Hablemos sobre tendencias en códecs
     

Radio World les preguntó a varios proveedores de códecs sobre las tendencias en sus áreas de especialización. Ésta es la segunda parte de dos artículos. En la publicación de mayo, Radio World compartió las respuestas de Jack Lackness, vicepresidente de ventas en el continente americano de Tieline, y de Tom Hartnett, director técnico en Comrex.

Kevin Campbell
WorldCast Systems
Director de ventas de APAC/Americas APT


¿De qué manera cambiaron los códecs?
Campbell:
El desarrollo más notorio en los últimos años es el nivel de madurez en el uso de enlaces IP para la difusión. Si bien el audio por IP ha estado disponible por algún tiempo, sólo en los últimos años se ha adoptado como una alternativa aceptable para el ingeniero de difusión con una postura entendiblemente conservadora.

Ahora, se ha vuelto relativamente simple instalar enlaces IP administrados para transportar audio utilizando tecnología MPLS y protocolos como QoS y DiffServ. Las radiodifusoras en los mercados principales están usando MPLS junto con un enlace IP secundario para proporcionar “redundancia siempre disponible” que puede igualar — o incluso superar — los “cinco nueves” que ofrecen los servicios T1. En los mercados más pequeños, las radiodifusoras ahora pueden usar una conexión DSL por cablemódem rentable y enlaces por microondas para sus STL y enlaces de estudio a estudio, lo que reduce significativamente los costos. Sólo unos años atrás, usar estos enlaces de baja calidad significaba que la radiodifusora debía contentarse con una degradación significativa en la calidad de audio y un sinnúmero de problemas de confiabilidad. Ahora, la tecnología que conlleva una reducción de los costos ya no pone en riesgo el servicio.

¿Cuál es el futuro de los códecs?
Campbell:
En el contexto de STL y la distribución de audio en general, a medida que la velocidad de red aumenta y el ancho de banda se hace más disponible, la necesidad de comprimir paquetes pesados es cada vez menor. Si bien han estado circulando rumores sobre el final de la compresión desde hace ya un tiempo, es poco probable que desaparezca por completo. A medida que las redes aumentan su velocidad, mejora la calidad del contenido y éste se expande para adaptarse al ancho de banda en crecimiento. Sin embargo, el ancho de banda ya no es el bien preciado que era hace un tiempo, y los usuarios dejan de lado los métodos psicoacústicos agresivos para inclinarse cada vez más por la compresión liviana y sin sobresaltos.

¿Qué tan confiable es Internet para el audio de misión crítica?
Campbell:
Creo que cualquier ingeniero que cuida sus bienes está en lo cierto si duda en usar Internet para transportar audio de misión crítica. Es cierto que se reducen los costos en gran medida y que ahora es posible proporcionar audio por T1 con calidad y confianza por este medio que tiene un gran éxito. No obstante, por lo general nos olvidamos de que Internet nunca se diseñó para la comunicación en tiempo real; se diseñó para la comunicación de datos en diferido. Por lo tanto, Internet no tiene la capacidad inherente de ofrecer este servicio.

La implementación de técnicas que permitan esto depende del equipo de códec y existen muchas técnicas diferentes disponibles. Algunas técnicas reducen la calidad de audio según la disponibilidad del ancho de banda, algunas afectan el retardo y otras conmutan de un enlace a otro lo que provoca interrupciones y fallas de audio. Aquellos que deseen utilizar Internet para transportar paquetes críticos deben analizar estos inconvenientes y buscar una solución que no ponga en riesgo la información de esta manera.

¿Cuál es la situación actual de la velocidad de bitios y los algoritmos?
Campbell:
Irónicamente, los nuevos algoritmos están perdiendo importancia dentro del terreno de los códecs. Muchas tecnologías nuevas de distribución y adquisición que han emergido utilizan funciones de compresión pesadas y, por lo tanto, en el núcleo de la red — es decir, en los enlaces de emisora a transmisor y emisora a emisora —, se está volviendo cada vez más importante mantener la integridad del contenido de audio. Si bien muchos clientes aún usan MPEG y particularmente las variantes AAC para conectarse a equipos existentes, los que implementan redes y enlaces nuevos por lo general siguen usando audio lineal o Enhanced apt-X para preservar el contenido de audio lo más posible en el corazón de sus redes de transporte.

¿Qué sucede con HD Voice y con los desarrollos similares?
Campbell:
HD Voice no es algo de lo que hayamos escuchado mucho, para ser honesto. En lo que respecta a la red, lo que está teniendo el mayor impacto es el costo. Debido a que los enlaces IP para el consumidor e IP administrado son económicamente accesibles, son opciones que tienen cada vez más adeptos para el transporte de audio y son las radiodifusoras líderes las que buscan soluciones que les permitan usar estos enlaces en sus redes.

