12g sdi что это
12g sdi что это
Еще несколько лет назад смешно было предположить, что можно передать сигнал 12G-SDI по коаксиальному кабелю на расстояние больше двух метров до того, как он будет потерян без возможности восстановления. Установка стандартного разъема любого типа на такой кабель вызывала бы отражение и возвратные потери, которые еще больше ослабили бы сигнал.
Один из производителей заявляет, что с его кабелями 12G и разъемами вы с легкостью добьетесь передачи сигнала на 100 метров, так что каблирование посредством 12G-кабелей определенно возможно.
Влияние отражений на импеданс
Помимо технологической модернизации структуры кабеля, требовалось с нуля спроектировать разъемы для равномерной передачи сигнала на обоих концах кабеля. Такие производители, как Belden и Canare, поставляют разъемы и инструменты для установки специально под свои модели кабелей. Canare также поставляет разъемы для кабеля Belden 4794R 12G.
Некоторые вещатели не теряли времени, когда речь шла о строительстве объектов, в которых прокладывались кабельные линии 12G. Джей Немет (Jay Nemeth), генеральный директор FlightLine Films, компании, предоставляющей услуги по удаленному производству в Лас-Вегасе, получил запрос от клиента из аэрокосмической отрасли с просьбой организовать веб-трансляции запусков ракет в формате 4K/60p. Для решения задачи была построена 16-метровая ПТС, полностью укомплектованная оборудованием стандарта 12G (видеомикшеры, рекордеры, мониторы, графические серверы, маршрутизаторы и др.). Джей Немет обнаружил, что инфраструктура 12G ничем не отличается от привычной – все устройства в тракте работают так же, как и всегда, и никаких дополнительных сложностей, связанных с новым стандартом прокладки кабельных линий не возникло.
«Мы приобрели 300-метровые катушки кабеля Belden 4794R с обжимными разъемами. Также мы использовали кабели Belden 1694A для передачи сигнала на коротких дистанциях. Кабель 4794R чуть толще стандартного RG6, и мы посчитали его достаточно гибким, чтобы использовать его практически в любой ситуации».
Стив Лампен уверяет, что 3G-разъем будет работать на кабеле 12G, однако производительность в этом случае превращается в лотерею.
«Единственный способ узнать – получить данные тестов или протестировать самостоятельно, что может обойтись довольно дорого. Большинство крупных вещателей или инсталляторов проводят много тестов по передаче сигналов 4K. Это может сэкономить много времени и денег на повторных испытаниях в полевых условиях и экстренной замене кабелей». Стив предостерегает от ошибок и призывает заранее приобретать или брать в аренду оборудование для тестирования, не доводя до крупных сбоев на инсталляции.
Лампен отмечает, что в идеале оба типа кабелей дополняют друг друга.
Наибольшую пропускную способность имеют кабели категории 6A 10G – 625 МГц у пары (и четыре пары волокон в кабеле). Сейчас к выпуску готовится кабели категории 8, у которых пропускная способность составит 2 ГГц на пару. Коаксиальные, и тем более оптоволоконные кабели, имеют производительность намного выше.
На вопрос, почему в таком случае используются эти кабели у Стива Лампена есть простой ответ – дата-центры, построенные на базе IP обрабатывают колоссальные объемы данных, поэтому это не просто кабель, а целая структура, система.
SDI – стандарт цифрового распределения сигналов, разработанный специально для телевизионной индустрии, превосходно зарекомендовал себя за много лет эксплуатации. В других отраслях используется стандарт IP, рынок и разработка продуктов для которого многократно обширнее, чем SDI. По мере того как пожилые сотрудники уходят на пенсию, а молодые инженеры приходят в вещательную отрасль, тенденция к покупке решений для надежной передачи данных с небольшими затратами будет только нарастать.
Эпоха 12G-SDI уже наступила. Вещатели используют его в производстве высококачественных телевизионных программ, при этом цена является весьма разумной. Этот стандарт можно сравнить с SD-SDI образца 25-летней давности, и, 12G-SDI обещает быть столь же надежным, как и стандарты предыдущего поколения. Также известно, что SMPTE уже работает над новым стандартом 24G-SDI.
12G-SDI решения от AJA
Поддерживая развитие технологий в сфере телевидения, видео производства, ПроАВ и других смежных направлений, компания AJA воплощает 12G-SDI в решениях для видеомонтажа, передачи данных по оптоволокну, коммутации, мини-конверторах для мультиплексирования/демультиплексирования, раздачи и доставки 12G-SDI куда требуется. Поскольку 12G решения от AJA не зависят от характера передаваемых данных они будут работать и при переходе к HDR и далее. Для любых применений, будь то телеканал, ПТС или кинооператор, гибкость, надежность и эффективность технологий AJA всегда на высшем уровне.
