LEaT con Proof of Concept: 530 Megapixel Link Experience

„Ah ja, viele Displays – schon mal gesehen.“ Beim zweiten Blick: Ein Rekordaufbau mit gigantischer Bildfläche aus 530 Megapixeln! Darüber fliegen noch als PiP ruckelfrei auf 10K hochskalierte Live-Kamerabilder der LEaT con Mainstage. Ein Grenzen auslotender Proof of Concept der LEaT con Videopartner, von der Bild-Power so stark wie gleich zwei Sphere. 

Wir können jetzt doch vier Aquilon linken? – Ja! Wie groß ist da der Canvas? – Moment … 530.841.600 Pixel. Wollen wir das auf der LEaT con mal bauen? Eher nebenbei beim Kaffee scheint die Idee geboren zu sein, die rechnerischen Grenzen der LivePremier-Serie von Analog Way in der Praxis unter Beweis zu stellen. Lukas Falgenhauer und Thilo Neiss von Analog Way waren verrückt und mutig genug, ihrer Idee Taten folgen zu lassen. Die LEaT con 24 lieferte den passenden Rahmen zum Weltrekord: Noch nie wurden mehr Pixel gleichzeitig durch ein einzelnes FPGA-basiertes Image Processing mit Signalen bespielt. Welche technischen Details der sogenannten „530 Megapixel Link Experience“ zugrunde liegen, haben wir uns in Hamburg von den Initiatoren erläutern lassen.  

Pixel brauchen Platz und Power 

Je größer eine hochauflösende Videowand ist, desto mehr Eindruck kann man damit schinden. Wenn man aber, wie in diesem Fall, 530 Megapixel mit Content bespielen möchte, so braucht man schon zwei Las Vegas Spheres, um ein Anwendungsbeispiel mit derart vielen Bildpunkten in der Realität zu finden. Die LED-Fläche im Innenraum der Sphere wird mit 16K × 16K angegeben. Das multipliziert sich zu etwa der Hälfte der Auflösung, die hier von Analog Way bespielt wurde.  

Da sich Verfügbarkeit und Transport von gleich zwei Spheres als unpraktisch herausstellte, musste eine andere Lösung gefunden werden. Derart viele Bildpunkte auf baugleichen Displays an die Wand zu bringen, stellte eine ganz eigene Herausforderung dar. In der Event-Hochsaison ließen sich die geplanten 16 × 8K-Displays kurzfristig nicht auftreiben und der Schritt zu 64 UHD-Displays wurde zur spontanen Alternative. Die 43″-Displays konnten vom Projektpartner Samsung in kurzer Zeit zur Verfügung gestellt werden.  

Vier Multiscreen-/Videowall-Processor im Verbund 

Das resultierende 16 × 4 große Bildschirm-Grid wurde von vier Aquilon C-Max, dem leistungsstärksten LivePremier-System, bespielt. Die vier Units werden per Glasfaser zu einem System verlinkt und via WebRCS gesteuert. Für den Link werden 24 × 40GbE QSFP+ Module in die Linkkarten der Aquilons gesteckt und das System zu einem Ring verbunden. 

Jeder Aquilon ist mit vier Video Processing Units ausgestattet, die zusammen 160 Megapixel verwalten können. Hinzu kommen jeweils zwei Image Processing Units, mit denen pro Unit 24 × 4K Still Image Slots verfügbar gemacht werden. Inputseitig gibt es jeweils 20 × Displayport 1.2, 8 × HDMI 2.0 und 4 × 12G-SDI. Outputseitig ist jede Einheit mit 20 × HDMI 2.0 und einer Linkkarte bestückt. 

Der Verbund aus vier Geräten verhält sich in der Bedienung „wie ein riesiger Aquilon“ mit 132 Inputs und 80 Outputs, von denen maximal 64 Outputs in einem Canvas zusammengeführt werden können. Man erreicht das Cluster über die IP-Adresse des ersten Gerätes im Verbund. An dieses Gerät ist auch der globale Multiviewer angeschlossen, der eine Ansicht aller Quellen (von allen vier Aquilon!) und von Preview und Programm des kompletten Screens mit allen Pips erlaubt.  