¿Cuál es el próximo gran desafío?
Campbell:
Con menos énfasis en la compresión, los diseñadores de códecs competirán cada vez más en el conjunto de características principales de sus dispositivos, en la redundancia y en las interfaces que ofrecen. Con la proliferación de las redes de audio por IP, y la carga de trabajo y el área de competencia cada vez mayor de los ingenieros de la difusión, el desafío que enfrentan los diseñadores de códecs es convertir las complejidades de la conexión por IP y hacer conexiones simples y rápidas de implementar.

¿Qué pregunta importante cree usted que debería hacer una persona que desea comprar un códec?
Campbell:
Un comprador no debe buscar solamente el precio por unidad sino el costo total de propiedad de la combinación de sus STL a lo largo de los años. Debe preguntar sobre la redundancia incorporada con la que cuenta el hardware del códec. ¿Qué referencias de clientes puede proporcionar el fabricante? ¿Qué procedimientos de actualización están disponibles si necesitaran más canales en el futuro? ¿Cómo se desempeña el códec en Internet abierto? ¿Qué cuidados necesita la unidad cuando se usa un IP abierto? ¿Se puede tener una unidad de demostración para probar la tecnología?

¿Cuál es el producto más nuevo o destacado de su empresa? Campbell: Hemos visto un increíble interés y aceptación de la tecnología SureStream de APT en los Estados Unidos los últimos meses. SureStream es una tecnología de audio por IP que recibió muchos reconocimientos y que básicamente permite a las radiodifusoras utilizar enlaces de audio por IP económicos para el consumidor y proporcionar una calidad de audio y una confiabilidad similar a la de un enlace T1. Sin que la calidad se vea afectada, SureStream representa ahorros tan significativos que el retorno de la inversión se logra en sólo cuatro meses. Actualmente, está disponible en el Horizon NextGen estéreo, el WorldNet Oslo de múltiples canales y nuestra nueva plataforma compacta Oslo 1U de audio por IP multicanal.

Las siguientes respuestas pertenecen a Kirk Harnack, vicepresidente de Telos Products.

Kirk Harnack, CBRE
Vicepresidente, Telos Products
Telos Systems
¿Cuáles son las características destacadas de los códecs de hoy en día?
Harnack:
El cambio más grande se desprende de las conexiones por conmutación de circuitos, como ISDN, las conexiones conmutadas por paquetes que usan el protocolo de Internet.

Pero esto no significa que los códecs IP funcionen solamente por Internet público. De hecho, podemos decir que el cambio más grande en tecnología de códecs es en realidad la diversidad de opciones de conexión. Con ISDN y otros servicios dedicados, por lo general hay sólo una empresa telefónica “titular” de donde se puede adquirir servicio y quizá un operador de telefonía “de la competencia”. Con la tecnología de conexión por IP, generalmente hay media docena de opciones para la conectividad, inclusive enlaces de RF de bajo costo.

Con la adopción de IP para el transporte de datos, también vemos un cambio en las opciones de códecs diseñados para trabajar con niveles variados de latencia, interrupción de paquetes y otras variables introducidas por la transmisión de datos conmutados por paquetes.

¿En qué dirección apunta el diseño de códecs?
Harnack:
La idea es ofrecer diferentes opciones. Hay opciones razonables de varios diseñadores de códecs de audio para la difusión en términos de formato, redundancia de datos, respaldo automático, flexibilidad de algoritmos y velocidad de bitios, datos auxiliares y actualizaciones de software.

Durante mucho tiempo, los ingenieros no confiaron en Internet para el transporte de audio.

Harnack:
Los ingenieros de difusión prefieren tener el control de sus propias operaciones. Usar sus propios equipos con servicios regulados pagos como T1 o ISDN ha sido adecuado en la mayoría de los casos. Cuando pensamos en IP, generalmente pensamos en Internet público, pero eso no tiene por qué ser en todos los casos; sólo es el uso más económico. Cuando se corta, satura o queda inutilizada una conexión T1 que transporta una señal STL de la emisora al transmisor, no hay ninguna otra alternativa buena para transmitir datos en el mismo formato.