SDI (Serial Digital Interface) – это цифровой интерфейс для передачи видеосигнала, стандартизованный Обществом инженеров кино и телевидения SMPTE для приведения к порядку, согласованности и совместимости возникающую тогда сферу цифрового видео. Применявшиеся до появления SDI цифровые параллельные интерфейсы передавали каждый бит по отдельному проводнику, что вело к усложнению и удорожанию как самих кабелей, так и всей инфраструктуры (в частности, коммутационных матриц). В отличие от них, SDI – это последовательный интерфейс с передачей всей информации по одному каналу, что позволило построить физический интерфейс аналогичный привычному коаксиальному кабелю с разъемами BNC. Широкое распространение SDI интерфейс получил после выпуска на рынок оборудования формата Digital Betacam, в котором SDI впервые был применен в качестве основного интерфейса. SDI интерфейс внес в мир цифрового видео единообразие порядок и совместимость разнородного оборудования.
SDI имеет целый ряд преимуществ в плане надежности соединения и передачи сигнала, прочности и долговечности перед другими подобными интерфейсами, что обеспечило ему широкое применение и статус фактического стандарта Физически очень часто SDI ассоциируют с BNC разъемом с байонетным замком, но сам сигнал может передаваться также по оптике или IP сетям.
Вот только некоторые из преимуществ, обеспечивших этому интерфейсу доминирование в течение многих лет:
Таким образом, SDI интерфейсы делятся на следующие категории в зависимости от используемой полосы пропускания:
Тип SDI Поток Стандарт Видеосигнал
Что такое 12G-SDI и зачем оно нужно?
Поскольку камерные и коммутационные технологии продолжают развиваться, телевизионные и кино SDI стандарты разрешений, частоты кадров и глубины цвета также выросли, как и необходимая полоса пропускания для передачи некомпрессированного видео внутри производственной цепочки в студии или в постобработке.
Многие локальные телекомпании работают на стандартном SDI (1,5G), тогда как тогда как большинство студий видеопроизводства уже поддерживают 3G-SDI для работы с HD, а комбинация 3G-SDI кабелей дает возможность справится с 4K/UltraHD. В ближайшем недалеком камеры будут требовать уже не только 6G-SDI, но и 12G-SDI. Неоспоримый плюс 12G-SDI в его обратной совместимости, что упрощает переход с текущей инфраструктуры на 12G.
12G-SDI имеет в восемь раз большую полосу пропускания чем обычный HD-SDI, что позволяет выполнять соединение только одним кабелем. 12G-SDI может передавать по одному кабелю сигнал 4K/UltraHD с глубоким цветом и высокой частотой кадров, вплоть до 100-120к/сек. Это очень необходимо при съемках живых событий, в телевизионных студиях, на выездных съемках когда особую роль играет уменьшение количества кабелей, их веса и устранение потенциально возможных проблем за счет существенного уменьшения количества точек подключения. 12G-SDI по оптоволокну может дальше передаваться на расстояние до 10км.
Решения AJA для 12G
Поддерживая развитие технологий в сфере телевидения, видео производства, ПроАВ и других смежных направлений, компания AJA воплощает 12G-SDI в решениях для видеомонтажа, передачи данных по оптоволокну, коммутации, мини-конверторах для мультиплексирования/демультиплексирования, раздачи и доставки 12G-SDI куда требуется. Поскольку 12G решения от AJA не зависят от характера передаваемых данных (data agnostic), они будут работать и при переходе к HDR и далее. Для любых применений, будь то телеканал, ПТС или кинооператор, гибкость, надежность и эффективность технологий AJA всегда на высшем уровне.
Мини-конвертеры: 12GDA, 12GM, Hi5-12G, HA5-12G
12GM – 12G-SDI мультиплексор/демультиплексор в/из SDI 12GM – компактный конвертер для преобразования 12G-SDI сигнала в Quad-link 3G-SDI и наоборот. Мультиплексор поддерживает 4K, UltraHD, 2K, HD и SD разрешения с потоком данных в 12G, 6G, 3G и 1.5G. Поддерживается передача сигнала как с квадрантным разделением кадра (Quadrant Division), так и с перемежением (Two Sample Interleave (2SI)).
12GDA – 12G/6G/3G/HD/SD-SDI усилитель-распределитель 12GDA – миниатюрный 1:6 12G-SDI усилитель-распределитель с перетактированием сигнала, автоматическим определением активного входа и светодиодным индикатором наличия сигнала.
