Serial Digital Interface

Последовательный цифровой интерфейс (англ. Serial Digital Interface, SDI) — семейство профессиональных цифровых видеоинтерфейсов, стандартизованных обществом инженеров кино и телевидения.

История

  • Первая редакция стандарта была разработана МСЭ-Р в 1986 году как Рекомендация CCIR-656, которая определяла последовательные и параллельные интерфейсы телевизионного студийного оборудования для передачи цифрового компонентного видеосигнала уровня 4:2:2.[1] Рекомендация МСЭ-R BT.656 (бывшая CCIR-656) также редактировалась и дополнялась в 1992, 1994, 1995, 1998, 2007 годах.[2].
  • В том же 1986 году на выставке в Хьюстоне штат Техас был продемонстрирован первый цифровой последовательный интерфейс.[1]
  • Дальнейшая проработка характеристик для реализации последовательных интерфейсов была опубликована Европейским вещательным союзом в 1991 году в EBU Tech. 3267.[3]
  • Детализацию стандарта и разработку новых взаимосвязанных стандартов проводило уже общество инженеров кино и телевидения SMPTE. Первый стандарт, SMPTE 259M, принятый в 1993 году (с последующей редакцией 1997 года), регламентировал передачу 4:2:2 компонентных и композитных цифровых видеосигналов в телевизионных системах с 525 строками и с 625 строками по последовательному цифровому интерфейсу.[4].
  • Позже вышли стандарты, описывающие передачу сигналов высокой чёткости. В 1996 году опубликован SMPTE-292M, описывающий последовательный цифровой коаксиальный и волоконно-оптический интерфейс для компонентных сигналов HDTV с потоками от 1,3 до 1,5 Гбит/с. Получил распространение как HD-SDI.
  • В 2002 году опубликован стандарт SMPTE 372M передачи видео высокой четкости формата 1080i/p по двум линиям связи 1,5 Гбит/c.
  • Новый стандарт 3G-SDI, позволяющий передавать видео 1080р50 по одному кабелю в 2005 году опубликован в Рекомендации ITU-R BT.1120, в 2006 году принят как стандарт SMPTE ST 425:2006.[5].
  • В 2006 году принят стандарт SMPTE ST 297:2006 описывающий оптический интерфейс для всех потоков SDI от 143 Мбит/с до 3 Гбит/с.[5]
  • С 2013 года ведется разработка стандартов для передачи сигналов телевидения сверхвысокой чёткости по электрическим и оптическим интерфейсам. Рабочая группа 32NF-70 ведет разработку стандартов ST-2081, ST-2082 и ST-2083 для 6 Гбит/с, 12 Гбит/с и 24 Гбит/с SDI соответственно. Предполагаемая дата завершения 30 июня 2015 года.[6][7]

Виды

Существует несколько стандартов SDI:

  • SD-SDI — для передачи цифрового видео вещательного качества стандартного разрешения;
  • ED-SDI (Enhanced Definition Serial Digital Interface) — для передачи цифрового видео улучшенного качества с прогрессивной развёрткой;
  • HD-SDI (High-Definition Serial Digital Interface) — SDI для телевидения высокой чёткости (ТВЧ) предусматривает поток данных 1485 Мбит/с;
  • Dual Link HD-SDI — для ТВЧ с прогрессивной развёрткой, позволяет передавать до 2970 Мбит/с посредством двух физических соединений HD-SDI;
  • 3G-SDI — для передачи ТВЧ с прогрессивной развёрткой потоком до 2970 Мбит/с посредством одного коаксиального кабеля.

Стандарты на стадии разработки:

Эти стандарты используются для передачи несжатых и некодированных цифровых видеосигналов (могут также иметь вложенные аудиопотоки и/или таймкод) в профессиональном телевизионном оборудовании. Передача потока данных 2970 Мбит/с возможна на расстояние до 300 м по коаксиальному кабелю.

