Serial digital interface (SDI) is a family of video interfaces standardized by SMPTE.[1] For example, ITU-R BT.656 and SMPTE 259M define digital video interfaces used for broadcast-grade video.  

串列數位介面 (SDI) 是 ITU-R BT.656 以及移動圖像和電視工程師協會 ( SMPTE) 提出的串列鏈路標準,在廣播環境中通過 75 歐姆同軸電纜來傳輸未壓縮的數位視訊,大部分專業視頻基礎設備都採用了該標準。

該標準的第一版是 SMPTE 259M,定義了通過序列介面來傳輸數位化的 NTSC 和 PAL 等類比影像,它更流行的名稱是標準清晰度 (SD) SDI 。傳輸 SD SDI 所需的資料速率是 270 Mbps。隨著 1080i 和 720p 等高清晰 (HD) 視頻標準的出現,對介面進行了調整以處理更高的 1.485 Gbps 資料速率。1.485-Gbps 序列介面通常被稱為 HD SDI 介面,由 SMPTE 292M 進行定義,它使用同樣的 75 歐姆同軸電纜。演播和其他視頻產品開發商在同軸電纜硬體基礎設備上進行了大量投入,希望能夠延長其基礎設備的生命週期。幸運的是,SMPTE 最近批准了名為 SMPTE 424M 的新標準,在同樣的75歐姆同軸電纜上,SDI資料速率加倍,達到了2.97 Gbps。這一新標準也稱為 3-Gbps (3G) SDI,支援 1080p 和數位影院等解析度更高的圖像品質

具有SDI高畫質輸出的專業攝影機   

具有SDI高畫質輸出的專業攝影機  

The SDI output includes embedded audio and DVITC.  

 

SDI (Serial digital interface)
一般攝影棚廣播級的攝影機多採用此介面,不用任何壓縮而且可以走同軸電纜,傳輸夠遠,可以傳送1080p 或Full HD 的影像.

大致上傳輸頻寬如下
270Mb/sec (SD-SDI): 440 m of RG6 or 330m of RG59
1.485Gb/sec (HD-SDI): 230m of RG6 or 160m of RG59
2.97 Gb/sec (3G-SDI): 150m of RG6 or 100m of RG59

SDI影像擷取卡  

Routes sixteen 3G-SDI input sources to any sixteen 3G-SDI locations  

Routes sixteen 3G-SDI input sources to any sixteen 3G-SDI locations  

The GefenPRO 16x16 3GSDI Matrix has 16 3G-SDI inputs and 16 3G-SDI outputs.  

參考維基百科英文說明
http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_Digital_Interface

SDI介面是Serial Digital Interface 的縮寫,也就是串列數位介面

串行介面是把資料字的各個比特以及相應的資料通過單一通道順序傳送的介面。由於串列數位信號的資料率很高,在傳送前必須經過處理。用擾碼的不歸零倒置 (NRZI)來代替早期的分組編碼,其標準為SMPTE -259M 和EBU-Tech-3267,標準包括了含數位音頻在內的數位複合和數位分量信號。在傳送前,對原始資料流程進行擾頻,並變換為NRZI碼確保在接收端可靠地恢復原始資料。這樣在概念上可以將數位串列介面理解為一種基帶信號調製。SDI介面 能通過270Mb/s的串列數位分量信號,對於16:9格式圖像,應能傳送360Mb/s的信號。NRZI碼是極性敏感碼。用“ 1” 和“ 0” 表示電平的高 和低,如果出現長時間的連續“ 1” 或連續“ 0” ,會影響接收端從數位信號中提取時鐘。因為串列數位信號介面不單獨傳送時鐘信號,接收端需從數位信號流中提 取時鐘信號,所以要採用以“ 1” 和“ 0” 來表示有無電平變換的NRZI碼。接收NRZI碼流時,只要檢出電平變換,就可恢復資料,即使全是“ 1” 信號,導致的信號頻率也只是原來時鐘頻率的一半,再經過加擾,連續“ 1” 的機會減少,也就使高頻分量進一步減少了。在資料流程的接收端,由SDI解碼器從NRZI碼 流恢復原資料流程。

SDI介面不能直接傳送壓縮數位信號,數位錄影機、硬碟等設備記錄的壓縮信號重放後,必須經解壓並經SDI介面輸出 才能進入SDI系統。如果反復解壓和壓縮,必將引起圖像品質下降和延時增加,為此各種不同格式的數位錄影機和非線性編輯系統,規定了自己的用於直接傳輸壓縮數位信號的介面。(a)索尼公司的串列數位資料介面SDDI(SerialDigital Data Interface),用於Betacam-SX非線性編輯或數位新聞傳輸系統,通過這種介面,可以4倍速從磁帶上載到磁片。 (b)索尼公司的4倍速串列數位介面QSDI(QuarterSerial Digital Interface),在DVCAM錄影機編輯系統中,通過該介面以4倍速從磁帶上載到磁片、從磁片下載到磁帶或在盤與盤之間進行資料拷貝。 (c)松下公司的壓縮串列數位介面CSDI(CompressionSerial Digital Interface),用於DVCPRO和Digital-S數位錄影機、非線性編輯系統中,由帶基到盤基或盤基之間可以4倍速傳輸資料。