Hi5-12G – конвертер 12G-SDI в HDMI 2.0
Hi5-12G конвертирует 12G-SDI в HDMI 2.0 с сохранением исходного качества изображения и поддержкой кадровых частот вплоть до 60р при разрешении 4K/UltraHD, и все это всего по одному кабелю. Hi5-12G обеспечивает возможность подключения для мониторинга профессиональных 4K 12G-SDI приборов к современным 4K дисплеям с входами HDMI 2.0, позволяя получить более экономное решение профессионального мониторинга. Hi5-12G также генерирует HDR метаданные в соответствии со стандартами HDMI v2.0 и CTA-861-G. Конвертер имеет 12G-SDI single link вход с перетактируемым (reclocked) проходным SDI выходом для упрощенного мониторинга SDI или выхода на SDI инфраструктуру.
Hi5-12G доступные модели серии:
HA5-12G конвертер HDMI 2.0 в 12G-SDI
HA5-12G обеспечивает конвертирование сигнала HDMI 2.0 с эмбеддированным цифровым аудио (до 8 каналов) или отдельным 2-канальным аналоговым аудио (RCA) в два 12G-SDI single link выхода с восьмью или двумя каналами цифрового эмбеддированного аудио. Конвертер имеет два SDI DA выхода и передает 12G-SDI на каждый SDI выход, уменьшая расход кабелей на передачу 4K/UltraHD SDI сигнала.
HA5-12G доступные модели серии:
Оптические мини-конвертеры FiDO 12G
Линейка конвертеров FiDO позволяет передать 12G-SDI сигнал на расстояние до 10км, используя стандартный одномодовый оптоволоконный кабель.
Кадровые синхронизаторы и конвертеры: FS4, FS-HDR
FS-HDR на основе технологии Colorfront Engine™ используется для преобразования SDR в HDR, HDR в SDR и HDR в HDR. FS-HDR выполнен в рековом исполнении и представляет собой универсальный конвертер/кадровый синхронизатор, разработанный специально для решения задач HDR (расширенного динамического диапазона) и WCG (расширенный цветовой диапазон) в сфере телевидения, OTT, пост-производства, живых концертов, когда особое значение имеет реалтайм, низкая задержка и цветовая точность в форматах 4K/UltraHD и 2K/HD. Кроме встроенных интерфейсов 3G-SDI, FS-HDR имеет 4 SFP гнезда для установки дополнительных 12G оптоволоконных или 12G-SDI HD-BNC модулей для поддержки 12G/6G SMPTE. FS-HDR может работать как одеоканальный 4K/UltraHD процессор или как 4 независимых процессора 2K/HD.
FS4 – одноканальный 4K/UltraHD/2K/HD/SD или четырехканальный 2K/HD/SD 1RU конвертер и кадровый синхронизатор.https://www.aja.com/products/fs-hdr FS-4 также имеет 4 оптических SFP гнезда для использования опциональных 12G-SDI HD-BNC или 12G fiber модулей.
Маршрутизаторы: KUMO 3232-12G, KUMO 1616-12G
Разработанные специально для использования в сфере телевидения, видеопроизводства и ПроАВ, роутеры KUMO 3232-12G и KUMO 1616-12G поддерживают большие разрешения, высокую частоту кадров, расширенное цветовое пространство; помогают не только уменьшить количество кабелей, но и минимизировать количество мест возможного обрыва линии при передаче 4K/UltraHD по SDI. Роутеры физически имеют ту же форму, что и AJA KUMO 3232 и KUMO 1616, но дополнительно имеют USB порт для легкой конфигурации IP адресов с помощью приложения AJA eMini-Setup.
Устройство ввода-вывода: Io 4K Plus
Io 4K Plus поддерживает Thunderbolt 3, 12G-SDI и HDMI 2.0 входы/выходы, а также стандарты HDR10 и HLG по HDMI. Io 4K Plus является очень мощным инструментом для работы с Thunderbolt 3, предлагая совместимость со всеми профессиональными аудио-видео системами, работающими с 4K/UltraHD устройствами, высокой частотой кадров, расширенным динамическим диапазоном (HDR) и глубоким цветом. Благодаря Thunderbolt 3, Io 4K Plus обеспечивает работу с форматами от 4K/UltraHD до 2K/HD и SD с частотой кадров до 60р для 12G-SDI и HDMI 2.0.
