ネットワークデバイスインターフェース

ネットワーク デバイス インターフェイス (NDI)は、テクノロジー企業 NewTekが開発したソフトウェア仕様です。これにより、低遅延かつ高品質の高解像度ビデオをコンピュータ ネットワーク経由で送信、受信、通信できるようになります。このロイヤリティ フリーの仕様は、フレーム精度の切り替えをサポートしており、ライブ ビデオ制作環境に適しています。

NDIは、NDIコーデック^{[2]を使用して}ギガビットイーサネット^[1]上で動作するように設計されています。通常、100Mbit/s程度の可変データレートで1080iの高解像度ビデオを配信します。^[3]

デフォルトでは、NDI はマルチキャスト DNS を使用してローカル エリア ネットワーク上のソースをアドバタイズします。これにより、NDI レシーバーはそれらのソースを自動的に検出して提供できます。また、サブネット間での操作とマルチキャスト DNS なしでの操作を可能にする他の 2 つの検出モード (NDI アクセス、NDI 検出サーバー) もサポートされています。ソースは、NDI 送信側のポートの範囲から任意に選択されたTCP ポートを使用して作成されます。ソースが要求されると、適切なポートで TCP 接続が確立され、NDI レシーバーが NDI 送信側に接続されます。NDI 3.x には、TCP の代わりに前方誤り訂正(FEC)付きのUDP マルチキャストまたはユニキャストを使用するオプションがあり、リンク アグリゲーションを使用せずに複数のネットワーク インターフェイス コントローラー(NIC)間でストリームの負荷を分散できます。NDI バージョン 4.0 では、マルチ TCPトランスポートが導入されています。

NDI はビデオ、マルチチャンネル非圧縮オーディオ、^[要出典]、およびメタデータを伝送します。メタデータ メッセージは双方向に送信できるため、送信者と受信者は接続を介してXML形式の任意のメタデータを使用して相互にメッセージを送信できます。^{[4]この方向性のあるメタデータ システムにより、ソースにフィードバックされるアクティブ}タリー情報などの機能が可能になり、ソースがオンエア中であることがわかります。また、NDI を使用すると、送信者は接続されている受信機の数を判断できるため、NDI 受信機クライアントが接続されていない場合は、不要な処理やネットワーク帯域幅の使用を省略できます。NDI 受信機は、さまざまなストリームの組み合わせに接続して、たとえば、ビデオが不要なオーディオのみの接続やメタデータのみの接続をサポートできます。

NDIソフトウェア開発キット（SDK）は、Windows、Linux、MacOSで利用可能であり、^[5] iOS、tvOS、Android、Raspberry Pi、FPGAにも移植されています。^[要出典]標準NDI SDKは、ロイヤリティフリーの独自ライセンスで利用できます。^[6] NDI Advanced SDKは、商用ライセンスにより、OEMに圧縮データやその他の機能への直接アクセスを提供します。

プロフェッショナル ビデオ制作で使用されるその他の IP ビデオ プロトコル (エンド ユーザーへの配信に使用される IP ビデオではなく) には、SMPTE 2022、SMPTE 2110、ASPEN (SMPTE 2110 によって大部分が置き換えられました)、Sony NMI などがあります。これらのプロトコルで使用されるテクノロジには明確な違いがあります。

NDIは2015年9月8日にNewTekによって公開され、その週にアムステルダムで開催されたIBC放送展示会でデモが行われました。^[17] NDIを使用して公開された最初のデバイスはNewTek TriCasterで、各SDI入力からNDIフィードを配信し、ビジョンミキサーから4つの出力フィードを提供しました。TriCasterは他のデバイスから最大2つのNDIソースを受信することもできました（後のリリースでは12に増加し、NewTekのIPシリーズでは最大44に増加しました）。^[18]

NewTekは以前、外部デバイスからTriCaster製品にビデオを取り込むために、NDIの前身であるAirSendを開発していました。AirSendは、VizrtやChyronを含む多くのキャラクタージェネレーター（CG）ベンダーによって実装されていました。これらの製品をNDIの領域に素早く導入するために、NewTekは既存のAirSendドライバーを置き換える新しいドライバーを開発しました。このドライバーは、既存のAirSend互換デバイスにインストールでき、元のCGベンダーによる変更を必要とせずに、即座にNDI互換デバイスに変換できます。^[19]

BirdDog は早期導入者であり、2018 年にNDI のASIC実装である Studio NDI をリリースしました。BirdDog はその後、NDI PTZ カメラと多数のソフトウェア アプリケーションを提供しました。^{[引用が必要]}

NDIを早期に採用したもう1つの企業は、NDI入力と出力を提供するWindowsベースのビジョンミキサーであるVMixでした。 ^{[20]ライブストリーミングアプリケーション}XSplitがNDIのサポートを追加した ことで、NDIのインストールベースが大幅に増加しました。^[21]

2016 年後半、NewTek はサブネット間のサービス検出のサポートなどの機能を追加した NDI 2.0 をリリースしました。4 月には、Magewell がPCIeとUSBキャプチャ デバイスのシームレスな統合を発表し、ネットワーク上のあらゆるビデオ ソースへのアクセスを可能にしました。このソリューションにより、無制限のソース選択とユビキタスなオペレーティング システム互換性を備えた、最も効率的な放送ビデオ制作シナリオの 1 つが実現しました。^{[引用が必要]}

2017年7月12日、NewTekはマルチキャスト、NDI|HX、その他の新機能を追加したNDI 3.0を発表し、H.264 チップセットと更新されたファームウェアを搭載した特定のPTZカメラのサポートを導入しました。^[22]

