Sdi сигнал что это

Serial Digital Interface

Содержание

Существует несколько стандартов SDI:

Эти стандарты используются для передачи некомпрессированных и некодированных цифровых видео сигналов (могут также иметь вложенные аудио потоки и/или таймкод) в профессиональном телевизионном оборудовании. Передача потока данных 270 Мбит/с возможна на расстояния до 300 м по коаксиальному кабелю.

Электрический интерфейс

В различных стандартах цифрового последовательного интерфейса используется один (и более) коаксиальный кабель волновым сопротивлением 75 Ом с разъёмами типа BNC. Такой же кабель используется для аналогового 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 1,485/1,001 Гбит/с	720p, 1080i
SMPTE 372M	Dual Link HD-SDI	2,970 Гбит/с и 2,970/1,001 Гбит/с	1080p
SMPTE 424M	3G-SDI	2,970 Гбит/с и 2,970/1,001 Гбит/с	1080p

Скорости передачи данных

Для передачи SDI используются следующие скорости потока:

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

Сигналы обнаружения ошибок (EDH)

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.

Источник

Что такое стандарт SDI и каковы его преимущества

Для стандарта SDI не нужен какой-то определенный вид соединения, но все же во многих случаях не обойтись без коаксиальных кабелей. Благодаря им SDI стали использовать в различных сферах, в том числе в производстве систем безопасности для видеонаблюдения. Так, можно применять такой стандарт для решения множества задач.

Подобные товары вы можете приобрести в нашем интернет-магазине. Вас поразит широкий ассортимент продукции, предназначенной для различных целей. Если вы не можете сделать выбор в пользу того или иного прибора, наши специалисты с удовольствием помогут вам. Они учтут, для чего вам нужно устройство, как вы будете его использовать и еще целый ряд разных факторов, и предложат оптимальный для вас вариант.

Технология SDI

У технологии SDI — множество достоинств. Так, цифровой сигнал используется по всей системе. Чтобы на примере показать все преимущества такого стандарта, сравним аналоговые системы с SDI. Часто во время передачи сигналов появляются различные ошибки в виде помех, недостаточной яркости, которые негативно сказываются на качестве изображения. Данные в аналоговом сигнале включены по модуляции, амплитуде и частоте. Их нужно деколировать после завершения передачи, чтобы получить хорошее изображение. У сигнала SDI же нет искажения изображения. HD-SDI в отличие от HD-видео осуществляет передачу данных во много раз больше.

Чтобы не пользоваться многочисленными кабелями для просмотра видео на экранах, нужно остановиться на конвертерах HD-SDI. Такое устройство имеет положительные характеристики, такие как высокая надежность и прочность. Например, у него есть резервный вход, то есть даже если основной сигнал потеряется по какой-то причине, переход на него будет происходить автоматически. Зачастую это происходит из-за того, что кабель начинает работать некорректно из-за повреждений различного характера.

Передача двухмегапиксельного full HD-видео

Стандарт SDI, как уже было сказано выше, занял прочные позиции на телевидении и в других сферах. Он также незаменим для проведения любых конференций, где требуется высокое качество изображения. Приборы SDI может приобрести любой желающий, ведь демократичная стоимость позволяет сделать это. Также внедрить такие системы можно практически на любой объект, где проложены коаксиальные кабели. Такой вариант является наиболее дешевым, нежели создание системы IP-видеонаблюдения. Правда, эти решения являются совершенно разными, но дополняющими друг друга.

Источник

HD-SDI и EX-SDI — стандарты видеонаблюдения которые не смогли

Оглавление

Что такое HD-SDI?

Как это работает?

HD-SDI получается из аналогового композитного сигнала, сначала сигналы раскладываются на составляющие: яркость Y, а также цветоразностные сигналы U (или Cr) и V (или Cb). Затем каждая компонента оцифровывается и подается на кодер, в котором данные собираются в последовательности, соответствующей структуре SDI.