Sin embargo, IP es diferente. La tecnología IP y la transmisión por IP son tan habituales hoy en día que la redundancia no implica gastos y, por lo general, hay una confiabilidad igual o superior a “cinco nueves” disponible. Algunas redes de radio están creando sistemas de contribución y distribución de contenido con conexiones de Internet público y WAN privada por satélite en paralelo. Muchas emisoras de radio utilizan STL a tiempo completo a través de un proveedor de Internet local — por cable o DSL — respaldado por un operador inalámbrico de alta velocidad. La conmutación automática de rutas está disponible en enrutadores de datos sofisticados y económicos.

Un componente importante en la transmisión de datos por IP es el poder de elección. Los ingenieros de difusión tienen más opciones ahora de lo que creen para comunicarse con los sitios con transmisores, conductores en sitios remotos, estudios en ciudades distantes, sedes deportivas y periodistas de noticias móviles. Como ingenieros, es importante que busquemos todos los servicios y opciones disponibles y que propongamos estas opciones como posibles soluciones.

¿Cuál es la situación de la velocidad de bitios y los algoritmos?
Harnack:
Al igual que para muchas preguntas, la respuesta es “depende”.

Cuando hay ancho de banda disponible, los ingenieros de difusión pueden elegir un modo de audio lineal para obtener un audio digital perfecto de 24 bitios con un muestreo a 48 kHz. Esto consume un poco más de 2 Mb/s sobre un enlace IP. Una calidad de audio excelente —“impecable”, como decía Steve Church — se puede obtener usando AAC a 320 kb/s u otro algoritmo moderno a una velocidad de bitios similar o superior. Cuando la única opción son las conexiones de velocidades de bitios bajas, preferimos AAC-ELD (Bajo Retardo Mejorado) u otros códecs sofisticados similares como HE-AAC y HE-AAC v2. Otros códecs nuevos como Opus son prometedores.

En todos los casos, incluso cuando se usa un códec moderno, una velocidad de bitios superior proporciona mejor audio. Y una transmisión lineal es mejor que cualquier audio codificado perceptualmente.

¿Qué papel tiene HD Voice y otros desarrollos para las radiodifusoras?
Harnack:
HD Voice es un tema interesante para los ingenieros de difusión. Si viviéramos en un mundo 100 por ciento telefónico, pensaríamos que “HD Voice” es el invento más grande desde el agua caliente. Por el momento, “HD Voice” generalmente implica telefonía con códec G.722. Para los teléfonos, es una mejora increíble. Para las conexiones remotas de difusión ciertamente es una mejora con respecto al códec G.711 (el códec de voz telefónica convencional), pero no se le acerca en calidad de sonido al ACC a velocidades de bitios similares.

La ventaja de la popularidad de HD Voice en sistemas telefónicos es que a las personas que llaman se las escucha mucho mejor que antes. Y, las llamadas de los periodistas, en los partidos, en los desfiles, etcétera, se escuchan bastante bien, mucho mejor que con una conexión telefónica convencional. Pero no considere usar “HD Voice” como reemplazo de un códec moderno de espectro completo para programación extensa; y ni siquiera piense en usarlo para música en vivo.

Lo que estamos empezando a notar es que están desapareciendo las diferencias entre los códecs IP y la telefonía de voz por IP. Esto es bueno siempre que usemos esta capacidad mejorada en llamadas telefónicas para incrementar la calidad. No hay que confiar en HD Voice para las aplicaciones en las que un códec estéreo de espectro completo es la opción adecuada.

El sistema telefónico Telos VX puede aceptar llamadas fácilmente de usuarios de HD Voice (G.722). El códec IP Z/IP One también puede comunicarse con otros dispositivos G.722 (también con G.711) e incluso puede registrarse con un servidor SIP siempre que la marcación de 10 dígitos convencional esté disponible.

¿Cuál es el próximo gran desafío que enfrentan los diseñadores de códecs?
Harnack:
La abundancia de ancho de banda económico es una tentación para aquellos que tratan de trabajar con audio en tiempo real. ¿Si la ISDN a 128 kb/s fuera confiable — supongamos —, 5 Mb/s sería mucho mejor? Sabemos la respuesta para esto. La mayoría de las conexiones de banda ancha son inconsistentes. A veces, muchas veces, tal vez la mayoría de las veces, podemos tener alta capacidad y baja latencia. Pero a veces no.

Esa inconsistencia es nuestro desafío y nuestra oportunidad. Un códec de difusión en tiempo real necesita baja latencia adecuada y una conexión confiable durante la difusión. Si bien no podemos garantizar un servicio sin interrupciones, ciertamente podemos desarrollar algoritmos que sean capaces de adaptarse a condiciones de red deterioradas, de corregir errores (paquetes perdidos) e incluso de proporcionar una especie de redundancia de trayecto en algunos casos.

