SMPTE 292 - SMPTE 292
SMPTE 292 je standard pro přenos digitálního videa, který vydala společnost filmových a televizních inženýrů (SMPTE). Tato technická norma se obvykle označuje jako HD-SDI ; je součástí rodiny standardů, které definují sériové digitální rozhraní založené na koaxiálním kabelu, určené k použití pro přenos nekomprimovaného digitálního videa a zvuku v prostředí televizního studia.
SMPTE 292, který expanduje na SMPTE 259 a SMPTE 344, což umožňuje přenosové rychlosti 1,485 Gbit / s a 1,485 / 1,001 Gbit / s. Tyto přenosové rychlosti jsou dostatečné a často se používají k přenosu nekomprimovaného videa ve vysokém rozlišení .
Nomenklatura
Označení „M“ bylo původně zavedeno jako označení metrických rozměrů. Již se nepoužívá v seznamech ani v názvech souborů. Jednotky mezinárodního systému jednotek (SI) jsou preferovanými měrnými jednotkami ve všech technických dokumentech SMPTE.
Technické údaje
Standard SMPTE 292 je nominálně rozhraní 1,5 Gbit / s. Jsou definovány dva přesné datové toky; 1,485 Gbit / s a 1,485 / 1,001 Gbit / s. Faktor 1 / 1,001 je poskytován, aby umožnil SMPTE 292 podporovat video formáty s obnovovací frekvencí 59,94 Hz, 29,97 Hz a 23,98 Hz, aby byl vzestupně kompatibilní se stávajícími systémy NTSC . Verze standardu 1,485 Gbit / s podporuje další rozšířené snímkové frekvence, včetně 60 Hz, 50 Hz, 30 Hz, 25 Hz a 24 Hz.
Standard také definuje nominální bitrate 3 Gbit / s pro aplikace 50/60 snímků za sekundu 1080P. Tato verze rozhraní se nepoužívá (a nebyla komerčně implementována); místo toho se pro aplikace 1080p60 používá buď dvoulinkové rozšíření SMPTE 292M známé jako SMPTE 372, nebo verze běžící dvakrát rychleji než SMPTE 424 .
Elektrické rozhraní
Původně byla elektrická i optická rozhraní definována společností SMPTE kvůli obavám, že elektrické rozhraní s touto bitovou rychlostí bude drahé nebo nespolehlivé a že bude nutné optické rozhraní. Tyto obavy nebyly realizovány a optická rozhraní se zřídkakdy používají, a je pravděpodobné, že budou v budoucích revizích normy zastaralá.
Kabeláž používaná pro elektrické rozhraní SMPTE 292 je koaxiální kabel se jmenovitou impedancí 75 Ω . Data jsou kódována ve formátu NRZ a k posunu dat se používá lineární posuvný registr zpětné vazby, aby se snížila pravděpodobnost, že na rozhraní budou dlouhé řetězce nul nebo jedniček. Rozhraní pracuje automaticky. Framing se provádí detekcí speciálního synchronizačního vzoru, který se na (neskramblovaném) sériovém digitálním signálu jeví jako posloupnost dvaceti následovaných čtyřiceti nulami; tento bitový vzor není nikde jinde v rámci datového zatížení dat legální.
Je známo, že digitální rozhraní SMPTE 292 je spolehlivé (bez použití opakovačů) na délku kabelu 100 m nebo větší.
Datový formát
Odpovídající paralelní datové formáty definované SMPTE 274 , SMPTE 296 a několika dalšími standardy jsou 20bitové standardy; SMPTE 292M tedy používá 20bitovou velikost slova. Každé 20bitové slovo se skládá ze dvou 10bitových dat, pocházejících ze dvou logických (a paralelních) datových kanálů, jeden („Y“), který kóduje jasové video vzorky, druhý („C“), který kóduje informace o chrominanci . C kanál je dále časově multiplexován do dvou kanálů s poloviční šířkou pásma, známých jako Cr (kanál „rozdíl červené barvy“) a Cb (kanál „rozdíl modré barvy“). Nominální datový tok kanálu Y je 75 Mwords / s (1,5 Gbit / s děleno 20) a nominální datový datový tok každého ze dvou chroma kanálů je 37,5 Mwords / s.
Užitečné zatížení videa (stejně jako užitečné zatížení pomocných dat) může používat jakékoli 10bitové slovo v rozsahu 4 až 1019 (004 až 3FB v šestnáctkové soustavě) včetně; hodnoty 0-3 a 1020-1023 (3FC - 3FF) jsou rezervovány a nemusí se objevit nikde v užitečném zatížení. Tato vyhrazená slova mají dva účely, pro synchronizační pakety a pro doplňková datová záhlaví.
Synchronizační pakety
Synchronizační paket nastane bezprostředně před prvním aktivním vzorkem na každém řádku a bezprostředně po posledním aktivním vzorku (a před začátkem oblasti horizontálního zatemnění ). Synchronizační paket se skládá ze čtyř 10bitových slov. První tři slova jsou vždy stejná - 0x3FF, 0, 0; čtvrtý se skládá ze 3 příznakových bitů spolu s kódem pro opravu chyb. Ve výsledku je možné 8 různých synchronizačních paketů.
Synchronizační pakety se musí vyskytovat současně v datových tocích Y i C.