Посторонись! 6G-SDI и 12G-SDI идут
Прогресс не стоит на месте, и сегодня целый ряд производителей воплотили в жизнь оборудование с поддержкой 6G-SDI и даже 12G-SDI. Конечно, все эти ребята целят в одну весьма и весьма узкоспециализированную нишу – телепроизводство. Но не стоит так уж снисходительно относится к данному видеостандарту, памятуя о лавинообразном скачке разрешений в последние годы, случившемся во многом из-за телевизионщиков и киношников. Итак, вашему вниманию небольшое расследование.
Не боги горшки обжигали
Ходит байка, что создателю «Звездных войн» Джорджу Лукасу банально не понравились отзывы зрителей «Атаки клонов». Это был первый фильм, полностью снятый в цифровом формате 1080p. Однако на экране кинотеатра даже этот передовой по тем временам (2002 г.) стандарт не «вытягивал» картинку, посетители кинозалов жаловались на видимые пиксели и размытость. Что было дальше, мы помним. Спустя буквально несколько месяцев ведущие киностудии организовали консорциум DCI (Digital Cinema Initiatives), во многом благодаря которому вскоре появились две новых спецификации разрешения Full HD – сначала формат 2K, а в 2005 г. и 4K. В дальнейшем оба проделали путь от штучного выпуска дорогих прототипов до массрынка, доступного многим в домашнем оборудовании. Наглядно эволюция разрешений экрана – на изображении ниже
Эволюция цифрового интерфейса
Так сколько, говоришь, джи?
Сразу оговоримся, количество «G» означает максимальную скорость передачи данных в гигабайтах (Gbyte). Лимиты следующие:
• 3G-SDI – 2.97 (почти 3) Гбит/с
• 12G-SDI – 11.88 Гбит/c (в 8 раз быстрее HD-SDI)
Что касается устаревших (но используемых до сих пор) HD-SDI и SDI (он же SD-SDI), у них ограничения совсем смешные по современным меркам:
Среди пионеров внедрения новых стандартов можно назвать AJA, Blackmagic Design, Ereca и Semtech. 6G-SDI справляется с передачей всего объема данных видео сверхвысокой четкости (UHD) по одному кабелю. Разрешение до 2160p/30 Гц. В качестве линии передачи используется оптоволокно, значительно (до нескольких км) увеличивающее расстояние трансляции. Скорость потока Ultra HD в 4 раза выше скорости традиционного HD-видео, благодаря чему качество картинки получается просто отменным. Соответственно, 12G-SDI по силам передача сигналов UHDTV разрешением до 2160/60p – иными словами, 4K и полноценные 60 кадров в секунду
SDI: последовательный цифровой интерфейс
Последовательный цифровой интерфейс SDI (serial digital interface) – это семейство цифровых видеоинтерфейсов, которые были первыми стандартизированы SMPTE (Обществом инженеров кино и телевидения) в 1989 году. Например, ITU-R BT.656 и SMPTE 259M определяют цифровые видеоинтерфейсы, используемые в телевизионном вещании. Соответствующий стандарт, известный как последовательный интерфейсы высокой четкости (HD-SDI), описан в стандарте SMPTE 292M; он обеспечивает номинальную скорость передачи данных в 1,485 Гбит/с.
Дополнительные стандарты SDI были введены для поддержки увеличивающихся разрешений видео (HD, UHD и более), частоты кадров, стереоскопического (3D) видео и глубины цвета. Двойной канал HD-SDI состоит из пары каналов SMPTE 292M и описан в стандарте SMPTE 372M в 1998 году; он обеспечивает номинальную скорость 2,970 Гбит/с и используется в приложениях (таких как цифровой кинотеатр или HDTV 1080P), которые требуют большей точности и разрешения, чем может обеспечить стандартное HDTV. 3G-SDI (описан в SMPTE 424M) состоит из одного последовательного канала 2,970 Гбит/с, который позволяет заменить собой двойной канал HD-SDI. 19 марта 2015 года были опубликованы стандарты 6G-SDI и 12G-SDI.
Эти стандарты используются для передачи несжатых, незашифрованных цифровых видеосигналов (опционально включающих в себя встроенный звук и временной код) между телевизионным оборудованием; они могут также использоваться для передачи пакетированных данных. Длина коаксиальных вариантов стандартов, как правило, не превышает 300 метров. Оптоволоконные варианты спецификации, такие как 297M, допускают передачу на дальние расстояния, ограниченные только максимальной длиной оптоволокна и повторителями. SDI и HD-SDI обычно доступны только в профессиональном видеооборудовании, поскольку различные лицензионные соглашения ограничивают использование незашифрованных цифровых интерфейсов, таких как SDI, что запрещает их использование в потребительском оборудовании. Несколько профессиональных видеокамер стандартного и высокого разрешения и все доступные потребительские камеры, работающие с несжатым видео, используют интерфейс HDMI.