No es tan difícil crear un códec para trabajar sobre un transporte por IP en lugar de un transporte para telecomunicaciones. Con un ancho de banda dedicado (configurado, con Calidad de Servicio [QoS]), IP puede ser tan confiable como una conexión por conmutación de circuitos. Sin embargo, una vez que intentamos obtener ese rendimiento sobre una conexión de Internet pública, la situación se pone menos predecible. Éste es el desafío. Y éste es el campo en el que los desarrolladores más brillantes están soñando e innovando todos los días.

¿Qué más debe saber una persona a la hora de comprar un códec?
Harnack:
Muchos códecs IP diseñados para radiodifusoras cumplen con la norma N/ACIP. Esta norma garantiza un nivel básico de compatibilidad de conexión con diversas marcas de códecs IP. Sin embargo, la compatibilidad regulada por la norma N/ACIP no contempla las estrategias más inteligentes y creativas que adoptan varios fabricantes de códecs IP para ocultar y eliminar errores en los datos.

Una estrategia simplemente es enviar dos flujos desde cada codificador, lo que aumenta las posibilidades de que todos los paquetes lleguen al decodificador. Otra estrategia — que Telos ha adoptado con bastante éxito — es usar códecs que ofrezcan capacidades incorporadas de ocultación de errores, y luego agregar administración de tamaño de búfer elástica y administración de velocidad de bitios de codificación.

Telos denomina esta tecnología Agile Connection Technology (ACT). ACT mide el rendimiento integral de la red dos veces por segundo y calcula las interrupciones, las pérdidas de paquetes y las ocultaciones de paquetes, a fin de ajustar instantáneamente el tamaño del búfer y la velocidad de bitios de envío al otro extremo según sea necesario.

Los ingenieros en busca de códecs IP deben tener en cuenta muchos aspectos de la utilización propuesta, los trayectos de datos y el nivel de experiencia de los que usarán el equipo. Para las conexiones remotas de difusión, es mejor elegir un producto que funcione bien a través de enrutadores y servidores de seguridad de terceros, y que ofrezca un directorio fácil de usar (lista de contactos) con una conexión con un solo botón. Para conexiones de tiempo completo, asegúrese de que el códec IP se reconecte automáticamente después de un corte de energía o interrupciones en la red. Los datos auxiliares —serial RS-232 y E/S de propósitos generales (GPIO) — pueden resultarle importantes, al igual que estas funciones se sincronicen ante un retardo total en el audio.

¿Cuál es el producto nuevo más destacado?
Harnack:
El Z/IP One de Telos se está convirtiendo en la “navaja suiza” entre los códecs IP. Los ingenieros nos cuentan historias de éxito todas las semanas sobre el uso del Z/IP One para conexiones remotas difíciles y enlaces STL; incluso que un conductor en cama pudo conducir su programa desde la casa. Funciona con nuestro servicio gratuito Z/IP Server para el protocolo NAT Traversal y ofrece 11 opciones de algoritmos de codificación, cada uno a las velocidades de bitios que permitan los diseñadores. La conectividad SIP es convencional. La función ACT ofrece las mejores conexiones remotas posibles por IP, incluso enlaces móviles 3G y 4G. Puede conectarse sobre Wi-Fi y a redes Livewire para una configuración fácil. Todo esto permite que Z/IP One funcione sin problemas con otros Z/IP One, y también con otros códecs que respeten la norma N/ACIP.

Las siguientes respuestas pertenecen a Keyur Parikh de Harris Broadcast.

Keyur Parikh
Harris Broadcast
Arquitecto de sistemas y líder en software
Supongamos que soy un ingeniero pero he estado fuera del mercado por muchos años. ¿Cuáles son las características más destacadas de los códecs de hoy en día?
Parikh:
Una diferencia trascendental es el modelo de transporte. Las redes basadas en circuitos con altos costos recurrentes se están reemplazando con redes IP ubicuas económicas (tanto por cable como inalámbricas). De hecho, no es raro que los usuarios tengan acceso a múltiples trayectos IP que conecten el extremo de transmisión con el receptor, con el objeto de tener elasticidad. Otra tendencia es usar los algoritmos más nuevos como la familia AAC de códecs, que puede proporcionar calidad casi lineal utilizando una fracción del ancho de banda utilizado por el PCM lineal.

