Sériové digitální rozhraní

Serial Digital Interface ( SDI) je  rodina profesionálních digitálních video rozhraní standardizovaných Společností filmových a televizních inženýrů .

Historie

• První vydání standardu bylo vyvinuto ITU-R v roce 1986 jako doporučení CCIR-656, které definovalo sériová a paralelní rozhraní pro zařízení televizních studií pro přenos digitálního komponentního videa 4:2:2. [1] V letech 1992, 1994, 1995, 1998, 2007 bylo také revidováno a doplněno doporučení ITU-R BT.656 (dříve CCIR-656). [2] .
• Také v roce 1986 bylo na výstavě v Houstonu v Texasu předvedeno první digitální sériové rozhraní. [jeden]
• Další vývoj charakteristik pro implementaci sériových rozhraní byl publikován Evropskou vysílací unií v roce 1991 v EBU Tech. 3267. [3]
• Specifikace normy a vývoj nových vzájemně souvisejících norem již provedla Společnost filmových a televizních inženýrů SMPTE . První standard, SMPTE 259M , přijatý v roce 1993 (a následně revidovaný v roce 1997), specifikoval přenos 4:2:2 komponentních a kompozitních digitálních video signálů v 525-řádkových a 625-řádkových televizních systémech přes sériové digitální rozhraní. [4] .
• Později vyšly normy, které popisovaly přenos signálů s vysokým rozlišením. V roce 1996 byl publikován SMPTE-292M, popisující sériové digitální koaxiální a optické rozhraní pro HDTV komponentní signály od 1,3 do 1,5 Gbps. Rozšířil se jako HD-SDI.
• V roce 2002 byl zveřejněn standard SMPTE 372M pro přenos videa s vysokým rozlišením 1080i/p přes dvě linky 1,5 Gbps.
• Nový standard 3G-SDI, který umožňuje přenos videa 1080p50 po jediném kabelu , byl publikován v roce 2005 v doporučení ITU-R BT.1120 a v roce 2006 byl přijat jako standard SMPTE ST 425:2006. [5] .
• V roce 2006 byl přijat standard SMPTE ST 297:2006, který popisuje optické rozhraní pro všechny SDI streamy od 143 Mbps do 3 Gbps. [5]
• Od roku 2013 byly vyvíjeny standardy pro přenos televizních signálů s ultra vysokým rozlišením přes elektrická a optická rozhraní. Pracovní skupina 32NF-70 vyvíjí standardy ST-2081, ST-2082 a ST-2083 pro SDI 6 Gb/s, 12 Gb/s a 24 Gb/s. Předpokládaný termín dokončení 30. června 2015. [6] [7]

Druh

Existuje několik standardů SDI:

• SD-SDI - pro přenos digitálního video vysílání ve standardním rozlišení;
• ED-SDI (Enhanced Definition Serial Digital Interface) - pro přenos digitálního videa ve zlepšené kvalitě s progresivním skenováním;
• HD-SDI (High-Definition Serial Digital Interface) - SDI pro televizi s vysokým rozlišením (HDTV) poskytuje datový tok 1485 Mbps;
• Dual Link HD-SDI - pro progresivní HDTV, umožňuje přenášet až 2970 Mbps prostřednictvím dvou fyzických HD-SDI připojení;
• 3G-SDI - pro přenos HD s progresivním skenováním toku až 2970 Mbps přes jediný koaxiální kabel.

Standardy ve vývoji:

• 6G-SDI - pro přenos televizních signálů s ultra vysokým rozlišením (UHDTV) až do 2160/30p při 5,94 Gbps
• 12G-SDI - Pro přenos UHDTV signálů až do 2160/60p při 11,88 Gbps

Tyto standardy se používají pro přenos nekomprimovaných a nekódovaných digitálních video signálů (mohou mít také vložený zvuk a/nebo toky časového kódu) v profesionálních televizních zařízeních. Přenos datového toku 2970 Mbps je možný na vzdálenost až 300 m přes koaxiální kabel.

Elektrické rozhraní

Různé standardy sériového digitálního rozhraní používají jeden (nebo více) 75 ohmový koaxiální kabel s konektory BNC . Stejný kabel se používá pro analogové kompozitní video , ale pro digitální streamování jsou preferovány kabely vyšší kvality. Rozkmit signálu 800 mV (±10 %). Útlum signálu při přenosu na velké vzdálenosti lze kompenzovat na přijímací straně, což umožňuje přenášet tok 270 Mbps na vzdálenost až 300 m. U HD streamů je vzdálenost obvykle maximálně 100 m.

Pro přenos digitálního komponentního nekomprimovaného video signálu se používá kódování kanálu s upraveným nenávratným kódem (NRZC) v kombinaci s kódováním . Rozhraní se samosynchronizuje. Synchronizace snímků se provádí speciálním synchronizačním datovým paketem, který se skládá ze sekvence 10 jedniček a 20 nul za sebou (20 jedniček a 40 nul pro HD).

