СМПТЭ 292

SMPTE 292 цифрового видео, — это стандарт линии передачи опубликованный Обществом инженеров кино и телевидения (SMPTE). Этот технический стандарт обычно обозначается как HD-SDI ; это часть семейства стандартов, определяющих последовательный цифровой интерфейс на основе коаксиального кабеля, предназначенный для передачи несжатого цифрового видео и звука в телевизионной студии.

SMPTE 292, который расширяет возможности SMPTE 259 и SMPTE 344, обеспечивая скорость передачи данных 1,485 Гбит/с и 1,485/1,001 Гбит/с. Эти скорости передачи данных достаточны и часто используются для передачи несжатого видео высокой четкости .

Номенклатура

Обозначение «М» изначально было введено для обозначения метрических размеров. Он больше не используется в списках или именах файлов. Единицы Международной системы единиц (СИ) являются предпочтительными единицами измерения во всех технических документах SMPTE.

Технические детали

Стандарт SMPTE 292 номинально представляет собой интерфейс со скоростью 1,5 Гбит/с. Определены два точных битрейта; 1,485 Гбит/с и 1,485/1,001 Гбит/с. Коэффициент 1/1,001 предусмотрен для того, чтобы SMPTE 292 мог поддерживать видеоформаты с частотой кадров 59,94 Гц, 29,97 Гц и 23,98 Гц для обеспечения совместимости с существующими NTSC системами . Версия стандарта 1,485 Гбит/с поддерживает другие широко используемые частоты кадров, включая 60 Гц, 50 Гц, 30 Гц, 25 Гц и 24 Гц.

Стандарт также определяет номинальную скорость передачи данных 3 Гбит/с для приложений 1080P с частотой 50/60 кадров в секунду. Данная версия интерфейса не используется (и не была коммерчески реализована); либо двухканальное расширение SMPTE 292M, известное как SMPTE 372 , либо версия, работающая в два раза быстрее, известная как SMPTE 424 вместо этого, например, для приложений 1080p60 используется .

Электрический интерфейс

Первоначально как электрические , так и оптические интерфейсы были определены SMPTE из-за опасений, что электрический интерфейс с такой скоростью передачи данных будет дорогим или ненадежным и что оптический интерфейс будет необходим. Такие опасения не оправдались, а оптические интерфейсы используются редко, если вообще когда-либо, и, вероятно, будут объявлены устаревшими в будущих версиях стандарта.

Для электрического интерфейса SMPTE 292 используется коаксиальный кабель с номинальным сопротивлением 75 Ом . Данные кодируются в NRZ формате , а регистр сдвига с линейной обратной связью используется для шифрования данных, чтобы уменьшить вероятность присутствия длинных строк нулей или единиц на интерфейсе. Интерфейс является самосинхронизирующимся. Кадрирование осуществляется путем обнаружения специального шаблона синхронизации , который появляется в (нескремблированном) последовательном цифровом сигнале как последовательность из двадцати единиц, за которыми следуют сорок нулей; этот битовый шаблон недопустим где-либо еще в полезных данных.

Известно, что цифровой интерфейс SMPTE 292 надежен (без использования повторителей) при длине кабеля 100 м и более.

Формат данных

Соответствующие форматы параллельных данных, определенные SMPTE 274 , SMPTE 296 и некоторыми другими стандартами, являются 20-битными стандартами; таким образом, SMPTE 292M использует размер слова 20 бит. Каждое 20-битное слово состоит из двух 10-битных данных, поступающих из двух логических (и параллельных) каналов данных: один («Y») кодирует образцы видеосигнала яркости , а другой («C») кодирует информацию о цветности . Канал C дополнительно мультиплексируется по времени в два канала с половинной полосой пропускания, известные как Cr (канал «разности красного цвета») и Cb (канал «разницы синего цвета»). Номинальная скорость передачи данных канала Y составляет 75 Мслов/сек (1,5 Гбит/с, разделенная на 20), а номинальная скорость передачи данных каждого из двух каналов цветности составляет 37,5 Мслов/сек.

Полезная нагрузка видео (а также полезная нагрузка вспомогательных данных) может использовать любое 10-битное слово в диапазоне от 4 до 1019 (от 004 до 3FB в шестнадцатеричном формате) включительно; значения 0–3 и 1020–1023 (3FC–3FF) зарезервированы и не могут появляться нигде в полезных данных. Эти зарезервированные слова имеют две цели: для пакетов синхронизации и для заголовков вспомогательных данных.

Пакеты синхронизации

Пакет синхронизации возникает непосредственно перед первой активной выборкой в ​​каждой строке и сразу после последней активной выборки (и перед началом области горизонтального гашения ). Пакет синхронизации состоит из четырех 10-битных слов. Первые три слова всегда одни и те же: 0x3FF, 0, 0; четвертый состоит из 3 битов флага вместе с кодом исправления ошибок. В результате возможны 8 различных пакетов синхронизации.

Пакеты синхронизации должны появляться одновременно в потоках данных Y и C.