¿En qué dirección apunta el diseño de códecs?
Parikh:
El aumento de las velocidades de los procesadores ha permitido que se implementen códecs en el software. La implementación del software ha permitido la flexibilidad en la reconfiguración de los algoritmos de los códecs sobre la marcha además de la integración de funciones de redes IP. A medida que los códecs se basan cada vez más en IP, se extienden cada vez más las normas interoperables para el flujo en tiempo real y por Web. EBU ha implementado una norma que se basa en el flujo de protocolo en tiempo real (RTP) para la interoperabilidad. Con la adaptación de los protocolos como Shoutcast y la capacidad de transmitir mediante Shoutcast y RTP para la difusión, los códecs amplían el alcance de la difusión en tiempo real a PC y teléfonos inteligentes.

¿Cuál es su posición con respecto a la confiabilidad de Internet para el transporte de misión crítica?
Parikh:
Internet se presenta en diversos formatos: de un servicio de IP administrado a Internet público no administrado. El servicio administrado puede proporcionar un servicio confiable y determinativo (casi como un servicio por circuito). Con Internet público, no hay garantías sobre la calidad del servicio. Los usuarios aún no confían en Internet, pero un códec bien diseñado en el mercado de hoy en día proporciona diversas herramientas en su kit de funciones de red para combatir impedimentos en las redes IP. Estas herramientas incluyen, entre otras, interfaces para múltiples trayectos IP para usarse de forma simultánea, corrección de errores directos y funciones avanzadas que pueden proporcionar conmutación de protección sin errores. Todo esto permite que el usuario confíe en una conexión por circuito con un costo recurrente muy inferior.

¿Qué es lo último en velocidades de bitios y algoritmos?
Parikh:
Para el contenido musical, los códecs AAC son lo último. AAC-HEv2 puede lograr el 90 por ciento de la calidad que se logra con una conexión lineal a 64 kb/s. HE y HEv2 están especificados en varias normas de difusión, como XM Radio, Mobile Handheld, DAB+ y DRM. Desde la perspectiva de los clientes, iTunes de Apple también utiliza AAC como su códec predeterminado. AAC también tiene una alternativa de bajo retardo. No obstante, en algunos casos, no es lo suficientemente bajo y, por lo tanto, los usuarios deben considerar otras opciones como un códec APT o lineal. Para la voz de banda ancha, G.722 sigue siendo una muy buena opción. Tiene bajo retardo y es gratuito.

¿Cuál es el próximo gran desafío que enfrentan los diseñadores de códecs?
Parikh:
El desafío para los diseñadores de códecs es crear sistemas adaptables de red. Dado que las redes IP vienen en varias calidades, el códec debe poder ajustar su transmisión y algoritmos para cada trayecto de forma simultánea. Por ejemplo, cuando el contenido debe enviarse a varios receptores por diferentes redes IP al mismo tiempo, el códec necesita usar el mejor algoritmo para cada receptor. Los receptores con conexiones de alta velocidad pueden enviar contenido sin comprimir, mientras que los que tienen menor ancho de banda y confiabilidad deben enviar el contenido con la compresión adecuada y con las funciones de confiabilidad de capa de red habilitadas.

¿Qué pregunta importante debería hacer una persona que desea comprar un códec?
Parikh:
Dado que los algoritmos son más o menos estándar, los productos se diferencian en la capacidad de adaptarse a las redes IP. Específicamente, la clave es tener la capacidad de codificar de forma simultánea el mismo contenido con diferentes algoritmos y velocidades de bitios con diferentes capacidades de manejo de la confiabilidad de capas de red. Es importante tener múltiples interfaces y proporcionar una operación sin errores al utilizarlas. La clave para impedir la eliminación de paquetes es proporcionar capacidades avanzadas que permitan enviar múltiples copias de los mismos paquetes en distintos momentos y resecuenciarlas de manera inteligente en el receptor. La corrección de errores directos en el nivel del RTP es otra técnica que se utiliza para recuperar paquetes perdidos.

¿Cuál es el producto de códec más nuevo o más destacado?
Parikh:
Los nuevos códecs de audio IP Link 100 e IP Link 200 de Harris siguen con la tradición de Intraplex de un “audio siempre activo” para aplicaciones de redes de audio de alta confiabilidad y STL. La plataforma de enlace IP ofrece opciones de codificación configurables por el usuario junto con capacidades avanzadas para la operación de redes IP administradas y no administradas.

Entre las funciones claves, se incluyen las interfaces WAN dobles para transmitir por diversas redes, codificación múltiple simultánea de una fuente de audio simple en múltiples flujos con diferentes algoritmos o velocidades de bitios, y unión dinámica de flujos para la protección contra la pérdida de paquetes y la recuperación sin errores del flujo de audio.

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