Interfață digitală în serie

Serial / interfață digitală standard ( SDI ) este un serial, digital de interfață , în primul rând pentru transmiterea de date video necomprimate și necriptate prin cabluri coaxiale sau fibre optice . Este utilizat în principal în domeniul studiourilor / radiodifuzorilor profesioniști de televiziune.

Interfața SDI este specificată de Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) și reprezintă o dezvoltare ulterioară a standardelor video analogice, cum ar fi procesul PAL sau NTSC . Conținutul media este transmis direct și fără întrerupere. În consecință, nu este nevoie să căutați o sursă, deoarece semnalul este emis brut. Termenul SDI este adesea folosit atunci când se referă la conectorul utilizat pentru acesta, dar acesta este așa-numitul conector BNC . Conexiunea de priză este întotdeauna aceeași, indiferent dacă este de 1,5G, 3G, 6G sau 12G, deoarece acestea se referă la viteza de date și la secțiunea transversală a cablului și nu, așa cum este răspândit, la nivelul de tensiune. Cablurile SDI sunt un standard consacrat în lumea televiziunii și a filmelor. Semnalul este transmis fără pierderi până la o lungime de 100 de metri.

Extensia HD-SDI în conformitate cu standardul SMPTE 292M este în prezent conexiunea predominantă pentru transmiterea semnalelor de imagine necomprimate pentru filmele HD , digitale intermediare și digitale în studio și în mediul de producție. Imaginile, sunetul și metadatele pot fi transmise prin toate conexiunile HD-SDI . HD-SDI, ca și SDI în general, poate fi găsit în principal în echipamente video profesionale; interfețele cu performanțe mai mici au devenit stabilite pentru consumatori. Dispozitivele HD-SDI se găsesc de obicei numai în studiouri și cinematografe private sau de închiriere. Interfața este utilizată și în tehnologia evenimentelor, în principal pentru a putea transmite semnale video pe distanțe mai mari.

Un domeniu de aplicare relativ nou este utilizarea în sistemele de supraveghere video , unde acest standard poate fi utilizat pentru a transmite imagini de la camere HD speciale prin instalații de cabluri coaxiale existente . În acest fel, HD-SDI permite imagini de înaltă rezoluție în acest sector, fără o conversie completă la video IP. Alte aplicații sunt monitoarele de teren, cum ar fi cele de la Atomos sau SmalHD. Transmisie sunet (console de mixare de înaltă clasă), mixer de imagine și transmisie de metadate.

Ratele de biți și formatele de imagine

Interfața SDI este împărțită în diferite grupuri cu rate de biți diferite:

• Există grupul SD-SDI care, printre altele, mapează rezoluțiile standard ale PAL și NTSC și este operat în cea mai mare parte la 270 Mbit / s.
• Standardul SMPTE 292M descrie interfața HD-SDI , care a fost utilizată în contextul formatelor HDTV din 1998 și are de obicei o rată de biți de 1,485 Gbit / s.
• Dacă două conexiuni HD-SDI sunt interconectate utilizând două cabluri în conformitate cu standardul SMPTE 372M, pot fi transmise și date 2K de la camerele digitale de cinema .
• O extensie a HD-SDI, 3G-SDI , este activarea a două conexiuni SMPTE-292M pe un singur cablu, este operată la 2,97 Gbit / s și este specificată în standardul SMPTE 424M.

Cele mai importante standarde de interfață SDI sunt rezumate mai jos. Numărul din formatul video indică numărul de linii, litera i ulterioară reprezintă cuvintele intercalate , așa cum se obișnuiește cu PAL sau NTSC, și p pentru materialul de imagine progresiv care se transmite fără intercalare .

Formate video

Interfețe fizice

Intrare Dual-Link HD-SDI pe un proiector de cinema Christie

Interfața SDI se bazează electric pe cablu coaxial cu o impedanță de 75 Ω și folosește conectori BNC pentru conectare . Cablurile și tipurile de conectori utilizate au fost adoptate de la standardul de semnal video analogic anterior. Lungimea maximă a cablului pentru SD-SDI și utilizarea cablurilor de înaltă calitate este de până la 300 m, pentru HD-SDI lungimea maximă a cablului este de 100 m. Pivotarea tensiunii este de 800 mV (± 10%).

Mai mult, în special cu HD-SDI, poate fi utilizată și transmisia optică prin intermediul ghidurilor de undă optice . Parametrii sunt specificați în SMPTE 292M, care, printre altele, specifică o lungime de undă optică de 1310 nm (± 40 nm), conectori SC și cabluri de fibră optică conform standardului IEC 60793-2.

Datele sunt independente de mass-media, deoarece fluxul de date codificat NRZI către receptor, recuperarea ceasului pentru a permite ceasul pixelilor. În plus, datele sunt eliberate statistic de componentele de curent continuu prin intermediul unui scrambler , astfel încât fluxul de date SDI să poată fi direcționat către izolarea galvanică prin intermediul transformatoarelor de impulsuri .

Format date

Convertor HDMI la SDI

Structura de bază a cadrului unui semnal video digital necomprimat este descrisă în SMPTE 259M, care este echivalent cu ITU-R BT.656. Formatul și calendarul se bazează pe standardele video analogice. Anumite particularități analogice, cum ar fi impulsurile de control necesare pentru sincronizarea orizontală și verticală, sunt reprezentate de coduri digitale speciale, SAV ( Start of Active Video ) și EAV ( End of Active Video ).