2018年4月のNABショーで、マイクロソフトはSkype for Content CreatorsにNDIサポートを追加したことを発表しました。^{[23] NAB2018でのその他の発表には、NDI 3.5や、EVS [24]やAvid [25]}などのベンダーからの新しいNDIサポートが含まれていました。

FFmpegのバージョン3.4では、エンドユーザーがオプションで非オープンソースのNewTekライブラリにコンパイルした場合に、NDIの入出力サポートが追加されました。^{[26]しかし、NewTekは後に、} GNU General Public Licenseに違反して非オープンソースライブラリを組み込んだFFmpegのコンパイル済みバイナリを再配布していることが判明し、FFmpegプロジェクトは2019年3月にコードベースからNDIサポートを削除しました。^{[27] [28]}

2019年4月、NABに先立ち、NewTekはNDI 4.0にマルチTCPモードを追加すると発表しました。これは、シリコンに存在するハードウェアTCPアクセラレーションを活用し、低スペックのプロセッサでNDIトランスポートをサポートすると報告されています。^[29] NDI 4.0は、IBC展示会に合わせて2019年9月に出荷されました。

2021年7月には、信頼性の高いUDP伝送、冗長検出サーバーのサポート、NDI 5ツール（NDIブリッジ、NDIリモート、NDIオーディオダイレクト、FCP-X出力）などの主な機能を追加したNDI 5がリリースされました^[30]

NDI は、TCP と Bonjour ( mDNS ) テクノロジを使用して、高品質のギガビット ローカル エリア ネットワークで動作するように設計されました。mDNS を通過しないサブネット間で動作するために、NDI は NDI アクセスと呼ばれるメカニズムをサポートしています。これにより、 NDI ソースを実行している可能性のある他のサブネット上のマシンのIP アドレスを手動で入力できます。

NDIを採用した企業の中には、最長15kmの光ファイバー接続でプロトコルを実行しているところもありますが、NDIはTCPプロトコルを使用しているため、帯域幅遅延積やTCPパケット損失回復などの要因により、長距離の高遅延接続には適していません。^[33] NDIの後のバージョンでは、UDP、MultiTCP、信頼性の高いUDP（QUIC）など、さまざまなネットワーク特性を備えたさまざまなトランスポートプロトコルが導入されました。NDI|HXはデータレートが低いため、帯域幅が制限された接続でも使いやすくなっています。

NDI はクラウドベースの制作システムでも使用されており、圧縮されたビデオとユニキャスト伝送により、 AWSやAzureなどのクラウドベースのサービスに適しています。クラウド環境で動作する場合、NDI Discovery サービスは、クラウド プラットフォームに共通するマルチキャスト制限に対するソリューションを提供します。NDI 5 以降では、ブリッジ ツールを使用して、オープン インターネットまたは VPN 経由でリモート ロケーションを接続できます。NDI Bridge を使用すると、場所間の伝送形式として選択可能なビットレートとコーデック タイプ (H.264 またはHEVC ) で NDI-HX2 を使用でき (高帯域幅 NDI 伝送も可能)、NDI 信号のその他のすべての側面 (メタデータ、アルファ、タリーなど) が保持されます。

NDI をx86またはx86-64 アーキテクチャで実行するには、 SSSE3命令セットを含む CPU が必要です。2006 年以降のほとんどのIntel CPU 設計にはこの命令セットが含まれており、AMD は 2011 年からサポートを追加しました。必須ではありませんが、NDI はパフォーマンスを向上させるためにAdvanced Vector Extensions (AVX) およびAVX2命令セットを活用します。

NDI は32 ビットまたは64 ビットのCPU アーキテクチャで実行できますが、64 ビットを使用するとパフォーマンスが向上します。

NDI 4.x およびそれ以前のバージョンでは、 ARMのサポートは限定的で、通常はエンコードのみのサポートでした。NDI 5 のリリースでは、Neon 命令を含む ARM ベースのプロセッサでのエンコードとデコードが完全にサポートされます。これには、Apple シリコンプロセッサが含まれます。

NDI|HX デバイスは通常、送信専用で、ハードウェア H.264 エンコーダ チップを搭載した独自のプラットフォームに基づいています。NDI|HX デバイスの例としては、 PTZ カメラや NDI Connect Spark SDI から NDI|HX へのコンバータ ボックスなどがあります。NDI ストリーム自体は、プラットフォーム固有の NDI|HX ドライバーを介してストリーム消費側で形成され、元の HX ソース ハードウェアと圧縮に関係なく、NDI ソースを消費するアプリケーション ソフトウェアに同じ非圧縮データを提示します。NDI|HX2 はより純粋な実装で、H.264 または HEVC 圧縮のいずれかをサポートし、追加の NDI 機能を使用できます。

NDI 4.0で、NewTekはマルチTCPトランスポートモードの追加を発表しました。これは、ハードウェアアクセラレーションの恩恵を受けないUDPとは対照的に、低スペックのプロセッサで重いネットワーク負荷を処理できるようにするシリコンのハードウェアTCPアクセラレーションを活用します。 ^[34]

NDI は、ビデオ フレームやオーディオ フレームに埋め込まれた XML ブロックとして任意のメタデータをサポートするほか、スタンドアロンのメタデータ フレームもサポートします。これらのメタデータ ブロックの内容は 3 つのファミリを形成します。

1. NDI によって非表示で使用される内部メタデータ。これらのメッセージは、接続や、Tally などのその他の基本的なタスクに使用されます。通常、NDI クライアントには表示されません。
2. 定義されたパブリック メタデータ。これらのメッセージには、NDI PTZ プロトコルなどが含まれます。これらは、NewTek によって NDI SDK の一部として定義されています。
3. サードパーティのメタデータスキーマ。これらのメッセージは定義されたNDIメタデータと同じ方法で実装されますが、コンテンツはサードパーティの設計に基づいています。^{[35] [36]}

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