Звук включается в структуру SDI (в промежутках между метками EAV и SAV) с помощью специальных устройств – эмбеддеров, на приемной же стороны он вновь извлекается из сигнала с помощью деэмбеддеров. Стандарт SMPTE-292M дает возможность внедрения до 16 каналов цифрового звука.

На сегодняшний день разработано уже несколько поколений формата HD-SDI.

Преимущества HD-SDI

Качество изображения
Наиболее явное преимущество перед аналоговыми стандартами передачи видео HD-SDI приобретает как раз исходя из того, что интерфейс цифровой, а следовательно изображение не деградирует при передачи на расстояние. Восстановить цифровой сигнал гораздо легче, чем аналоговый. Отсюда сравнение изображений, переданных при помощи аналогового стандарта передачи и цифрового, дает очки последнему.

Отсутствие задержек
По сравнению с IP-системой у HD-SDI отсутствуют задержки передачи видеопотока, лаги, выпадающие кадры и т.д. Поскольку камера передается несжатый видеопоток напрямую на регистратор по коаксиальному кабелю.

Plug-and-play
HD-SDI открыл аналоговым системам (мы исходим из того, что этот стандарт появился раньше, чем аналоговые стандарты) второе дыхание. Оборудование HD-SDI дает возможность использовать старые коаксиальные трассы, также отсутствует необходимость сложной настройки, как в случае с IP-системой.

Недостатки HD-SDI

Дальность передачи
HD-SDI позволяет передавать видео на расстояние всего до 150 метров по коаксиальному кабелю. На больших расстояниях цифровой сигнал теряет помехоустойчивость и деградирует. Именно поэтому HD-SDI не стал популярным и позже уступил аналоговым стандартам.

Максимальное разрешение
HD-SDI (а это стандарт 1998 года, хотя и обновлен в некоторой степени в 2002) позволяет передавать видеопоток максимального разрешения 2Мп на скорости до 60к/сек.

Стоимость оборудования
Стоимость оборудования HD-SDI выше, чем HD-TVI, HD-CVI, AHD.

Производители чипов HD-SDI

В 2010 году компанией Dahua был создан, так называемый, HDCCTV Alliance, это некоммерческая организация собрала ведущих китайских и корейских производителей для разработки и стандартизации спецификаций интерфейса для аналогового телевидения высокой четкости (HDcctv). Начали они со стандарта HD-SDI, для которого была разработана первая спецификация аналогового интерфейса HDCCTV 1.0. Все оборудование, имеющее сертификацию HDCCTV должно быть совместимо, товарищи из альянса хотели сделать что-то похожее на ONVIF, только для аналогового видеонаблюдения. В 2014 появилась спецификация HDCCTV 2.0, а в 2016 альянс закончил свое существование. Dahua занялась продвижением своего стандарта HDCVI самостоятельно. Но некоторые производители, которые входили в этот альянс до сих пор занимаются производством и чипов HD-SDI и оборудования для видеонаблюдения.

Производители оборудования для видеонаблюдения стандарт HD-SDI

EX-SDI

Все-таки, не смотря на свои недостатки, у HD-SDI были предпосылки к развитию, хотя бы потому, что после HD-SDI выпускались новые стандарты передачи цифрового видео высокой четкости, позволяющие передавать видеопоток от устройства разрешением вплоть до 4Мп.

Уже упоминаемая корейская компания Eyenix в 2015 году завершила разработку нового стандарта EX-SDI (расширенный последовательный цифровой интерфейс), являющегося логическим продолжением HD-SDI. Главной целью разработки было увеличение дистанции передачи и перспективное увеличение разрешения до формата сверхвысокой чёткости 4К. Разработчики достигли этой цели, применив сжатие цифрового потока по алгоритм у JPEG до 270 Мбит/с.

Этот стандарт имеет улучшенные характеристики, по сравнению с HD-SDI, в том числе и по дальности передачи видеосигнала. Они внедрили в свой стандарт PoC (передачу питания по коаксиальной линии), поддержку управления PTZ, передачу звука, OSD-меню.