Электрический интерфейс
Во всех стандартах интерфейса SDI используются (один или более) коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 75 Ом и разъемами BNC. Это тот же тип кабеля, который использовался в оборудовании аналогового видео, что потенциально упрощает модернизацию (хотя при более высоких битрейтах и больших длинах могут потребоваться кабели более высокого качества). Амплитуда сигнала на выходе источника составляет 800 мВ (±10%) пик-пик; из-за затухания в кабеле на приемной стороне может быть измерено намного меньшее напряжение. Использование эквализации в приемнике делает возможной передачу по SDI 270 Мбит/с на расстояние свыше 300 метров без использования повторителей, но всё же предпочтительны более короткие кабели. Для скоростей для передачи видео в HD разрешении длина кабеля обычно ограничивается 100 метрами.
Последовательный цифровой интерфейс SDI использует разъемы BNC
Через SDI передаются несжатые сигналы цифровых компонентов. Данные кодируются в формате NRZI, а сдвиговый регистр линейной обратной связи используется для скремблирования данных, чтобы уменьшить вероятность того, что в передаваемой последовательности будут присутствовать длинные строки нулей или единиц. Данный интерфейс является самосинхронизирующимся и самотактирующимся. Кадрирование выполняется путем обнаружения специального шаблона синхронизации, который появляется в (нескремблированном) последовательном цифровом сигнале в виде последовательности из десяти единиц, следующих после двадцати нулей (в HD двадцать единиц следуют после сорока нулей); нигде в пределах полезных данных не допускается появление этого битового шаблона.
Стандарты
| Стандарт | Название | Когда введен | Битрейты | Примеры форматов видео |
|---|---|---|---|---|
| SMPTE 259M | SD-SDI | 1989 | 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 | 1998 | 1,485 Гбит/с и 1,485/1,001 Гбит/с | 720p, 1080i |
| SMPTE 372M | Dual Link (двухканальный) HD-SDI | 2002 | 2,970 Гбит/с и 2,970/1,001 Гбит/с | 1080p60 |
| SMPTE 424M | 3G-SDI | 2006 | 2,970 Гбит/с и 2,970/1,001 Гбит/с | 1080p60 |
| SMPTE ST-2081 | 6G-SDI | 2015 | 6 Гбит/с | 2160p30 |
| SMPTE ST-2082 | 12G-SDI | 2015 | 12 Гбит/с | 2160p60 |
| SMPTE ST-2083* | 24G-SDI | 24 Гбит/с | 2160p120 |
* Рабочая группа 32NF-70 в процессе работы над стандартом ST-2083 для передачи по SDI данных со скоростью 24 Гбит/с.
Скорости передачи данных
Для передачи последовательного цифрового видеосигнала используется несколько скоростей передачи данных:
Другие интерфейсы
SMPTE 297-2006 описывает оптоволоконную систему для передачи последовательных (побитово) цифровых сигналов. Он предназначен для передачи сигналов SMPTE ST 259 (от 143 до 360 Мбит/с), сигналов SMPTE ST 344 (540 Мбит/с), сигналов SMPTE ST 292-1/-2 (1,485 Гбит/с и 1,485/1,001 Гбит/с) и сигналов SMPTE ST 424 (2,970 Гбит/с и 2,970/1,001 Гбит/с). В дополнение к спецификации оптических систем, ST 297 также определяет проведение испытаний безопасности лазера и маркировку всех оптических интерфейсов, указывающую на соответствие безопасности, применение и функциональную совместимость.
Формат данных
В приложениях SD и ED формат последовательных данных имеет ширину 10 бит, тогда как в приложениях HD ширина равна 20 бит, разделенных на два параллельных 10-битовых потока данных (известных как Y и C). SD поток данных устроен следующим образом:
Cb Y Cr Y’ Cb Y Cr Y’
в то время как HD потоки данных устроены так:
Y Y Y’ Y Y’ Y Y’ Y Y’ C Cb Cr Cb Cr Cb Cr Cb Cr
Для всех интерфейсов SDI (за исключением устаревших композитных кодировок) основной кодировкой цвета является YCbCr формат 4:2:2. Канал яркости (Y) кодируется в полной полосе частот (13,5 МГц в 270 Мбит/с SD,
75 МГц в HD), выборка двух каналов цветности (Cb и Cr) по горизонтали уменьшается, и они кодируются в уменьшенной вдвое полосе частот (6,75 или 37,5 МГц). Отсчеты Y, Cr и Cb совмещаются (выбираются в один и тот же момент времени), а отсчет Y’ получается в промежутке и находится по времени посередине между двумя соседними Y отсчетами.
