SMPTE 292 - SMPTE 292
SMPTE 292 este o linie de transmisie video digitală standard publicată de Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE). Acest standard tehnic este denumit de obicei HD-SDI ; face parte dintr-o familie de standarde care definesc o interfață digitală serială bazată pe un cablu coaxial , destinată utilizării pentru transportul video și audio digital necomprimat într-un mediu de studio de televiziune.
SMPTE 292 care se extinde pe SMPTE 259 și SMPTE 344 permițând rate de biți de 1,485 Gbit / s și 1,485 / 1,001 Gbit / s. Aceste rate de biți sunt suficiente și adesea utilizate pentru a transfera videoclipuri necomprimate de înaltă definiție .
Nomenclatură
Designerul „M” a fost inițial introdus pentru a semnifica dimensiunile metrice. Nu mai este folosit în listări sau nume de fișiere. Unitățile sistemului internațional de unități (SI) sunt unitățile de măsură preferate în toate documentele de inginerie SMPTE.
Detalii tehnice
Standardul SMPTE 292 este o interfață nominală de 1,5 Gbit / s. Sunt definite două rate de biți exacte; 1,485 Gbit / s și 1,485 / 1,001 Gbit / s. Factorul de 1 / 1.001 este furnizat pentru a permite SMPTE 292 să accepte formate video cu rate de cadre de 59,94 Hz, 29,97 Hz și 23,98 Hz, pentru a fi compatibil în sus cu sistemele NTSC existente . Versiunea standard de 1.485 Gbit / s acceptă alte rate de cadru în utilizare pe scară largă, inclusiv 60 Hz, 50 Hz, 30 Hz, 25 Hz și 24 Hz.
Standardul definește, de asemenea, rate de biți nominale de 3 Gbit / s, pentru aplicații de 50/60 cadre pe secundă 1080P. Această versiune a interfeței nu este utilizată (și nu a fost implementată comercial); în schimb, fie o extensie dual-link a SMPTE 292M cunoscută sub numele de SMPTE 372, fie o versiune care rulează de două ori mai rapid cunoscută ca SMPTE 424 este utilizată de exemplu pentru aplicațiile 1080p60.
Interfață electrică
Inițial, atât interfețele electrice , cât și cele optice au fost definite de SMPTE, din cauza preocupărilor că o interfață electrică la acel bitrate ar fi costisitoare sau nesigură și că ar fi necesară o interfață optică. Astfel de temeri nu au fost realizate, iar interfețele optice sunt rareori folosite dacă sunt folosite vreodată și sunt susceptibile de a fi depreciate în viitoarele revizuiri ale standardului.
Cablarea utilizată pentru interfața electrică SMPTE 292 este un cablu coaxial cu o impedanță nominală de 75 Ω . Datele sunt codificate în format NRZ și un registru liniar de schimbare a feedback-ului este utilizat pentru a amesteca datele pentru a reduce probabilitatea ca șiruri lungi de zerouri sau unele să fie prezente pe interfață. Interfața este automată. Încadrarea se face prin detectarea unui model special de sincronizare , care apare pe semnalul digital serial (necombinat) ca fiind o secvență de douăzeci, urmată de patruzeci de zerouri; acest tipar de biți nu este legal nicăieri altundeva în sarcina utilă a datelor.
Se știe că interfața digitală SMPTE 292 este fiabilă (fără utilizarea repetoarelor) la lungimi de cablu de 100 m sau mai mari.
Format date
Formatele de date paralele corespunzătoare, definite de SMPTE 274 , SMPTE 296 și alte câteva standarde, sunt standarde pe 20 de biți; astfel SMPTE 292M utilizează o dimensiune de cuvânt de 20 de biți. Fiecare cuvânt de 20 de biți este format din două date de 10 biți, care provin de la două canale de date logice (și paralele), unul („Y”) care codifică eșantioane video de luminanță , celălalt („C”) care codifică informații de crominanță . Canalul C este multiplexat în timp în două canale cu jumătate de lățime de bandă, cunoscute sub numele de Cr (canalul „diferența de culoare roșie”) și Cb (canalul „diferența de culoare albastră”). Datarea nominală a canalului Y este de 75 Mwords / sec (1,5 Gbit / s împărțit la 20), iar data nominală a fiecăruia dintre cele două canale de cromă este de 37,5 Mwords / sec.
Sarcina utilă video (precum și sarcina utilă a datelor auxiliare) poate utiliza orice cuvânt de 10 biți în intervalul 4-1019 (004 până la 3FB în hexazecimal) inclusiv; valorile 0-3 și 1020-1023 (3FC - 3FF) sunt rezervate și este posibil să nu apară nicăieri în sarcina utilă. Aceste cuvinte rezervate au două scopuri, pentru pachetele de sincronizare și pentru antetele de date auxiliare.
Pachete de sincronizare
Un pachet de sincronizare apare imediat înainte de primul eșantion activ pe fiecare linie și imediat după ultimul eșantion activ (și înainte de începerea regiunii de golire orizontală ). Pachetul de sincronizare este format din patru cuvinte de 10 biți. Primele trei cuvinte sunt întotdeauna aceleași - 0x3FF, 0, 0; al patrulea constă din 3 biți de semnalizare, împreună cu un cod de corectare a erorilor. Ca urmare, există 8 pachete de sincronizare diferite posibile.
Pachetele de sincronizare trebuie să apară simultan atât în fluxurile de date Y, cât și în cele C.