Normy

Přenosové rychlosti

Pro přenos SDI se používají následující přenosové rychlosti:

• Pro SD video zařízení, jak je specifikováno standardem SMPTE 259M , jsou možné streamy 270 Mbps, 360 Mbps, 143 Mbps a 177 Mbps. Nejběžnější přenosová rychlost je 270 Mbps, občas se však setkáme i s rozhraním 360 Mbps (používá se pro širokoúhlé video ve standardním rozlišení). Rozhraní 143 a 177 Mbit/s jsou určena pro přenos kompozitního videa ( PAL nebo NTSC ) v digitální podobě a dnes jsou považována za zastaralá.
• Pro přenos progresivního digitálního videa ve zvýšené kvalitě (především 525p) je instalováno několik 540 Mbps rozhraní, včetně rozhraní sestávajícího ze dvou fyzických připojení 270 Mbps rozhraní. Vyskytuje se poměrně zřídka.
• Pro HDTV zařízení je rozhraní SDI definováno standardem SMPTE 292M. Jsou nainstalovány dva streamy – 1,485 Gb/s a 1,485/1,001 Gb/s. Faktor 1/1,001 je zaveden, aby umožnil SMPTE 292M podporovat video formáty se snímkovými frekvencemi 59,94 Hz, 29,97 Hz a 23,98 Hz pro vyšší kompatibilitu se stávajícími systémy NTSC. Verze standardu 1,485 Gb/s podporuje i další běžně používané formáty při 60 Hz, 50 Hz, 30 Hz, 25 Hz a 24 Hz. Tedy při nominální přenosové rychlosti 1,5 Gbps lze přenášet obě verze standardu.
• Pro televizní zařízení s ultravysokým rozlišením, která vyžadují vyšší rozlišení, snímkovou frekvenci nebo barevnou hloubku, než je možné u rozhraní HD-SDI, definuje standard SMPTE 372M rozhraní se dvěma fyzickými připojeními. Toto rozhraní se skládá ze dvou paralelně fungujících připojení SMPTE 292M. Zejména je podporováno 1080p (4:2:2, 10 bitů) při 60 Hz, 59,94 Hz a 50 Hz, stejně jako 12bitová barevná hloubka, kódování RGB a vzorkování barev 4:4. :čtyři.
• Rozhraní označované jako 3 Gbps (přesněji 2,97 Gbps, ale častěji označované jako „3 Gbps“) je standardizováno SMPTE 424M. Standard podporuje všechny funkce podporované duálním 1,485Gb/s rozhraním a pro přenos je potřeba pouze jeden kabel, nikoli dva.

Další údaje

SMPTE 259M, SMPTE 292M zahrnují podporu dalších dat podle standardu SMPTE 291M. Doplňková data jsou standardizovaný datový tok, který se má přenášet jako součást toku digitálního sériového rozhraní. Kromě videa lze do toku SDI zahrnout vložený zvuk, titulky, časový kód, signály detekce chyb (EDH) a další typy metadat.

Embedded audio

SD i HD-SDI poskytují až 16 kanálů vestavěného zvuku. Rámování zvukových dat se mezi těmito dvěma standardy liší – SD používá standard SMPTE 272M, zatímco HD používá standard SMPTE 299M. V obou případech může SDI stream obsahovat až 16 audio kanálů (4 skupiny po 4 kanálech) se vzorkovací frekvencí 48 kHz a 24bitovou kvantizací, kompatibilní se standardem AES/EBU .

Signály detekce chyb (EDH)

Protokol detekce chyb (SMPTE RP 165-1994, ITU-R BT.1304) je volitelný, ale obvykle se používá na digitálním sériovém rozhraní. Protokol umožňuje přijímacímu zařízení SD-SDI ověřit, že každé pole video signálu je přijímáno správně. Vysílací zařízení vypočítává dva kontrolní součty cyklické redundance pro každé pole, jeden odpovídající celému rámci, druhý odpovídající jednomu poli, a umístí je do signálu detekce chyb (EDH) v dodatečném datovém paketu.

Error Detection Signal (EDH) chyby neopravuje, pouze je detekuje. Neexistuje také žádný mechanismus, kterým by bylo možné znovu odeslat pole s identifikovanými chybami.

EDH se nepoužívá ve standardu HD-SDI s vysokým rozlišením, protože standard je navržen pro přenos součtu kontrolní hodnoty CRC každého řádku.

Viz také

• SMPTE 259 mil

Odkazy

• Standardy SMPTE Archivovány 1. února 2009 na Wayback Machine 

Poznámky

1. ↑ 1 2 "Hlášení ITU-R BT.1088-2. Rozhraní pro digitální video signály v 525řádkových a 625řádkových televizních systémech" . ITU-R. Získáno 15. dubna 2015. Archivováno z originálu 6. března 2016. (neurčitý)
2. ↑ "Rec. ITU-R BT.656-5. Rozhraní pro digitální komponentní video signály v 525řádkových a 625řádkových televizních systémech pracujících na úrovni 4:2:2 popsané v Doporučení ITU-R BT.601" . EBU. Získáno 15. dubna 2015. Archivováno z originálu 20. ledna 2022. (neurčitý)
3. ↑ "Rozhraní EBU pro 625řádkové digitální video signály na úrovni 4:2:2 podle doporučení CCIR 601" . EBU. Získáno 15. dubna 2015. Archivováno z originálu 3. března 2016. (neurčitý)
4. ↑ „10bitové 4:2:2 komponentní a 4fsc kompozitní digitální signály – sériové digitální rozhraní“ . SMPTE. Získáno 15. dubna 2015. Archivováno z originálu 12. května 2013. (neurčitý)
5. ↑ 1 2 "Aktualizace standardů SMPTE: standardy 3G SDI" (downlink) . SMPTE. Získáno 15. dubna 2015. Archivováno z originálu 4. března 2016. (neurčitý) 
6. ↑ "SMPTE: 32NF-70 WG Ultra HD SDI rozhraní" (downlink) . SMPTE. Získáno 15. dubna 2015. Archivováno z originálu 22. dubna 2014. (neurčitý) 
7. ↑ Čtvrtletní zpráva o standardech z března 2014 (strana 28) (odkaz není k dispozici) . SMPTE . SMPTE. Datum přístupu: 19. září 2014. Archivováno z originálu 16. července 2014. (neurčitý)