Электрический интерфейс

В различных стандартах последовательного цифрового интерфейса используется один (и более) коаксиальный кабель волновым сопротивлением 75 Ом с разъёмами типа BNC. Такой же кабель используется для аналогового композитного видео, но для цифрового потока предпочтительнее кабели более высокого качества. Размах сигнала 800 мВ (±10 %). Затухание сигнала при передаче на большие расстояния могут компенсироваться на приёмной стороне, что делает возможным передачу потока 270 Мбит/с на расстояние до 300 м. Для HD-потоков расстояние обычно не более 100 м.

Для передачи цифрового компонентного некомпрессированного видеосигнала используется канальное кодирование с модифицированным кодом без возвращения к нулю (БВНМ) в сочетании со скремблированием. Интерфейс является самосинхронизируемым. Кадровая синхронизация осуществляется специальным синхронизирующим пакетом данных, состоящим из последовательности подряд идущих 10 единиц и 20 нулей (20 единиц и 40 нулей для HD).

Стандарты

Стандарт Название Битрейт Примеры видеоформатов
SMPTE 259M SD-SDI 270 Мбит/с, 360 Мбит/с, 143 Мбит/с, и 177 Мбит/с 480i, 576i
SMPTE 344M ED-SDI 540 Мбит/с 480p, 576p
SMPTE 292M HD-SDI 1.485 Гбит/с и 1.485/1001 Гбит/с 720p, 1080i, 1080p25/30
SMPTE 372M Dual Link HD-SDI 2.970 Гбит/с и 2.970/1.001 Гбит/с 1080p50/60
SMPTE 424M 3G-SDI 2.970 Гбит/с и 2.970/1.001 Гбит/с 1080p50/60
SMPTE 2081-1 6G-SDI 5.94 Гбит/с и 5.94/1.001 Гбит/с 4K 2160p25/30
SMPTE 2082-1 12G-SDI 11.88 Гбит/с и 11.88/1.001 Гбит/с, а также multilink 12G-SDI 4K 2160p50/60

Скорости передачи данных

Для передачи SDI используются следующие скорости потока:

  • Для видеоустройств стандартной четкости, как установлено стандартом SMPTE 259M, возможны потоки 270 Мбит/с, 360 Мбит/с, 143 Мбит/с и 177 Мбит/с. Наиболее распространенная скорость потока — 270 Мбит/с, тем не менее, иногда встречается и 360 Мбит/с интерфейс (используется для широкоэкранного видео стандартной четкости). Интерфейсы 143 и 177 Мбит/с предназначены для передачи композитного видео (PAL или NTSC) в цифровой форме и ныне считаются устаревшими.
  • Для передачи цифрового видео улучшенного качества с прогрессивной разверткой (в основном 525p) установлено несколько 540 Мбит/с интерфейсов, включающих также интерфейс, состоящий из двух физических соединений 270 Мбит/с интерфейсов. Встречается довольно редко.
  • Для устройств ТВЧ, интерфейс SDI определён стандартом SMPTE 292M. Установлены два потока — 1,485 Гбит/с и 1,485/1,001 Гбит/с. Коэффициент 1/1,001 введен, чтобы обеспечить SMPTE 292M поддержку видеоформатов с частотой кадров 59,94 Гц, 29,97 Гц и 23,98 Гц, для совместимости наверх с существующими системами NTSC. Версия стандарта 1,485 Гбит/с поддерживает и другие широко распространенные форматы с частотой кадров 60 Гц, 50 Гц, 30 Гц, 25 Гц и 24 Гц. Таким образом при номинальной скорости потока 1,5 Гбит/с возможна передача обеих версий стандарта.
  • Для устройств телевидения сверхвысокой четкости, требующих более высокой четкости, частоты кадров или глубины цвета, чем предоставляется возможным в интерфейсе HD-SDI, стандарт SMPTE 372M определяет интерфейс с двумя физическими соединениями. Этот интерфейс состоит из двух подключений SMPTE 292M, функционирующих в параллели. В частности, поддерживается формат 1080p (4:2:2, 10-бит) c частотой кадров 60 Гц, 59,94 Гц и 50 Гц, а также и с 12-битной глубиной цвета, RGB- кодированием и цветовой дискретизацией 4:4:4.
  • Интерфейс, именуемый 3 Гбит/с (более точно — 2,97 Гбит/с, но чаще упоминается, как «3-гигабитный») стандартизован SMPTE 424M. Стандарт поддерживает все характеристики, поддерживаемые двойным интерфейсом 1,485 Гбит/с, а для передачи требуется только один кабель, а не два.

