘을 지원한다.[33]
일부 NDI 채택자는 NDI의 TCP 프로토콜 사용으로 인해 대역폭-지연 곱 및 TCP 패킷 손실 복구와 같은 요인으로 장거리, 높은 지연 시간 연결에 덜 적합하지만, 최대 15km의 광섬유 연결에서 프로토콜을 실행했다.[33] 이후 버전의 NDI는 UDP, MultiTCP 및 안정적인 UDP(QUIC)를 포함한 다양한 전송 프로토콜을 도입하여 다른 네트워크 특성을 제공한다. NDI|HX는 더 낮은 데이터 속도를 사용하여 대역폭이 제한된 연결에서 더 쉽게 사용할 수 있다.
6. 클라우드 기반 인프라에서의 사용
NDI는 클라우드 기반 프로덕션 시스템 내에서도 사용되며, 압축된 비디오와 유니캐스트 전송은 AWS 및 애저와 같은 클라우드 기반 서비스에 적합하게 만들어준다. 클라우드 환경에서 작동할 때 NDI 디스커버리 서비스는 클라우드 플랫폼에서 흔히 발생하는 멀티캐스트 제한에 대한 해결책을 제공한다. NDI 5부터 시작하여 Bridge 도구를 사용하면 개방형 인터넷 또는 VPN을 통해 원격 위치를 함께 연결할 수 있다. NDI Bridge를 사용하면 NDI-HX2를 선택 가능한 비트 전송률과 코덱 유형(H.264 또는 HEVC)으로 위치 간 전송 형식으로 사용할 수 있으며(고대역폭 NDI 전송도 가능), NDI 신호의 다른 모든 측면(메타데이터, 알파, 탤리 등)이 유지된다.
7. CPU 아키텍처 지원
NDI는 x86 또는 x86-64 CPU 아키텍처에서 실행될 때 SSSE3 명령어 집합을 포함하는 CPU가 필요하다. NDI는 추가적인 성능을 위해 AVX (Advanced Vector Extensions) 및 AVX2 명령어 집합을 활용한다. NDI는 32비트 또는 64비트 CPU 아키텍처에서 실행될 수 있지만, 64비트를 사용할 때 성능이 향상된다. NDI 4.x 및 이전 버전은 ARM 아키텍처에 대한 제한적인 지원을 제공했으며 일반적으로 인코딩 전용 지원을 제공했다. NDI 5는 Neon 명령어를 포함하는 ARM 기반 프로세서에서 인코딩 및 디코딩에 대한 완전한 지원을 제공한다. 여기에는 애플 실리콘 프로세서가 포함된다. NDI|HX 장치는 일반적으로 전송 전용이며 하드웨어 H.264 인코더 칩을 사용하는 독점 플랫폼을 기반으로 한다. NDI 4.0에서 NewTek은 Multi-TCP 전송 모드의 추가를 발표했다.
8. 메타데이터 및 NDI 사양 확장
NDI는 비디오, 다중 채널 비압축 오디오, 메타데이터를 전송한다. 메타데이터 메시지는 양방향으로 전송될 수 있어 송신자와 수신자가 XML 형식의 임의의 메타데이터를 사용하여 연결을 통해 서로 메시지를 보낼 수 있다.[4] 이 양방향 메타데이터 시스템을 통해 소스가 방송 중임을 알 수 있도록 하는 능동적인 탤리 정보와 같은 기능을 사용할 수 있다. NDI를 사용하면 송신자는 연결된 수신기의 수를 결정할 수 있으므로 NDI 수신기 클라이언트가 연결되지 않은 경우 불필요한 처리 및 네트워크 대역폭 사용을 건너뛸 수 있다. NDI 수신기는 비디오가 필요하지 않은 오디오 전용 또는 메타데이터 전용 연결과 같은 다양한 스트림 조합에 연결하도록 선택할 수 있다.
8. 1. 메타데이터 블록의 종류
NDI는 비디오 및 오디오 프레임에 내장된 XML 블록과 독립 실행형 메타데이터 프레임 형태로 임의의 메타데이터를 지원한다.메타데이터 블록의 내용은 다음 3가지 계열로 구성된다.
종류 | 설명 |
---|---|
NDI 내부 메타데이터 | NDI가 내부적으로 사용하는 메시지이다. 연결 및 탈리(Tally)와 같은 몇 가지 기본적인 작업에 사용되며, 일반적으로 NDI 클라이언트에게는 보이지 않는다. |
정의된 공개 메타데이터 | NDI PTZ 프로토콜 등을 포함하며, NewTek에 의해 NDI SDK의 일부로 정의된다. |
타사 메타데이터 스키마 | 정의된 NDI 메타데이터와 동일한 방식으로 구현되지만 내용은 타사 설계에 기반한다. |
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