Вспомогательные данные

Вспомогательные данные — это данные, которые были добавлены к заданным данным и используют ту же форму передачи. Типичными примерами являются изображения обложек мультимедийных файлов или потоков , а также цифровые данные, добавляемые к радио- или телепередачам .

Телевидение

Вспомогательные данные (обычно сокращенно называемые данными ANC ) в контексте телевизионных систем относятся к средствам, которые с помощью невидеоинформации (например, аудио , других форм сущности и метаданных ) могут быть встроены в последовательный цифровой интерфейс . Вспомогательные данные стандартизированы SMPTE как SMPTE 291M: Пакет вспомогательных данных и форматирование пространства .

Вспомогательные данные могут быть расположены в неизображенных частях строк горизонтальной развертки , известных как горизонтальные вспомогательные данные ( HANC ). , не связанных с изображением Вспомогательные данные также могут быть расположены в областях видеокадра , и известны как вертикальные вспомогательные данные ( VANC ).

Технические детали

Расположение

Пакеты вспомогательных данных могут располагаться в любом месте потока последовательных цифровых данных, за следующими исключениями:

• Они не должны располагаться на линиях, обозначенных как точка переключения (которая может быть потеряна при переключении источников).
• Они не должны располагаться в активной зоне изображения.
• Они не могут пересекать пакеты TRS (опорный сигнал синхронизации).

Пакеты вспомогательных данных обычно делятся на два типа, в зависимости от того, где они расположены: определенные типы пакетов часто ограничены тем, чтобы находиться в том или ином месте.

• Вспомогательные пакеты, расположенные в области горизонтального гашения (после EAV, но перед SAV ), независимо от строки, известны как горизонтальные вспомогательные данные , или HANC . HANC обычно используется для данных с более высокой пропускной способностью и/или для вещей, которые необходимо синхронизировать с определенной линией; наиболее распространенным типом HANC является встроенный звук .
• Вспомогательные пакеты, расположенные в вертикального гашения области и после SAV, но перед EAV, известны как вертикальные вспомогательные данные или VANC . VANC обычно используется для данных с низкой пропускной способностью или для вещей, которые необходимо обновлять только для каждого поля или частоты кадров. Данные субтитров и VPID обычно хранятся как VANC.

Обратите внимание, что пакеты ANC, которые лежат в пространстве данных, которое находится как в горизонтальном, так и в вертикальном интервале, считаются HANC, а не VANC.

Пакеты VANC следует вставлять следующим образом:

• (раздел 3 SMPTE 334M): Пакеты данных VANC могут появляться где угодно между пакетами SAV и EAV TRS в любой строке, начиная со второй строки после строки, указанной для переключения, на последнюю строку, предшествующую активному видео, включительно. Учитывая спецификацию точек переключения (набор RP168, рис. 2), первыми разрешенными строками являются 12 и 275 (для систем с 525 строками/59,94 Гц) или 8 и 321 (для систем с 625 строками/50 Гц). Это противоречит стандарту SMPTE 125M и не учитывает требования к передаче DVITC (цифровой вертикальный интервальный код времени) и пакетов индекса видео.
• (раздел 3.6.2 SMPTE 125M): VANC должен появляться только в строках 1–13, 15–19, 264–276 и 278–282, при этом строки 14 и 277 зарезервированы для данных DVITC и индексных данных видео. Это противоречит стандарту SMPTE 334M и не относится к системам с частотой 625 строк и частотой 50 Гц.

Формат пакета

Все пакеты ANC должны начинаться со стартовой последовательности; для компонентных интерфейсов (единственный тип последовательного цифрового интерфейса, широко используемый сегодня) начальная последовательность — 0x000 0x3FF 0x3FF. В противном случае эта последовательность недопустима в последовательном цифровом интерфейсе. (В устаревших составных версиях SDI стартовая последовательность ANC представляет собой одно слово 0x3FC).