Quellen, Quellen, Quellen 

Eine halbe Milliarde Pixel auf einem Canvas lassen sich nur mit entsprechendem Content erklärbar machen. Als Quelle dienten dazu die hauseigenen Medienserver Picturall PRO MKII, die jeweils mit vier GPU mit Displayport 1.2 für Signale sorgten. Vier Server stellten den Inhalt für den vollflächigen Hintergrund bereit und ein weiterer versorgte die Wand mit Inhalten für Pips und einen SPX Liveticker. Für die bewegten Bilder in Form einer Dampflock, die einmal über die gesamte Fläche fährt, zeichnen sich die Kreativen von RenderImpact by SPI aus den USA verantwortlich, die das Projekt tatkräftig unterstützten.  

Die vier Server für den Hintergrund haben jeweils 16 UHD-Signale als 4 × 4 Cluster zugespielt. Der Inhalt dafür musste nicht extra in einzelne UHD-Outputs zerlegt werden, sondern wurde pro Server jeweils als Video mit 15360 × 8640 Pixel angeliefert. Die Server untereinander werden per Genlock synchronisiert. Der Glasfaserlink zwischen den Aquilon-Chassis reicht indes aus, diese miteinander zu synchronisieren: ein Sync über Genlock ist an dieser Stelle nicht notwendig. 

Liebe auf den zweiten Blick 

Beim ersten Gang entlang der 64 Monitore wird das gemeine Medienhirn noch gar nicht direkt angesprochen: „Ah ja, viele Displays – schon mal gesehen“. Beim zweiten Blick wird einem klar, dass es alles nativ bespielte UHD-Displays sind. Spätestens, wenn die zwei Pips mit dem Live-Kamerabild der LEaT con Mainstage über den kompletten Canvas flogen und ihre Plätze tauschen, wird klar, warum es eben doch mehr als „viele Displays“ ist. Hier wird nicht einfach nur ein Haufen Bildschirme mit Videos aus einem Medienserver bespielt. Stattdessen werden UHD-Videosignale bis 10 Bit und wahlweise in HDR bei 60 Hz in Echtzeit verarbeitet, skaliert, geblendet und animiert. Die Latenz liegt dabei bei einem Frame. Full-HD Kamerasignale von der Mainstage der LEaT con flogen ruckelfrei über den riesigen Canvas und wurden dabei wie selbstverständlich auf 10K hochskaliert – ohne dabei bemerkenswerte Qualitätsverluste einstecken zu müssen.  

Wer braucht 530 Megapixel? 

Die wenigsten Dienstleister sehen sich mit der Aufgabe konfrontiert, eine halbe Milliarde Pixel mit Livecontent zu füllen. Fernab der Berufsrealität sind diese Aufbauten trotzdem nicht.  

Zum einen schaffen sie Vertrauen in die Technik, deren Grenzen wir oft nur in Form von Datenblättern als gegeben hinnehmen müssen. Darüber hinaus sieht man der ein oder anderen größenwahnsinnigen Kunden-Idee gelassener entgegen, wenn man schon verrücktere Sachen live gesehen und verstanden hat.  

Bei diesem Verständnis entsteht der wohl größte Mehrwert solcher Proof-of-Concept Installationen: Als Dienstleister erkennen wir, welche Mauern in der Arbeit mit hohen Bandbreiten zu fallen beginnen. Hinzu kommt der nahe Austausch zwischen Anwendenden und dem Hersteller. Schnell widmen sich die Gespräche am Demo-Aufbau den Fragen, wie man so einen großen Screen am besten verwalten kann, was Bedienpulte in Zukunft leisten müssen, oder wann man selbst schon sowas ähnliches hätte gebrauchen können. Sich gegenseitig zu inspirieren und Grenzen des Machbaren zu verschieben lautet die Devise. Dabei waren sehr viele Menschen beteiligt, die mit Know-How, Material, Content, Entwicklungsarbeit und Marketing zu einer überaus erfolgreichen und eindrucksvollen Demonstration beigetragen haben.  