Дополнительные данные

SMPTE 259M, SMPTE 292M включают поддержку дополнительных данных по стандарту SMPTE 291M. Дополнительные данные представляют собой стандартизованный поток данных для передачи в составе потока цифрового последовательного интерфейса. Помимо видео, в поток SDI могут быть включены вложенный звук, субтитры, тайм-код, сигналы обнаружения ошибок (EDH) и другие виды метаданных.

Вложенный звук

Оба стандарта SD и HD-SDI предусматривают передачу до 16 каналов вложенного звука. В этих двух стандартах формирование пакетов звуковых данных происходит по-разному — SD использует стандарт SMPTE 272M, тогда как HD — стандарт SMPTE 299M. В обоих случаях SDI поток может содержать до 16 звуковых каналов (4 группы по 4 канала) с частотой дискретизации 48 кГц и 24-битным квантованием, совместимые со стандартом AES/EBU.

Сигналы обнаружения ошибок (EDH)

Протокол обнаружения ошибок (SMPTE RP 165—1994, ITU-R BT.1304) является дополнительным, но обычно используется в цифровом последовательном интерфейсе. Протокол позволяет приёмному оборудованию SD-SDI проверять корректный приём каждого поля видеосигнала. Передающее оборудование рассчитывает две суммы контрольного значения циклического избыточного кода для каждого поля — одна соответствует полному кадру, другая соответствует одному полю, и помещает их в сигнал обнаружения ошибок (EDH) в пакет дополнительных данных.

Сигнал обнаружения ошибок (EDH) не исправляет ошибки, а только их детектирует. Также не существует механизма, при котором поля с выявленными ошибками могли бы быть переданы снова.

EDH не используется в стандарте высокой четкости HD-SDI, так как в стандарте заложена передача суммы контрольного значения циклического избыточного кода каждой строки.

См. также

Ссылки

Примечания

  1. ↑ 1 2 "Report ITU-R BT.1088-2. Interfaces for digital video signals in 525-line and 625-line television systems". ITU-R. Дата обращения: 15 апреля 2015. Архивировано 6 марта 2016 года.
  2. ↑ "Рек. МСЭ-R BT.656-5. Интерфейсы для цифровых компонентных видеосигналов в телевизионных системам с 525 строками и с 625 строками, работающих на уровне 4:2:2,описанном в Рекомендации МСЭ-R BT.601". EBU. Дата обращения: 15 апреля 2015. Архивировано 20 января 2022 года.
  3. ↑ "EBU Interfaces for 625-line Digital Video Signals at the 4:2:2 Level of CCIR Recommendation 601". EBU. Дата обращения: 15 апреля 2015. Архивировано 3 марта 2016 года.
  4. ↑ "10-Bit 4:2:2 Component and 4fsc Composite Digital Signals — Serial Digital Interface". SMPTE. Дата обращения: 15 апреля 2015. Архивировано 12 мая 2013 года.
  5. ↑ 1 2 "SMPTE Standards Update: 3G SDI Standards". SMPTE. Дата обращения: 15 апреля 2015. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.
  6. ↑ "SMPTE: 32NF-70 WG Ultra HD SDI Interfaces" (недоступная ссылка — история). SMPTE. Дата обращения: 15 апреля 2015.
  7. ↑ March 2014 Standards Quarterly Report (page 28). SMPTE. SMPTE. Дата обращения: 19 сентября 2014. Архивировано из оригинала 16 июля 2014 года.


Content Disclaimer

Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.

  1. The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
  2. There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
  3. It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
  4. Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
  5. Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.