În SD-SDI, lungimea cuvântului datelor luminozității transmise (Y) și informațiile despre culoare ( _Cb reprezintă informațiile despre culoarea albastră sau C _r pentru informațiile despre culoarea roșie) este de obicei de 10 biți. În HD-SDI, datele Y și C _b / C _r sunt mapate în paralel la 10 biți fiecare într-un cuvânt de 20 de biți.

Cu SD-SDI, informațiile despre imagine au următoarea secvență cronologică:

Cb Y Cr Y' Cb Y Cr Y'

și cu HD-SDI, prin care o valoare Y și C sunt combinate întotdeauna în paralel:

Da

Y Y' Y Y' Y Y' Y Y'

C.

Cb Cr Cb Cr Cb Cr Cb Cr

Informațiile despre imagine sunt transmise în modelul color YCbCr cu un raster de scanare de 4: 2: 2 și pot acoperi doar intervalul de valori 4-1019 (0x004 până la 0x3FB în notație hexazecimală ). Valorile de la 0 la 3 și 1020 la 1023 (0x3FC la 0x3FF) sunt rezervate cuvintelor de semnalizare și control în cadrul interfeței SDI. Printre altele, aceste cuvinte de control sunt folosite pentru a semnaliza începutul sau sfârșitul unei linii video.

Modele color

Single Link HD-SDI SMPTE 292M oferă

• YCbCr 4: 2: 2 cu 10 biți pe canal.

Dual Link HD-SDI SMPTE 372M oferă, de asemenea

• rate de cadre mai mari pentru formatele 1080p: 50, 60 / 1.001 și 60
• YCbCr 4: 4: 4 și RGB 4: 4: 4 cu 10 biți pe canal, cu canal alfa opțional
• YCbCr 4: 4: 4 și RGB 4: 4: 4 cu 12 biți pe canal fără canal alfa
• YCbCr 4: 2: 2 cu 12 biți pe canal, cu canal alfa opțional

Extensii

În plus față de semnalul video necomprimat, care este transmis în principal, SDI oferă opțiunea de a transmite semnale suplimentare, date de control sau metadate / date de control. În acest scop, intervalele de timp în afara intervalului video vizibil, care sunt utilizate pentru impulsuri de sincronizare în standardele video analogice subiacente, sunt utilizate pentru a transmite pachete de date speciale.

Standardul SMPTE 291M specifică modul în care aceste date suplimentare, denumite în limba engleză drept date auxiliare , pot fi inserate în semnalul SDI. Dispozitivele care efectuează această inserare sau încorporare sunt denumite, de asemenea, încorporate sau contrapartida la aceasta, ca deembedders . De exemplu, următoarele date pot fi inserate pe lângă datele video:

• Pachete EDH pentru detectarea erorilor ( Detectarea și manipularea erorilor în limba engleză ) conform standardului SMPTE RP168.
• Date audio digitale conform standardului AES-3 . Până la 16 canale audio necomprimate pot fi inserate atât în ​​SD-SDI, cât și în HD-SDI, ale căror metode sunt specificate în SMPTE 272M și SMPTE 299M.
• Timecode pentru sincronizare.
• Teletext conform standardelor SMPTE 2031 sau OP-47.
• Informații text
• VPID (Video Payload Identifier) ​​pentru a descrie formatul video (definit în SMPTE 352M).

Avantajul datelor suplimentare încorporate este că în infrastructura unui studio de televiziune nu este nevoie de căi separate pentru semnalele video și semnalele audio și semnalele de control asociate, așa cum este cazul transmisiei analogice. Semnalul de imagine conține până la 16 fluxuri audio asociate, aliniate corect în timp și poate fi direcționat ca o secvență de semnal cu un timp de întârziere constant , de exemplu prin bare transversale .

SDTI

Pe lângă transportul datelor video necomprimate, interfața SDI poate utiliza zona vizibilă normală a datelor video pentru transportul oricăror date. De exemplu, datele interfeței Ethernet sau datele video comprimate digital în conformitate cu MPEG sau H.264 pot fi transmise prin infrastructura SDI existentă. Procedura este specificată în interfața SDTI ( Serial Data Transport Interface ), astfel încât să nu existe întreruperi pe afișaj . Pentru SD-SDI, SMPTE 305M specifică detaliile, pentru HD-SDI specificația SMPTE 348M.

3D

Cele Cinema Inițiativele digitale utilizează transmisie HD-SDI pentru a afișa conținut 3D în cinema cu 48P.

literatură

• Charles Poynton: Algoritmi și interfețe video și HDTV digitale . Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco 2003, ISBN 1-55860-792-7 . 

Norme

• Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 292M-2008: 1,5 Gb / s Semnal / Interfață serială de date
• Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 291M-2006: pachete de date auxiliare și formatarea spațiului
• Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 372M-2009: interfață digitală dual link 1,5 Gb / s pentru formate de imagine 1920 × 1080 și 2048 × 1080
• Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 424M-2006: 3 GB / s interfață semnal / serie
• Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 425M-2008: 3 GB / s Semnal / Interfață serială de date - Cartografierea formatului imaginii sursă
• Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 428M-1-2006: Master D-Cinema Distribution - Caracteristici de imagine
• Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 428M-9-2008: D-Cinema Distribution Master - Image Pixel Structure Level 3 - Serial Digital Interface Format Formating

Link-uri web

• Standarde SMPTE