Удивительно, что именно американский вендор поддержал корейскую технологию, учитывая отношение американских компаний к аналоговым стандартам передачи HD-видео как к спаму. Компании не крупные, но они активно продвигают EX-SDI в своих линейках оборудования.

Однако, что несмотря на корейскую доработку стандарта HD-SDI, его явные преимущества (например, качество изображения) перед аналоговыми стандартами передачи, EX-SDI не очень-то оценен производителями и потребителями как следствие.

Новые стандарты SDI

Стандарты, которые были выпущены после HD-SDI (3G-SDI, 6G-SDI, 12G-SDI) так и не перешли в отрасль видеонаблюдения и используются в профессиональном телевидении. Так 6G-SDI и 12G-SDI позволяют передавать видео формата 4K и UHD.

Вывод

Появление стандарта HD-SDI дало возможность развивать не только отрасль телевидения и телевещания, но и здорово оживило ситуацию на рынке видеонаблюдения. Пусть сам формат не выдержал конкуренции с аналоговыми стандартами передачи видео высокого разрешения, но он создал предпосылки для их появления.

Его улучшенная версия, EX-SDI, также не имеет сколь бы то ни было серьезного распространения на данный момент ни в мире вообще, ни в России в частности. Да и перспективы тоже не просматриваются.

Поэтому всерьез рассматривать HD-SDI да и EX-SDI как стандарты для использования в системах видеонаблюдения можно только если вы эксцентричный миллионер.

Есть еще один момент, который интересно отметить, HD-SDI, а особенно EX-SDI если немного огрубить ничем не хуже и не лучше чем HD-CVI, HD-TVI, AHD. Однако первые два форсят два китайских монстра (HikVision и Dahua) и они продаются контейнерами. А значит в войне продукта и маркетинга уверенно побеждает последний.

Главное о HD-SDI
Если хотите выбрать видеонаблюдение то HD-SDI последний стандарт который стоит рассматривать, так сильно рискуете оказаться в ситуации когда когда этот стандарт на все 100% а не на 99% как в данный момент.

Источник

Год начался1989 г. ( 1989 )ОрганизацияSMPTE (Общество инженеров кино и телевидения)

СОДЕРЖАНИЕ

Электрический интерфейс

Стандарты

Стандарт	Имя	Введено	Битрейт	Примеры форматов видео
SMPTE 259M	SD-SDI	1989 г.	270 Мбит / с, 360 Мбит / с, 143 Мбит / с и 177 Мбит / с	480i, 576i
SMPTE 344M	ED-SDI	2000 г.	540 Мбит / с	480p, 576p
SMPTE 292M	HD-SDI	1998 г.	1,485 Гбит / с и 1,485 / 1,001 Гбит / с	720p, 1080i
SMPTE 372M	Двойной канал HD-SDI	2002 г.	2,970 Гбит / с и 2,970 / 1,001 Гбит / с	1080p60
SMPTE 424M	3G-SDI	2006 г.	2,970 Гбит / с и 2,970 / 1,001 Гбит / с	1080p60
SMPTE ST 2081	6G-SDI	2015 г.	6 Гбит / с	1080p120, 2160p30
SMPTE ST 2082	12G-SDI	2015 г.	12 Гбит / с	2160p60
SMPTE ST 2083	24G-SDI	В развитии	24 Гбит / с	2160п120, 4320п30

Битрейт

В последовательном цифровом видеосигнале используются несколько битрейтов:

Прочие интерфейсы

8-битный параллельный цифровой интерфейс определяется Рек. МСЭ-R Рек. 601 ; это устарело (однако многие пункты в различных стандартах учитывают возможность 8-битного интерфейса).

Формат данных

В приложениях SD и ED формат последовательных данных определяется шириной 10 бит, тогда как в приложениях HD он имеет ширину 20 бит, разделенных на два параллельных 10-битных потока данных (известных как Y и C ). Поток данных SD устроен следующим образом:

Cb Y Cr Y ‘Cb Y Cr Y’

тогда как потоки данных HD организованы следующим образом:

Y ГГ ‘ГГ’ ГГ ‘ГГ’ C Cb Cr Cb Cr Cb Cr Cb Cr

75 МГц в HD), а два канала цветности (Cb и Cr) подвергаются субдискретизации по горизонтали и кодируются с половинной шириной полосы (6,75 МГц. или 37,5 МГц). Выборки Y, Cr и Cb совмещены (получены в один и тот же момент времени), а выборка Y ‘получена на полпути между двумя соседними выборками Y.