Вышеприведенное описание отсчетов яркости Y относится и к отсчетам цветности C. Обозначения Cr и Cb далее относятся к «цветоразностным» сигналам красного и синего. В этой статье рассматривается только основная цветовая кодировка SDI, но возможны и другие цветовые кодировки при рассмотрении интерфейса в качестве общего 10-битного канала данных. Использование других цветовых кодировок, а также преобразование цветового пространства в и из цветового пространства RGB описано ниже.
Полезная нагрузка видео (а также полезная нагрузка вспомогательных данных) может использовать любое 10-битовое слово в диапазоне от 4 до 1019 (от 00416 до 3FB16) включительно; значения 0–3 и 1020–1023 (3FC16–3FF16) зарезервированы и не могут появляться где-либо в полезной нагрузке. Эти зарезервированные слова предназначены для двух целей; они используются как для пакетов синхронизации, так и для заголовков вспомогательных данных.
Пакеты синхронизации
Пакет синхронизации (известный как опорный временной сигнал или TRS (timing reference signal)) появляется непосредственно перед первым активным отсчетом в каждой строке и сразу после последнего активного отсчета (и перед началом области гашения по горизонтали (перед началом строчного гасящего импульса)). Пакет синхронизации состоит из четырех 10-битовых слов, первые три слова всегда одинаковы – 0x3FF, 0, 0; четвертое слово состоит из 3 битов флагов вместе с кодом исправления ошибок. В результате существует 8 различных вариантов пакетов синхронизации.
В HD-SDI и двухканальных интерфейсах пакеты синхронизации должны появляться одновременно в обоих потоках данных: и в Y, и в C (некоторая задержка между двумя кабелями в двухканальном интерфейсе допустима; оборудование, поддерживающее двойной канал, дожно буферизовать ведущий канал, чтобы позволить другому каналу догнать первый). В SD-SDI и расширенной версии интерфейса есть только один поток данных, и, следовательно, в один момент времени приходит только один пакет синхронизации. Формат пакетов синхронизации одинаков во всех версиях последовательного интерфейса SDI.
Биты флагов в четвертом слове (обычно называемом XYZ словом) называются H, F и V. Бит H указывает на начало строчного гасящего импульса; и биты синхронизации, идущие непосредственно перед областью гашения по горизонтали, должны иметь бит H, установленный в единицу. Такие пакеты обычно называются пакетами EAV (End of Active Video, конец активного видео). Аналогично, в пакете, появляющемся непосредственно перед началом активного видео, бит H установлен в 0; это SAV (Start of Active Video, старт активного видео) пакет.
Аналогично, бит V используется для указания начала области гашения по вертикали (кадрового гасящего импульса); EAV пакет с V=1 указывает, что следующая строка (строки считаются со старта EAV) является частью вертикального интервала гашения, а EAV пакет с V=0 указывает, что следующая строка является часть активного изображения.
Бит F используется в чересстрочном и в кадрово сегментированном форматах, чтобы указать, относится ли строка к первому или второму полю (или сегменту). В форматах прогрессивной развертки бит F всегда устанавливается в 0.
Счетчик строк и CRC
В последовательном интерфейсе SDI высокой четкости (и в двухканальном HD) предусмотрены дополнительные контрольные слов для повышения надежности интерфейса. В этих форматах четыре отсчета, непосредственно следующие за пакетами EAV (но не после SAV пакетов), содержат проверочное поле циклического избыточного кода и индикатор счетчика строк. Поле CRC предоставляет CRC для предыдущей строки (CRC вычисляются независимо для потоков Y и C) и может быть использовано для обнаружения битовых ошибок в интерфейсе. Поле счетчика строк показывает номер текущей строки.
В интерфейсах SD и HD не предусмотрены поля CRC и счетчика строк. Вместо этого, для CRC проверки данных может использоваться специальный дополнительный пакет данных, известный как EDH пакет.
Нумерация строк и отсчетов
Каждому отсчету в полученном потоке данных назначается нуникальные номера строки и отсчета. Во всех форматах первому отсчету, следующему за SAV пакетом, назначается номер отсчета 0; следующий отсчет – это отсчет 1; и так далее до XYZ слова в следующем SAV пакете. В интерфейсах SD, где есть только один поток данных, нулевой отсчет – это Cb отсчет; первый отсчет – это Y отсчет; второй отсчет – это Cr отсчет, а третий отсчет – это Y’ отсчет; далее шаблон повторяется. В интерфейсах HD каждый поток данных обладает собственной нумерацией отсчетов, поэтому нулевой отсчет Y потока – это Y отсчет; следующий отсчет – это Y’ отсчет, и так далее. Аналогично, нулевой отсчет в C потоке – это Cb, затем идет Cr, затем снова Cb.
