Serial Digital Interface


Serial Digital Interface

Das Serial Digital Interface (SDI) ist eine serielle, digitale Schnittstelle, primär zur Übertragung von unkomprimierten und unverschlüsselten Videodaten über Koaxialkabel oder Lichtwellenleiter. Es kommt hauptsächlich im Bereich professioneller Fernsehstudios und im Bereich von Fernsehsendern zum Einsatz.

Die SDI-Schnittstelle wird von der Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) spezifiziert und stellt eine Weiterentwicklung der analogen Videostandards wie dem PAL- bzw. NTSC-Verfahren dar.

Inhaltsverzeichnis

Bitraten

Die SDI-Schnittstelle wird in verschiedene Gruppen mit unterschiedlichen Bitraten eingeteilt: In die SD-SDI Gruppe welche unter anderem die Standardauflösungen von PAL bzw. NTSC abbilden und meist mit 270 Mbit/s betrieben wird. Im Standard SMPTE 292M wird die HD-SDI Schnittstelle beschrieben, welche im Rahmen der HDTV-Formate seit 1998 zur Anwendung kommt, und im Regelfall eine Bitrate von 1,485 Gbit/s aufweist. Eine Erweiterung von HD-SDI, 3G-SDI, wird mit 2,97 Gbit/s betrieben und ist in der Norm SMPTE 424M festgelegt.

Im Folgenden sind die wichtigsten SDI-Schnittstellennormen zusammengefasst. Die Zahl unter Videoformat gibt dabei die Zeilenanzahl an, der daran anschließende Buchstabe i steht für interlaced wie es bei PAL bzw. NTSC üblich ist, und p für progressive, Bildmaterial welches ohne Zeilensprungverfahren übertragen wird.

Videoformate
Standard Name Bitraten Beispielhafte Videoformate
SMPTE 259M SD-SDI 270 Mbit/s, 360 Mbit/s, 143 Mbit/s, und 177 Mbit/s 480i (NTSC), 576i (PAL)
SMPTE 344M 540 Mbit/s 480p, 576p
SMPTE 292M HD-SDI 1,485 Gbit/s, und 1,485/1,001 Gbit/s 720p, 1080i (HDTV)
SMPTE 372M Dual Link HD-SDI 2,970 Gbit/s, und 2,970/1,001 Gbit/s 1080p
SMPTE 424M 3G-SDI 2,970 Gbit/s, und 2,970/1,001 Gbit/s 1080p

Physische Schnittstellen

Die SDI-Schnittstelle basiert elektrisch auf Koaxialkabel mit einer Impedanz von 75 Ω und verwendet zum Anschluss BNC-Steckverbinder. Die verwendeten Kabel und Steckertypen wurden vom vorhergehenden analogen Videosignalstandard übernommen. Die maximale Kabellänge beträgt bei SD-SDI und Verwendung entsprechend hochwertiger Kabel bis zu 300 m, bei HD-SDI beträgt die maximale Kabellänge 100 m. Der Spannungshub beträgt 800 mV (±10 %).

Weiterhin kann, insbesondere bei HD-SDI, auch eine optische Übertragung mittels Lichtwellenleiter eingesetzt werden. Die Parameter sind in der SMPTE 292M festgelegt, welche unter anderem eine optische Wellenlänge von 1310 nm ( ±40 nm ), SC-Stecker und Glasfaserkabel nach der Norm IEC 60793-2 vorgibt.

Die Daten werden medienunabhängig als NRZI-Datenstrom codiert, um dem Empfänger die Taktrückgewinnung des Pixeltaktes zu ermöglichen. Zusätzlich werden die Daten mittels Scrambler statistisch gleichanteilsfrei gemacht, um so den SDI-Datenstrom zur galvanischen Trennung über Impulstransformatoren führen zu können.

Datenformat

In der SMPTE 259M, welche gleichwertig zu der ITU-R BT.656 ist, wird der grundlegende Rahmenaufbau eines unkomprimierten digitalen Videosignals beschrieben. Das Format und die zeitliche Ausrichtung ist dabei an die analogen Videostandards angelehnt. Bestimmte analoge Spezifika, wie die zur horizontalen und vertikalen Synchronisation notwendigen Steuerimpulse, werden dabei durch spezielle digitale Codes, den SAV (engl. Start of Active Video) und EAV (engl. End of Active Video) abgebildet.

In SD-SDI ist die Wortbreite der übertragenden Helligkeitsdaten (Y) und der Farbinformation (Cb steht für die blaue Farbinformation bzw. Cr für die rote Farbinformation) typischerweise 10 Bit. In HD-SDI werden die Y und Cb/Cr Daten parallel zu je 10 Bit in einem 20 Bit breiten Wort abgebildet.

Die Bildinformation weist bei SD-SDI folgende zeitliche Abfolge auf:

Cb Y Cr Y' Cb Y Cr Y'

und bei HD-SDI, wobei immer ein Y- mit einem C-Wert parallel zusammengefasst wird:

Y
Y Y' Y Y' Y Y' Y Y'
C
Cb Cr Cb Cr Cb Cr Cb Cr

Die Bildinformation wird im YCbCr-Farbmodell mit einem Abtastraster von 4:2:2 übertragen und darf nur den Wertebereich 4 bis 1019 (0x004 bis 0x3FB in hexadezimaler Schreibweise) umfassen. Die Werte 0 bis 3 und 1020 bis 1023 (0x3FC bis 0x3FF) sind im Rahmen der SDI-Schnittstelle für Signalisierungen und Steuerworte reserviert. Unter anderem wird mit diesen Steuerworten der Beginn bzw. das Ende einer Videozeile signalisiert.