Пакеты синхронизации

В интерфейсах HD-SDI и Dual Link пакеты синхронизации должны происходить одновременно в потоках данных Y и C. (Некоторая задержка между двумя кабелями в двухканальном интерфейсе допустима; ожидается, что оборудование, поддерживающее двойное соединение, буферизует ведущий канал, чтобы позволить другому каналу наверстать упущенное). В интерфейсах SD-SDI и расширенного определения существует только один поток данных и, следовательно, только один пакет синхронизации за раз. Помимо вопроса о том, сколько пакетов появляется, их формат одинаков во всех версиях последовательно-цифрового интерфейса.

Счетчик строк и CRC

В последовательном цифровом интерфейсе высокой четкости (и в двухканальном HD) предусмотрены дополнительные контрольные слова для повышения надежности интерфейса. В этих форматах четыре отсчета, следующие сразу за пакетами EAV (но не за пакетами SAV), содержат поле контроля циклическим избыточным кодом и индикатор количества строк. Поле CRC предоставляет CRC предыдущей строки (CRC вычисляются независимо для потоков Y и C) и может использоваться для обнаружения битовых ошибок в интерфейсе. Поле счетчика строк указывает номер строки текущей строки.

CRC и количество строк не предусмотрены в интерфейсах SD и ED. Вместо этого можно дополнительно использовать специальный пакет вспомогательных данных, известный как пакет EDH, для обеспечения проверки данных с помощью CRC.

Нумерация строк и образцов

Нумерация ссылок

В случае видео 1080p60, 59,94 или 50 Гц по двойному каналу; каждая ссылка содержит действительный сигнал 1080i с той же скоростью поля. Первая ссылка 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 вторая ссылка содержит четные строки на нечетных полях и нечетные строки на четных. поля. Когда две ссылки объединяются, в результате получается изображение с прогрессивной разверткой с более высокой частотой кадров.

Вспомогательные данные

Конкретные приложения вспомогательных данных включают встроенное аудио, EDH, VPID и SDTI.

В двухканальных приложениях; вспомогательные данные в основном находятся по первичной ссылке; вторичный канал должен использоваться для дополнительных данных только в том случае, если на первичном канале нет места. Единственным исключением из этого правила является пакет VPID; на обоих каналах должен присутствовать действующий пакет VPID.

Встроенный звук

В двухканальных приложениях доступно 32 аудиоканала, так как каждый канал может передавать 16 каналов.

SMPTE ST 299-2: 2010 расширяет интерфейс 3G SDI, чтобы иметь возможность передавать 32 аудиоканала (16 пар) по одному каналу.

Поскольку интерфейс стандартной четкости не содержит контрольной суммы, CRC или другой проверки целостности данных, пакет EDH ( обнаружение и обработка ошибок ) может быть дополнительно помещен в вертикальный интервал видеосигнала. Этот пакет включает значения CRC как для активного изображения, так и для всего поля (за исключением тех строк, в которых может происходить переключение и которые не должны содержать полезных данных); оборудование может вычислить свой собственный CRC и сравнить его с полученным CRC, чтобы обнаружить ошибки.

EDH обычно используется только со стандартным интерфейсом определения; наличие слов CRC в интерфейсе HD делает пакеты EDH ненужными.

Пакеты VPID (или идентификатор полезной нагрузки видео ) все чаще используются для описания формата видео. В ранних версиях последовательного цифрового интерфейса всегда можно было однозначно определить формат видео путем подсчета количества строк и отсчетов между H- и V-переходами в TRS. С появлением двухканальных интерфейсов и стандартов сегментированных кадров это больше невозможно; таким образом, стандарт VPID (определенный SMPTE 352M) предоставляет способ однозначно и однозначно идентифицировать формат полезной нагрузки видео.