Строки нумеруются последовательно, начиная с 1, вплоть до количества строк в кадре заданного формата (обычно 525, 625, 750 или 1125 (Sony HDVS)). Определение строки 1 несколько условно; тем не менее, она однозначно определяется соответствующими стандартами. В 525-строчных системах первая строка области гашения по вертикали (кадрового гасящего импульса) является строкой 1; тогда как в других чересстрочных системах (625 и 1125 строк) строка 1 – это первая строка после перехода бита F в ноль.
Обратите внимание, что строки считаются начальными в EAV, тогда как нулевой отсчет – это отсчет после SAV. Это приводит к некоторой путанице: первый отсчет в полученной строке в видео 1080i – это отсчет номер 1920 (первый EAV отсчет в этом формате), а конец строки – это следующий отсчет 1919 (последний активный отсчет в этом формате). Обратите внимание, что это поведение несколько отличается от аналоговых видеоинтерфейсов, где переход между строками считается выполненным на синхроимпульсе, который появляется примерно в середине строчного гасящего импульса (области гашения по горизонтали).
Нумерация каналов
Нумерация каналов касается только многоканальных интерфейсов. Первому (основному) каналу присваивается номер 1, последующим каналам назначаются номера, увеличиваемые на единицу; поэтому второй (вспомогательный) канал в двухканальной системе – это канал 2. Номер канала в заданном интерфейсе указывается в пакете VPID, расположенном в вертикальном пространстве дополнительных данных.
Обратите внимание, что уровень данных в двойном канале сконструирован таким образом, что основной канал может быть передан в одноканальный интерфейс и при этом создавать пригодное (хотя и несколько ухудшенное) видео. Вспомогательный канал обычно содержит такие данные, как дополнительные младшие разряды (в 12-битных форматах), несопоставленные отсчеты в сэмплированном видео 4:4:4 (поэтому основной канал всё еще содержит действительный 4:2:2), альфа-канал или каналы данных. Если вспомогательный канал в конфигурации 1080p с двойным каналом отсутствует, первый канал всё еще будет содержать действительный сигнал 1080i.
В случае с видео 1080860, 59,94 или 50 Гц в двойном канале, каждый канал содержит действительный сигнал 1080i с той же частотой полей. Первый канал содержит 1-ю, 3-ю и 5-ю строки нечетных полей и 2-ю, 4-ю, 6-ю и т.д. строки четных полей; а второй канал содержит четные строки нечетных полей и нечетные строки четных полей. Когда два канала объединяются, результатом является изображение с прогрессивной разверткой с более высокой частотой кадров.
Вспомогательные данные
Как и SMPTE 259M, SMPTE 292M поддерживает стандарт SMPTE 291M для вспомогательных данных. Вспомогательные данные предоставляются как стандартизированный транспорт для полезной нагрузки, не содержащей видео, в последовательном цифровом сигнале; они используются для вложенного звука, скрытых субтитров, временного кода и других видов метаданных. Вспомогательные данные обозначаются пакетом из трех слов, состоящим из 0, 3FF, 3FF (противоположно заголовку пакета синхронизации), за которым следует идентификационный код из двух слов, слово счетчика данных (указывающее на размер полезной нагрузки, равный 0–255 слов), реальная полезная нагрузка и одно слово контрольной суммы. Коды, запрещенные в полезной нагрузке видео, так же запрещены и в полезной нагрузке вспомогательных данных.
Конкретные применения вспомогательных данных включают в себя вложенный звук, EDH, VPID и SDTI.
В двухканальных приложениях вспомогательные данные чаще всего встречаются в основном канале; вспомогательный канал должен использоваться для вспомогательных данных только в том случае, если в основном канале нет места. Единственным исключением из этого правила является пакет VPID; действующий пакет VPID должны содержать оба канала.