Биты флагов, находящиеся в четвертом слове, известны как H, F и V. Бит H указывает на начало горизонтального пробела; и биты синхронизации, непосредственно предшествующие области горизонтального гашения, должны иметь H, установленный в единицу. Такие пакеты обычно называются пакетами конца активного видео или EAV- пакетами. Аналогично, в пакете, появляющемся непосредственно перед началом активного видео, H установлен в 0; это начало активного видео или пакета SAV .

Аналогично, бит V используется для указания начала области вертикального гашения; Пакет EAV с V=1 указывает, что следующая строка (считается, что строки начинают EAV) является частью вертикального интервала , пакет EAV с V=0 указывает, что следующая строка является частью активного изображения.

Бит F используется в форматах кадров с чересстрочной и прогрессивной сегментацией, чтобы указать, исходит ли строка из первого или второго поля (или сегмента). В форматах прогрессивной развертки бит F всегда установлен в ноль.

За исключением того факта, что пакеты синхронизации возникают параллельно в двух потоках данных (Y и C), их поведение практически идентично типам пакетов, определенным в CCIR 601 и SMPTE 259 , цифровом интерфейсе, обычно используемом для SDTV .

Счетчик строк и CRC

Чтобы обеспечить дополнительную надежность, четыре выборки, следующие сразу за пакетами EAV (но не пакетами SAV), содержат поле проверки циклического избыточного кода и индикатор количества строк. Поле CRC предоставляет CRC предыдущей строки (CRC вычисляется независимо для потоков Y и C) и может использоваться для обнаружения битовых ошибок в интерфейсе. Поле количества строк указывает номер текущей строки.

Вспомогательные данные

Как и SMPTE 259 , SMPTE 292 поддерживает стандарт SMPTE 291 для вспомогательных данных. Вспомогательные данные предоставляются в виде стандартизированного транспорта для полезной нагрузки, не связанной с видео, в последовательном цифровом сигнале; он используется для таких вещей, как встроенный звук , субтитры , тайм-код и другие виды метаданных . Вспомогательные данные обозначаются пакетом из 3 слов, состоящим из 0, 3FF, 3FF (противоположно заголовку пакета синхронизации), за которым следует двухсловный идентификационный код, слово счета данных (обозначающее 0–255 слов полезной нагрузки), фактическая полезная нагрузка и контрольная сумма, состоящая из одного слова. За исключением использования в заголовке, коды, запрещенные для полезной нагрузки видео, также запрещены для полезной нагрузки вспомогательных данных.

Полезная нагрузка видео

В активной части видео слова данных соответствуют уровням сигналов соответствующих видеокомпонентов. Канал яркости (Y) определяется таким образом, что уровню сигнала 0 мВ присваивается кодовое слово 64 (40 шестнадцатеричное), а уровню 700 милливольт (полная шкала) присваивается кодовое слово 940 (3AC). Для каналов цветности 0 мВ присвоено кодовое слово 512 (200 шестнадцатеричное), -350 мВ присвоено кодовое слово 64 (0x40), а +350 мВ присвоено кодовое слово 960 (3C0). Обратите внимание, что масштабирование каналов яркости и цветности не идентично. Минимальный и максимальный из этих диапазонов представляют собой предпочтительные пределы сигнала, хотя полезная видеоинформация может выходить за пределы этих диапазонов (при условии, что зарезервированные кодовые слова 0–3 и 1020–1023 никогда не используются для полезной нагрузки видео).

Для частей областей гашения по вертикали и горизонтали, которые не используются для вспомогательных данных, рекомендуется присвоить выборкам яркости кодовое слово 64 (40 шестнадцатеричных), а выборкам цветности — 512 (200 шестнадцатеричных); оба из которых соответствуют 0 мВ. Допустимо кодировать аналоговую информацию вертикального интервала (например, временной код вертикального интервала или тестовые сигналы вертикального интервала) без нарушения интерфейса, но такое использование является нестандартным (и вспомогательные данные являются предпочтительным средством передачи метаданных). Однако преобразование аналоговых сигналов синхронизации и пакетных сигналов в цифровые не рекомендуется, да и в цифровом интерфейсе это не требуется.

Премия Эмми

31 июля 2013 года было объявлено, что SMPTE получила премию «Эмми» в области технологий и инженерии за 2013 год от Национальной академии телевизионных искусств и наук . Этой наградой отмечена работа общества по разработке, стандартизации и производству SMPTE 292.

Сопутствующие стандарты SMPTE

• Общество инженеров кино и телевидения: SMPTE 274M-2005: Структура выборки изображения, цифровое представление и эталонные последовательности цифровой синхронизации для нескольких скоростей изображения.
• Общество инженеров кино и телевидения: SMPTE 292M-1998: Последовательный цифровой интерфейс для телевидения высокой четкости.
• Общество инженеров кино и телевидения: SMPTE 291M-1998: Пакет вспомогательных данных и форматирование пространства.
• Общество инженеров кино и телевидения: SMPTE 372M-2002: Двухканальный интерфейс 292M для растрового изображения 1920 x 1080.