Три слова следуют сразу за начальной последовательностью в заголовке. Первое слово после начальной последовательности — это идентификатор данных или DID , за которым следует либо « вторичный идентификатор данных » ( SDID ) , либо номер блока данных ( DBN ), за которым следует счетчик данных ( DC ). После слова подсчета данных идут 0–255 (включительно) слов пользовательских данных ( UDW ), за которыми следует слово контрольной суммы ( CS ).

ДЕЛАЛ

Слово идентификатора данных (вместе с SDID, если оно используется) указывает тип вспомогательных данных, которым соответствует пакет. Идентификаторы данных находятся в диапазоне от 1 до 255 (шестнадцатеричный FF), при этом 0 зарезервирован. Поскольку последовательный цифровой интерфейс имеет 10-битный формат, слово DID кодируется следующим образом:

• Биты 0–7 (бит 0 — младший бит ) представляют собой необработанное значение DID.
• Бит 8 — это бит четности битов 0–7.
• Бит 9 является инверсией бита 8.

Таким образом, DID 0x61 (01100001) будет закодирован как 0x161 (0101100001), тогда как DID 0x63 (01100011) будет закодирован как 0x263 (1001100011). Обратите внимание, что эта схема кодирования гарантирует, что зарезервированные значения в последовательном цифровом интерфейсе (0–3 и 1020–1023) никогда не будут использоваться.

Если DID равен 128 (0x80) или больше, то пакет является пакетом типа 1 , и DID достаточно для идентификации типа пакета, а следующее слово является номером блока данных. Если DID меньше 128, это пакет типа 2 , а следующие слова — это идентификатор вторичных данных; DID и SDID вместе определяют тип пакета.

SDID

SDID действителен только в том случае, если DID меньше 0x80. SDID номинально представляет собой 8-битное значение в диапазоне от 0 до 255. Оно кодируется так же, как и DID.

Слова DID/SDID 161 101 (шестнадцатеричные) соответствуют DID 61 шестнадцатеричному и SDID 1 (после удаления двух старших битов); эти значения будут указывать на то, что тип пакета определен SMPTE 334M и содержит DTV данные субтитров .

ДБН

DBN действителен только в том случае, если DID равен 80 шестнадцатеричным или больше. Он (необязательно) используется для идентификации нескольких пакетов одного типа в поле; каждый последующий пакет указанного типа имеет DBN на единицу выше, чем у предыдущего пакета, с переносом по мере необходимости. DBN — это 8-битное значение, закодированное так же, как SDID.

округ Колумбия

Слово счетчика данных — это 8-битное значение, закодированное так же, как и DID, которое указывает, сколько слов пользовательских данных должно следовать. Оно может находиться в диапазоне от 0 до 255.

УДВ

Слова пользовательских данных представляют собой «полезную нагрузку», присутствующую в пакете ANC. Они определяются в соответствии с типом пакета. SMPTE 291M не определяет их использование и не накладывает никаких ограничений на значения, которые могут присутствовать в пространстве UDW. Единственное ограничение заключается в том, что зарезервированные значения последовательного цифрового интерфейса (0–3 и 1020–1023) не могут быть включены в UDW. Многие форматы ANC, хотя и не все, по существу являются 8-битными форматами и кодируют данные таким же образом, как кодируются слова заголовка.

Пример

SMPTE 352M (идентификатор полезной нагрузки видео) определяет четыре UDW:

Биты	Байт 1	Байт 2	Байт 3	Байт 4
Бит 7	1	Чересстрочный (0) или прогрессивный (1) транспорт	Сдержанный	Сдержанный
Бит 6	0	Чересстрочное (0) или прогрессивное (1) изображение	Горизонтальная выборка Y´/Y 1920 (0) или 2048 (1)	Сдержанный
Бит 5	0	Сдержанный	Сдержанный	Сдержанный
Бит 4	0	Сдержанный	Сдержанный	Динамический диапазон 100% (0ч), 200% (1ч), 400% (2ч), Зарезервировано (3ч)
Бит 3	1	Скорость изображения (см. SMPTE 352M, таблица 2)	Структура выборки (см. таблицу 3 SMPTE 352M и примечание 1)	Динамический диапазон 100% (0ч), 200% (1ч), 400% (2ч), Зарезервировано (3ч)
Бит 2	0	Скорость изображения (см. SMPTE 352M, таблица 2)	Структура выборки (см. таблицу 3 SMPTE 352M и примечание 1)	Сдержанный
Бит 1	0	Скорость изображения (см. SMPTE 352M, таблица 2)	Структура выборки (см. таблицу 3 SMPTE 352M и примечание 1)	Bit depth 8-bit (0h), 10-bit (1h), 12-bit (2h), Reserved (3h)
Бит 0	1	Скорость изображения (см. SMPTE 352M, таблица 2)	Структура выборки (см. таблицу 3 SMPTE 352M и примечание 1)	Bit depth 8-bit (0h), 10-bit (1h), 12-bit (2h), Reserved (3h)

Контрольная сумма

Последнее слово в пакете ANC — это слово контрольной суммы. Он вычисляется путем вычисления суммы (по модулю 512) битов 0–8 (не бита 9) всех остальных слов в пакете ANC, исключая начальную последовательность пакета. Бит 9 слова контрольной суммы тогда определяется как инверсия бита 8. Обратите внимание, что слово контрольной суммы не содержит бита четности; вместо этого в вычисления контрольной суммы включаются биты четности других слов.

Использование

Встроенное аудио

Встроенное аудио — это аудиополезная нагрузка, которая (обычно) является саундтреком (музыка, диалоги и звуковые эффекты) для видеопрограммы. Два стандарта, SMPTE 272M (для SD) и SMPTE 299M (для HD и 3G), определяют, как звук внедряется во вспомогательное пространство. Стандарты SD и HD обеспечивают до 16 каналов звука PCM, а 3G — до 32 каналов, обычно закодированных в формате AES3 . В HD встроенные пакеты аудиоданных передаются в пространстве HANC параллельного потока данных Cb/Cr (цветность).

Кроме того, оба стандарта определяют пакеты управления звуком . Пакеты управления звуком передаются в пространстве HANC параллельного потока данных Y (яркость) и вставляются один раз в поле во второй строке видео после точки переключения (точки переключения различных видеостандартов см. в SMPTE RP168). Пакет управления звуком содержит метаданные, связанные со звуком, такие как его синхронизация относительно видео, какие каналы присутствуют и т. д.

Встроенные аудиопакеты представляют собой пакеты типа 1.

ЭДГ

Основная статья: Обнаружение и обработка ошибок

Пакеты EDH используются для обнаружения ошибок в интерфейсах стандартной четкости (в интерфейсах HD они не нужны, поскольку интерфейс HD-SDI включает CRC встроенные контрольные слова ).

Ссылки

• SMPTE : SMPTE 291M-1998: Пакет вспомогательных данных и форматирование пространства.
• SMPTE : ANSI/SMPTE 125M-1995: Компонентный видеосигнал 4:2:2; Бит-параллельный цифровой интерфейс
• SMPTE : ANSI/SMPTE 334M-1995: Вертикальное отображение вспомогательных данных для последовательного битового интерфейса.
• SMPTE : RP168-2002: Определение точки переключения вертикального интервала для синхронного переключения видео.
• SMPTE : SMPTE 299-1:2010: 24-битный цифровой аудиоформат для последовательного битового интерфейса SMPTE 292.
• SMPTE : SMPTE 299-2:2010: Расширение 24-битного цифрового аудиоформата до 32 каналов для последовательных битовых интерфейсов 3 Гбит/с.
• SMPTE : Назначение слов идентификации данных для зарегистрированных DID