Die „530 Megapixel Link Experience“ hat diesen Link nicht nur zwischen Aquilon Frames herstellen können, sondern auch zwischen Herstellern, Operatoren und Ideengebern beflügelt. 

Management vieler Pips mit LivePremier 

Möchte man viele Fenster auf dieser großen Fläche nutzen, so muss der große Screen in kleinere Regions unterteilt werden. Mit diesen Regions legt man Areale fest, in denen sich Layer bewegen können und über welchen Bereich die zugeordneten Layer skaliert werden. Unterteilt man den Canvas nicht in einzelne Regionen, erhält man maximal acht Splitlayer oder vier Mixlayer, die sich beliebig auf der Fläche verteilen und über alle Displays hinweg skalieren lassen können.  

Da ein Layer dadurch mit jedem der 530 Megapixel in Berührung kommen kann, hält das System entsprechende Ressourcen bereit, um dies jederzeit möglich zu machen. Dazu werden intern die VPUs automatisch miteinander verlinkt. Jedoch müssten sich in einem realen Szenario nur wenige Layer über den gesamten Bereich erstrecken können. Durch eine Einschränkung des Processingbereichs kann die Anzahl der Layer dramatisch erhöht werden und dennoch lassen sich Pips frei auf dem Canvas verteilen. Regions mit 8K Bandbreite füllen eine VPU ideal aus. Damit bekommt man nicht die größte Anzahl an Layern, aber die größtmögliche Fläche in der Layer verwendet werden können bei gleichzeitig optimaler Layer-Anzahl.  

In Bereichen, in denen ein Layer seine Region verlässt und in eine andere Region überlappt, muss ein weiterer Layer aus der neuen Region an die gleiche Stelle wie der erste Layer platziert werden. Und obwohl das Processing in diesem Fall in der Hälfte des einen Layers aufhört und von einer anderen VPU in einem anderen Layer übernommen wird, bleibt der Bildinhalt dennoch synchron und es entsteht kein Tearing. Je nach Anforderungen des Projektes können bis zu 128 Splitlayer bzw. 64 Mixlayer auf der 530MP-Fläche arrangiert werden.  

Rekordaufbau 

• Aktive Pixel: 530.841.600 Pixel (61440 × 8640) 
• Technisch übertragene Pixel: 751.872.000 Pixel (inkl. Blanking – 84480 × 8900) 
• 902.25 Mbit/s Bandbreite bei RGB 4:4:4, 8 Bit, 50 Hz 
• Vier Analog Way Aquilon C-Max 
• Fünf Analog Way Picturall PRO MKII 
• Zwei frei platzierbare und über den kompletten Canvas skalierbare Layer 
• 24 weitere Layer in 16 Regionen des Canvas 
• 64 Samsung Crystal UHD Smart Signage QM43C 
• 80 Inputs mit 3840 × 2160 @ 50Hz 
• Zwei 3G-SDI Inputs – Livebild der Mainstage 
• Zwei Stagesmart C12 Powermanagement Units 
• Freie Kapazitäten für weitere 16 4K@60Hz AUX-Wege 
• Freie Kapazitäten für 46 weitere Inputs in 4K@60Hz 
• Acht 4K@60 Hz oder 16 Dual Link @60 Hz Inputs können an einem einzelnen Aquilon anliegen und global über alle Chassis verwendet werden 

Sponsoren und Unterstützer 

• LEaT con – Präsentationsfläche an der Mainstage 
• Analog Way – Signal-Processing 
• Samsung Deutschland – Smartsignage Displays 
• Lindy – DisplaysPort und HDMI Kabel 
• Lang AG – Powermanagement, Sync, Stromkabel, Backup-Unit Aquilon C-Max, Auf- und Abbau, Standpersonal, Background-Content (Hände und Stillimage), Marketing 
• RenderImpact by SPI (USA) – Background Content (Zug) 
• VisionTools – Logistik, Auf- und Abbau, Zubehör Rückwand 
• CM Showtechnik e.K. – Rückwand, Auf- und Abbau