以上三種介面互不相容,但都與SDI介面相容。在270Mb/s的SDI系統中,可進行高速傳輸。這三種介面是為建立數字音視頻網路而設計的,這類網路不象電腦網路那樣使用握手協定,而使用同步網路技術,不會因路徑不同而出現延時。

人們常在SDI信號中嵌入數位音頻信號,也就是將數位音頻信號插入到視頻信號的行、場同步脈衝(行、場消隱)期間與數位分量視頻信號同時傳輸。

 

拍攝時採用 HD-SDI 直接擷取 HD 訊號到電腦中(Apple ProRes 422 格式討論)

Reference: DVWorld Forum  Author: lococo36

拍攝時,不再以記錄媒體的方式(例如錄影帶、記憶卡或是硬碟),而是直接將攝影機上的 SDI 或是 HD-SDI 訊號直接接入到電腦上的 SD/HD-SDI 擷取卡上。

也就是採用非壓縮的擷取方式。因為這樣的擷取方式,基本上都可以擷取到第一道原汁原味的啤酒???喔喔~不是啦!是最原始的訊號,例如 4:2:2 的色彩訊號。

因為一般的電影或是廣告製作,在非線性的剪輯系統上,會製作大量的圖層以及特效,但是如果採用例如 DV、HDV 低資料量的格式,在多層或是大量加入濾鏡效果之後,就會產生畫質劣化的現象。因此在電影或是廣告製作(也包括 MV)就會需要高資料量與傳輸率的格式來做為非線性的剪輯格式,而最佳的格式就是非壓縮的影像。

但是非壓縮的影像格式,一、因為傳輸率與資料量極大,所以檔案也是相當的大,例如非壓縮 SD 10bit 4:2:2 一分鐘就需要 1.57GB(格式為 NTSC ,Audio 為兩聲道,48KHz),而非壓縮 10bit HD 1080i60 一分鐘就需要 9.27GB。

二,當傳輸率極高時,相對的電腦周邊如硬碟的傳輸率與讀寫的速度,如果無法符合時,剪輯電腦將無法剪輯非壓縮的檔案。這也是為什麼在 DV 出現之前在電腦上做影像剪輯需要效能非常好的平台或是專門的剪輯卡的原因之一。

三,剪輯完成之後非壓縮的檔案輸出時,也是相當大的檔案。

所以像 AVID 、 Apple FCP 等必須想出如何增加剪輯效率,但是檔案又可以縮小不能太大,可是又必須是低減損,在多層剪輯或是大量濾鏡或是效果時不會有畫質劣化的問題。 

因此 AVID 有 DNxHD 的格式,而 Apple 在去年 FCP 6.0 版本出來時出了他們自己的低減損格式 ProRes 422(聽說這也是應觀眾的要求而發展出來的格式)。

幾家配合蘋果 FCP 剪輯系統廠商如 AJA 就出了一台 IoHD ,這台以 Firewire 800 (1394b) 作為傳輸界面的外接式擷取界面,在擷取 HD 非壓縮格式時就是直接轉換成 ProRes 422 ,而這一台 IoHD 也可以搭配行動電腦 MacBook Pro 以攜行的方式來進行戶外的非壓縮擷取(當然還是要帶一台發電機,因為這個界面並沒有電池的界面,而且如果要記錄這個資料,老實說還是至少需要 eSATA 的界面)。

其實在之前 Canon XL-H1 出來時,在日本就有很多中小型的攝影棚或是製作,就是使用 HD-SDI 直接擷取,當然在攝影棚來說,像 MacPro 主機就可以在旁邊來伺候,直接擷取訊號囉!

 

 

HD-SDI的傳輸限制有哪些? 了解線材 才有好的影像品質

Reference: ASMAG全球安防科技網
 
問:HD-SDI使用同軸纜線5CFB最長傳輸距離為何?工程商常用的網路線轉同軸電纜可以使用嗎?選購線材需注意哪些?市場有放大器可支援更長的距離嗎?