Vlajkové bity nalezené ve čtvrtém slově jsou známé jako H, F a V. Bit H označuje začátek vodorovného mezery; a synchronizační bity bezprostředně předcházející horizontální oblasti zatemnění musí mít H nastavenou na jednu. Takové pakety se běžně označují jako pakety Konec aktivního videa nebo EAV . Podobně paket, který se objeví bezprostředně před spuštěním aktivního videa, má H nastaveno na 0; toto je paket Spuštění aktivního videa nebo SAV .
Podobně se bit V používá k označení začátku oblasti vertikálního zatemnění; paket EAV s V = 1 označuje následující řádek (řádky se považují za začátek EAV) je součástí vertikálního intervalu , paket EAV s V = 0 označuje, že následující řádek je součástí aktivního obrazu.
F bit se používá v prokládaných a progresivních segmentovaných formátech rámců k označení, zda čára pochází z prvního nebo druhého pole (nebo segmentu). Ve formátech progresivního skenování je bit F vždy nastaven na nulu.
Kromě skutečnosti, že synchronizační pakety probíhají paralelně ve dvou datových tocích (Y a C), je jejich chování prakticky totožné s typy paketů definovanými v CCIR 601 a SMPTE 259 , digitálním rozhraní běžně používaném pro SDTV .
Počítadlo linek a CRC
Aby byla zajištěna další robustnost, čtyři vzorky bezprostředně následující za pakety EAV (ale ne pakety SAV) obsahují kontrolní pole cyklické redundance a indikátor počtu řádků. Pole CRC poskytuje CRC předchozího řádku (CRC se počítají nezávisle pro proudy Y a C) a lze je použít k detekci bitových chyb v rozhraní. Pole počtu řádků označuje číslo řádku aktuálního řádku.
Pomocné údaje
Stejně jako SMPTE 259 podporuje i SMPTE 292 standard SMPTE 291 pro pomocná data. Pomocná data jsou poskytována jako standardizovaný přenos pro jiné než video užitečné zatížení v rámci sériového digitálního signálu; používá se pro věci, jako je vložený zvuk , skryté titulky , časový kód a další druhy metadat . Pomocná data jsou označena tříslovným paketem skládajícím se z 0, 3FF, 3FF (opak záhlaví synchronizačního paketu), následovaným dvouslovným identifikačním kódem, slovem počtu dat (označujícím 0 - 255 slov užitečného zatížení), skutečné užitečné zatížení a jednoslovný kontrolní součet. Kromě jejich použití v záhlaví jsou kódy zakázané pro video užitečné zatížení také zakázány pro užitečné datové zatížení pomocných dat.
Užitečné zatížení videa
V aktivní části videa odpovídají datová slova úrovním signálu příslušných video komponent. Kanál jasu (Y) je definován tak, že kódovému slovu 64 (40 hex) je přiřazena úroveň signálu 0 mV a kódovému slovu 940 (3AC) je přiřazeno 700 milivoltů (plný rozsah). U chroma kanálů je 0 mV přiřazeno kódové slovo 512 (200 hex), -350 mV je přiřazeno kódové slovo 64 (0x40) a + 350 mV je přiřazeno kódové slovo 960 (3C0). Mějte na paměti, že škálování kanálů luma a chroma není identické. Minimum a maximum z těchto rozsahů představují upřednostňované limity signálu, i když se video užitečné zatížení může vydávat mimo tyto rozsahy (za předpokladu, že se pro video užitečné zatížení nikdy nepoužívají vyhrazená kódová slova 0 - 3 a 1020 - 1023 ).
Pro části vertikálních a horizontálních zatemňovacích oblastí, které se nepoužívají pro doplňková data, se doporučuje, aby vzorkům lumy bylo přiřazeno kódové slovo 64 (40 hex) a vzorkům chroma bylo přiřazeno 512 (200 hex); oba odpovídají 0 mV. Je přípustné kódovat analogové informace o vertikálním intervalu (jako je časový kód vertikálního intervalu nebo testovací signály vertikálního intervalu) bez narušení rozhraní, ale takové použití je nestandardní (a doplňková data jsou preferovaným prostředkem pro přenos metadat). Konverze analogových synchronizačních a dávkových signálů na digitální se však nedoporučuje - a ani v digitálním rozhraní není nutná.
Cena Emmy
Dne 31. července 2013 bylo oznámeno, že SMPTE získal cenu Technology & Engineering Emmy Award za rok 2013 od National Academy of Television Arts and Sciences . Tato čest ocenila práci společnosti na vývoji, standardizaci a produkci SMPTE 292.
Související standardy SMPTE
- Společnost filmových a televizních inženýrů: SMPTE 274M-2005: Ukázková struktura obrazu, digitální reprezentace a referenční referenční sekvence digitálního časování pro více rychlostí obrazu
- Společnost filmových a televizních inženýrů: SMPTE 292M-1998: Bit-Serial Digital Interface for High Definition Television
- Společnost filmových a televizních inženýrů: SMPTE 291M-1998: Pomocné datové pakety a formátování prostoru
- Společnost filmových a televizních inženýrů: SMPTE 372M-2002: Rozhraní Dual Link 292M pro rastrový obrázek 1920 x 1080