Что такое цифровой интерфейс
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.
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
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.