答:有關HD-SDI訊號傳輸距離的說法,以目前廠商產出的產品來說,依據不同的傳輸纜線、廣電格式及SDI晶片處理訊號發射能量,都會有不同的說法。一般來說,SDI訊號理論值,可以傳輸約120∼140公尺左右,採用5CFB、5C2V(RG-59U)或RG-6同軸電纜來傳輸,同時,纜線隔離編織銅網必須要達到192編織以上,才能確保傳輸訊號的穩定傳輸及不受干擾。

但對於傳輸距離更長,220公尺的3G-SDI 1080p@60fps更高階的高解析電視格式而言,纜線必須滿足SMPTE259M/424M-2006的相關技術規範。HD-SDI阻抗匹配則更重要,必須選用纜線最好的同軸線材,以減少反射和相位誤差。至於更長傳輸距離範圍在300∼500公尺的應用,屬於非常態說法,工程商只能拿來當參考狀況。

對於使用網路線轉同軸電纜的方式,這是在網路攝影機的做法,並非SDI可以採用的方式,這方面的技術,可以參考SONY SLOC的技術架構,會比較符合網路線轉同軸訊號的應用。

市面上支援SDI訊號的放大器有很多種,可以延長的傳輸距離也有限,大概都在延長後可達300多公尺遠的一般規格,但搭配上必須注意與原廠牌SDI攝影機的相容性,當然,放大器如果是採用SDI轉光纖的轉換器來傳輸,那勢必可以延長更遠的傳輸距離。

問:市場是否有成熟的光纖轉換器?單模(SM)與多模(MM)光纖的產品在傳輸距離為何?單蕊光纖傳輸的應用可達幾支HD-SDI攝影機?是否支援PTZ控制、RS-485、雙向語音等應用?

答:HD-SDI在光纖傳輸部份有很多的應用方式,例如直接接於攝影機輸出端的SDI轉Fiber模組,或是單頻道或多頻道(WDM)的傳輸轉換,當然也有針對距離採用的單模(SM)與多模(MM)SDI轉光纖傳輸器。至於這種光纖傳輸距離,依照光纖轉換器的單模或多模和功率參考,目前市面上都已經出現可傳輸3∼5公里或30∼70公里的產品。

有關單蕊光纖可傳輸多少支SDI攝影機的問題,首先要看光電傳輸器是否具有波長分光功能(WDM),可以將光訊號依波長分割成為2、4、8、16或甚至32個不同波長,還有就是看該傳輸器的訊號頻寬能否搭載SDI的訊號頻寬,如果這些條件都吻合,單蕊光纖就可以傳輸HD-SDI訊號。

但一般這種傳輸轉換設備都是經過設計規劃的,HD-SDI光電傳輸器一定是針對性的產品,要選用多頻道SDI光電傳輸器是很容易的。至於是否支援PTZ控制、RS-485、雙向語音等,則須視光電傳輸器上是否具有「雙向多工分光傳輸技術」(DWDM)。該技術可以將原來在同軸電纜內,以載波的雙向聲音及RS422/485控制訊號,一併載入光纖傳輸器的光訊號中做雙向傳輸,以達雙向監控的要求。

問:市場無線影音產品2.4GHz與5.8GHz無線傳輸器可應用在HD-SDI的傳輸嗎?是否有其他無線傳輸的解決方案?

答:目前用無線傳輸來傳送HD-SDI 的訊號,並且用2.4G或5.8G WiMAX來傳輸HD-SDI的應用,就筆者所知,仍無這方面的經驗。但若是在HD-SDI攝影機後端加上一個SDI的影像伺服器(Video server),則可以將影像轉為IP方式,進入如2.4G及5.8G的無線網路傳輸架構上,進行SDI影像無線傳輸,這是目前為止最為可行的方式。

至於是否尚有其它無線電傳輸架構,可運用於HD-SDI訊號傳輸,就筆者認知所及,大概除了高端的廣電訊號衛星傳輸外,應該還沒有其它的無線傳輸類型應用在HD-SDI的監控領域。

問:HD-SDI影像的對應儲存設備有哪些?因應儲存長時間的解決方案有哪些?有其他的壓縮技術嗎?儲存的影像是否具法律舉證使用?

答:HD-SDI訊號是無壓縮的數位訊號,它必須經過ADC電路或直接由攝影機提供的BT.1120訊號,再進入壓縮晶片後,才能真正進入儲存設備。

目前主要是透過SDI-DVR(坊間或稱HD-DVR)儲存HD-SDI的訊號,當然SDI-DVR儲存容量與一般DVR一樣是有限的,因此DVR可直接採用SDI影像擷取卡(錄影板卡)的方式,以PC架構的DVR直接連網路儲存設備,擴充SDI影像的儲存空間。

至於儲存影像是否具法律舉證的功用,目前仍沒有工程實績當佐證,因為SDI所採用的後端壓縮格式仍以MPEG-4/H.264為主,因此當即時影像經壓縮過後,檔案是否可以做為法律採證,確實難以認定。
  
 
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