Biții de steaguri găsiți în al patrulea cuvânt sunt cunoscuți ca H, F și V. Bitul H indică începutul golului orizontal; iar biții de sincronizare care preced imediat regiunea de golire orizontală trebuie să aibă H setat la unul. Astfel de pachete sunt denumite în mod obișnuit End of Active Video sau pachete EAV . La fel, pachetul care apare imediat înainte de începerea videoclipului activ are H setat la 0; acesta este Startul pachetului video activ sau SAV .
La fel, bitul V este utilizat pentru a indica începutul regiunii de golire verticală; un pachet EAV cu V = 1 indică următoarea linie (se consideră că liniile încep EAV) face parte din intervalul vertical , un pachet EAV cu V = 0 indică următoarea linie care face parte din imaginea activă.
Bitul F este utilizat în formate de cadre segmentate întrețesute și progresive pentru a indica dacă linia provine din primul sau al doilea câmp (sau segment). În formatele de scanare progresivă , bitul F este întotdeauna setat la zero.
În afară de faptul că pachetele de sincronizare apar în paralel în două fluxuri de date (Y și C), comportamentul lor este practic identic cu tipurile de pachete definite în CCIR 601 și SMPTE 259 , interfața digitală utilizată în mod obișnuit pentru SDTV .
Contor de linie și CRC
Pentru a oferi o rezistență suplimentară, cele patru eșantioane imediat după pachetele EAV (dar nu pachetele SAV) conțin un câmp de verificare a redundanței ciclice și un indicator de numărare a liniilor. Câmpul CRC oferă un CRC al liniei precedente (CRC-urile sunt calculate independent pentru fluxurile Y și C) și pot fi utilizate pentru a detecta erori de biți în interfață. Câmpul numărare linii indică numărul liniei curentei.
Date auxiliare
La fel ca SMPTE 259 , SMPTE 292 acceptă standardul SMPTE 291 pentru date auxiliare. Datele auxiliare sunt furnizate ca transport standardizat pentru încărcarea utilă non-video într-un semnal digital serial; este folosit pentru lucruri precum audio încorporat , subtitrări închise , cod de timp și alte tipuri de metadate . Datele auxiliare sunt indicate de un pachet de 3 cuvinte format din 0, 3FF, 3FF (opusul antetului pachetului de sincronizare), urmat de un cod de identificare din două cuvinte, un cuvânt de numărare a datelor (indicând 0 - 255 cuvinte de sarcină utilă), sarcina utilă reală și o sumă de control dintr-un cuvânt. În afară de utilizarea lor în antet, codurile interzise pentru încărcarea utilă video sunt, de asemenea, interzise pentru încărcarea utilă a datelor auxiliare.
Sarcina utilă video
În cadrul porțiunii active a videoclipului, cuvintele de date corespund nivelurilor de semnal ale componentelor video respective. Canalul de luminanță (Y) este definit astfel încât un nivel de semnal de 0 mV să fie atribuit cuvântului cod 64 (40 hex), iar 700 milivolți (la scară completă) să fie atribuit cuvântului cod 940 (3AC). Pentru canalele de cromă, la 0 mV i se atribuie cuvântul de cod 512 (200 hex), -350mV i se atribuie un cuvânt de cod 64 (0x40) și la + 350mV i se atribuie un cuvânt de cod de 960 (3C0). Rețineți că scalarea canalelor de lumină și cromă nu este identică. Minimul și maximul acestor intervale reprezintă limitele de semnal preferate, deși sarcina utilă a videoclipului se poate aventura în afara acestor intervale (cu condiția ca cuvintele de cod rezervate 0 - 3 și 1020 - 1023 să nu fie utilizate niciodată pentru încărcarea utilă a videoclipului).
Pentru porțiuni din regiunile de decupare verticale și orizontale care nu sunt utilizate pentru date auxiliare, se recomandă ca probelor de luma să li se atribuie cuvântul de cod 64 (40 hex), iar probelor de cromă să li se atribuie 512 (200 hex); ambele corespund la 0 mV. Este permisă codificarea informațiilor analogice de interval vertical (cum ar fi codul de timp vertical sau semnalele de testare a intervalului vertical) fără a rupe interfața, dar o astfel de utilizare nu este standard (iar datele auxiliare sunt mijloacele preferate pentru transmiterea metadatelor). Cu toate acestea, conversia semnalelor analogice de sincronizare și rafală în digital nu este recomandată - și nici nu este necesară în interfața digitală.
Premiul Emmy
La 31 iulie 2013, a fost anunțat că SMPTE a câștigat un premiu Emmy pentru tehnologie și inginerie pentru 2013 de către Academia Națională de Arte și Științe ale Televiziunii . Onoarea a recunoscut activitatea societății privind dezvoltarea, standardizarea și producția SMPTE 292.
Standarde SMPTE conexe
- Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 274M-2005: Structură de probă de imagine, reprezentare digitală și secvențe de referință de sincronizare digitală pentru rate multiple de imagine
- Societatea inginerilor cinematografici și de televiziune: SMPTE 292M-1998: interfață digitală Serial Bit pentru televiziune de înaltă definiție
- Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 291M-1998: pachete de date auxiliare și formatarea spațiului
- Societatea inginerilor de film și televiziune: SMPTE 372M-2002: interfață Dual Link 292M pentru 1920 x 1080 Picture Raster