Полезная нагрузка видео и гашение

Активная часть видеосигнала определяется как те отсчеты, которые следуют за пакетом SAV и предшествуют следующему пакету EAV; где соответствующие пакеты EAV и SAV имеют бит V, установленный в ноль. Именно в активной части хранится фактическая информация об изображении.

Кодировка цвета

Обратите внимание, что масштабирование каналов яркости и цветности не идентично. Минимальный и максимальный из этих диапазонов представляют собой предпочтительные пределы сигнала, хотя полезная нагрузка видео может выходить за пределы этих диапазонов (при условии, что зарезервированные кодовые слова 0–3 и 1020–1023 никогда не используются для полезной нагрузки видео). Кроме того, соответствующий аналоговый сигнал может выходить за пределы этого диапазона.

Колориметрия

Другие цветовые кодировки

Интерфейсы Dual-link и 3 Гбит / с дополнительно поддерживают другие цветовые кодировки, помимо 4: 2: 2 YCbCr, а именно:

Если используется кодирование RGB, все три основных цвета кодируются тем же способом, что и канал Y; значение 64 (40 в шестнадцатеричном формате) соответствует 0 мВ, а 940 (3AC в шестнадцатеричном формате) соответствует 700 мВ.

Вертикальные и горизонтальные области гашения

Для частей вертикальной и горизонтальной областей гашения, которые не используются для вспомогательных данных, рекомендуется присвоить выборкам яркости кодовое слово 64 (40 шестнадцатеричных), а выборкам цветности назначить 512 (200 шестнадцатеричных); оба соответствуют 0 мВ. Допускается кодирование аналоговой информации о вертикальном интервале (такой как временной код вертикального интервала или тестовые сигналы вертикального интервала) без нарушения интерфейса, но такое использование нестандартно (и вспомогательные данные являются предпочтительным средством передачи метаданных). Однако преобразование аналоговых сигналов синхронизации и пакетных сигналов в цифровые не рекомендуется, как и в цифровом интерфейсе.

Различные форматы изображений имеют разные требования к цифровому гашению, например, все так называемые форматы 1080 строк HD имеют 1080 активных строк, но всего 1125 строк, а остальные представляют собой вертикальное гашение.

Поддерживаемые форматы видео

Различные версии последовательного цифрового интерфейса поддерживают множество видеоформатов.

Связанные интерфейсы

В дополнение к описанному здесь обычному последовательному цифровому интерфейсу существует несколько других подобных интерфейсов, которые аналогичны последовательному цифровому интерфейсу или содержатся в нем.

Интерфейс SDTI определяется SMPTE 305M. Интерфейс HD-SDTI определяется SMPTE 348M.

НАСКОЛЬКО Я

Стандарт ASI является частью стандарта цифрового видеовещания (DVB).

SMPTE 349M

Стандарт SMPTE 349M: передача форматов изображений из альтернативных источников через SMPTE 292M определяет средства инкапсуляции нестандартных видеоформатов и видео с более низкой скоростью передачи данных в интерфейсе HD-SDI. Этот стандарт позволяет, например, мультиплексировать несколько независимых видеосигналов стандартной четкости на интерфейс HD-SDI и передавать по одному проводу. Этот стандарт не просто регулирует синхронизацию EAV и SAV в соответствии с требованиями форматов с более низким битрейтом; вместо этого он предоставляет средства, с помощью которых весь формат SDI (включая слова синхронизации, вспомогательные данные и полезную нагрузку видео) может быть инкапсулирован и передан как полезная нагрузка обычных данных в потоке 292M.

Мультимедийный интерфейс высокой четкости (HDMI)

HDcctv

Стандарт HDcctv воплощает адаптацию SDI для приложений видеонаблюдения, не путать с TDI, аналогичным, но другим форматом для камер видеонаблюдения.

CoaXPress

Источник

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

Стандарты SDI

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.

Источник