Вложенный звук
Оба последовательных интерфейса и HD, и SD обеспечивают 16 каналов вложенного звука. Эти два интерфейса используют различные методы инкапсуляции аудио: SD использует стандарт SMPTE 272M, тогда как HD использует стандарт SMPTE 299M. В любом случае сигнал SDI может содержать вместе с видео до 16 вложенных аудиоканалов (8 пар) с аудио 48 кГц, 24 бит. Обычно аудио идет в формате PCM 48 кГЦ, 24 бит (20 бит в SD может быть расширено до 24 бит), что непосредственно совместимо с цифровым аудиоинтерфейсом AES3. Они помещаются в (горизонтальные, строчные) интервалы гашения, когда SDI сигнал не несет ничего полезного, поскольку приемник генерирует собственные сигналы гашения из TRS сигнала.
В двухканальных приложениях доступны 32 канала звука, так как каждая линия связи может содержать до 16 аудиоканалов.
SMPTE ST 299-2:2010 расширяет интерфейс 3G SDI, чтобы иметь возможность передавать 32 аудиоканала (16 пар) по одной линии связи.
Поскольку интерфейс стандартной разрешения не несет контрольной суммы CRC и другой проверки целостности данных, пакет EDH (Error Detection and Handling, обнаружение и обработка ошибок) может быть опционально помещен в вертикальный интервал видеосигнала. Этот пакет включает в себя значения CRC как для активного изображения, так и для всего поля (исключая те строки, в которых может происходить переключение, и которые не должны содержать полезных данных); оборудование может вычислить свои собственные значения CRC и сравнить их с принятыми CRC, чтобы обнаружить возможные ошибки.
EDH обычно используется только с интерфейсом стандартной четкости; наличие слов CRC в HD интерфейсе делает EDH пакеты ненужными.
Для описания видеоформата всё чаще используются пакеты VPID (Video Payload Identifier, идентификатор полезной нагрузки видео). В ранних версиях последовательного интерфейса SDI всегда можно было однозначно определить видеоформат, подсчитав количество строк и отсчетов между H и V переходами в TRS сигнале. С введением двухканальных интерфейсов и стандартов с сегментированными кадрами это становится невозможным; таким образом, стандарт VPID (определен в SMPTE 352M) обеспечивает способ однозначного определения формата полезной нагрузки видео.
Полезная нагрузка и гашение видео
Активная часть видеосигнала определяется как те отсчеты, которые следуют за SAV пакетом и предшествуют следующему EAV пакету; где соответстующие EAV и SAV пакеты имеют бит V, установленный в ноль. В активной части хранится информация о текущем изображении.
Кодирование цвета
В последовательном интерфейсе SDI возможно несколько цветовых кодировок. По умолчанию (и это наиболее распространенный случай) – это 10-битные линейно дискретизированные видеоданные, закодированные как 4:2:2 YCbCr (YCbCr – это цифровое представление цветового пространства YPbPr). Отсчеты видео сохраняются, как описано выше. Слова данных соответствуют уровням сигналов соответствующих видеокомпонентов, а именно:
Обратите внимание, что масштабирование каналов яркости и цветности не одинаково. Минимумы и максимумы этих диапазонов представляют собой предпочтительные значения пределов сигнала, хотя полезная нагрузка видео может выходить за пределы этих диапазонов (при условии, что в полезной нагрузке видео никогда не используются зарезервированные значения 0–3 и 1020–1023). Кроме того, соответствующий аналоговый сигнал также может выходить за границы этого диапазона.
Колориметрия
Поскольку и YPbPr, и YCbCr получены из цветового пространства RGB, требуется преобразование. В цифровом видео обычно используются три колориметрии:
Другие кодировки цвета
Двухканальные и 3 Гбит/с интерфейсы в дополнение к 4:2:2 YCbCr поддерживают другие кодирования цвета, а именно:
Области гашения по горизонтали и по вертикали
Для участков областей гашения по вертикали и по горизонтали, которые не используются для вспомогательных данных, рекомендуется присваивать отсчетам яркости кодовое слово 64 (40 hex), а отсчетам цветности – кодовое слово 512 (200 hex); оба этих значения соответствуют уровню 0 мВ. Допускается кодирование аналоговых данных в вертикальном интервале гашения (таких как временной код или тестовые сигналы) без прерывания интерфейса, но такое использование является нестандартным (для передачи метаданных предпочтительным средством являются вспомогательные данные). Однако преобразование сигналов аналоговой синхронизации и пакетной передачи в цифровой вид не рекомендуется; и в этом нет необходимости при использовании цифрового интерфейса.
У разных форматов изображений разные требования к цифровому гашению, например, все так называемые 1080-строчные HD форматы имеют 1080 активных строк, а общее количество строк составляет 1125, из которых оставшиеся входят в область гашения.
Поддерживаемые видеофоматы
Различные версии последовательного цифрового интерфейса SDI поддерживают множество видеоформатов.