Erweiterungen

Neben dem unkomprimierten Videosignal, welches primär übertragen wird, besteht bei SDI die Möglichkeit, zusätzliche Signale, Steuerdaten oder Kontrolldaten zu übertragen. Dazu werden die Zeitbereiche außerhalb des sichtbaren Videobereichs, welche bei den zugrunde liegenden analogen Videostandards für Synchronisationsimpulse verwendet werden, zur Übertragung spezieller Datenpakete verwendet.

In der Norm SMPTE 291M ist festgelegt, wie diese zusätzlichen Daten, im Englischen als Ancillary Data bezeichnet, in das SDI-Signal eingefügt werden können. Geräte, welche dieses Einfügen bzw. Einbetten vornehmen, werden auch als Embedder bzw. das Gegenstück dazu als Deembedder bezeichnet. Beispielsweise können folgende Daten zusätzlich zu den Videodaten eingefügt werden:

  • EDH-Pakete zur Fehlererkennung (engl. Error Detection and Handling) nach der Norm SMPTE RP168.
  • Digitale Audio Daten nach den Standard AES-3. Dabei können bis zu 16 unkomprimierte Audiokanäle sowohl bei SD-SDI als auch HD-SDI eingefügt werden, deren Verfahren in SMPTE 272M und SMPTE 299M festgelegt sind.
  • Timecode für die zeitliche Steuerung.

Der Vorteil der eingebetten Zusatzdaten liegt darin, dass in der Infrastruktur eines Fernsehstudios keine getrennten Wege für Videosignale und die dazu gehörigen Audiosignale und Steuersignale wie bei analoger Übertragung notwendig sind. Das Bildsignal enthält, entsprechend zeitlich korrekt ausgerichtet, seine dazugehörigen bis zu 16 Audioströme und kann als eine Signalfolge mit konstanter Verzögerungszeit beispielsweise über Kreuzschienen geführt werden.

SDTI

Neben dem Transport von unkomprimierten Videodaten besteht im Rahmen der SDI-Schnittstelle auch die Möglichkeit, den normalerweise sichtbaren Bereich der Videodaten für den Transport von beliebigen Daten zu nutzen. Anwendung liegen darin, beispielsweise Ethernet-Schnittstellen oder digital komprimierte Videodaten nach MPEG oder H.264 über bestehende SDI-Infrastruktur übertragen zu können. Damit es nicht zu Störungen bei der Bildwiedergabe kommt, ist das Verfahren im SDTI (engl. Serial Data Transport Interface) festgelegt. Für SD-SDI spezifiziert SMPTE 305M die Details, für HD-SDI die Spezifikation SMPTE 348M.

Literaturquellen und Standards

Neben den im Artikel angegebenen SMPTE-Standards:

  • Charles Poynton: Digital Video and HDTV Algorithms and Interfaces. Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco 2003, ISBN 1-55860-792-7.

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Serial digital interface — (SDI) refers to a family of video interfaces standardized by SMPTE. [cite book | title = Digital Video and HDTV | author = Charles A. Poynton | publisher = Morgan Kaufmann | year = 2003 | isbn = 1558607927 | url = http://books.google.com/books?id …   Wikipedia

  • Serial Digital Interface — Цифровой последовательный интерфейс (англ. Serial Digital Interface, SDI)  цифровой видеоинтерфейс, стандартизованный Обществом инженеров кино и телевидения . Содержание 1 Виды 2 Электрический интерфейс …   Википедия

  • Serial Digital Interface — La Serial Digital Interface ou Interface Numérique Série, est un protocole de transport ou de diffusion des différents formats de vidéo numérique. Elle est définie par les normes : ANSI/SMPTE 259M, ITU R BT.656 et UER Tech. 3267. Elle… …   Wikipédia en Français

  • Serial Peripheral Interface — Bus SPI: un maestro y un esclavo …   Wikipedia Español

  • Serial Digital Video Out — For the Federal Electronic Procurement Service classification, see Service Disabled Veteran Small Business. Serial Digital Video Out (SDVO) is a proprietary Intel technology introduced with their 9xx series of motherboard chipsets. SDVO makes it… …   Wikipedia

  • Serial digital — A&V Digital information that is transmitted in serial form. Often used informally to refer to serial digital television signals. Serial interface A digital communications interface in which data is transmitted and received sequentially along a… …   Audio and video glossary

  • Music Instrument Digital Interface — MIDI [ˈmiːdiˑ] (engl.: musical instrument digital interface [ˈmjuːzɪkl̩ ˈɪnstɹəmənt ˈdɪdʒɪtl̩ ˈɪntɚfeɪs] = „Digitale Schnittstelle für Musikinstrumente“) ist ein Datenübertragungs Protokoll zum Zwecke der Übermittlung, Aufzeichnung und Wiedergabe …   Deutsch Wikipedia

  • Sony/Philips Digital Interface — (S/PDIF) [ˈdɪdʒɪtəl ˈɪntəfeɪs] ist eine Schnittstellen Spezifikation für die elektrische oder optische Übertragung digitaler Stereo Audiosignale zwischen verschiedenen Geräten für die Anwendung im Unterhaltungselektronikbereich. S/PDIF wird… …   Deutsch Wikipedia

  • Musical Instrument Digital Interface — MIDI [ˈmiːdiˑ] (engl.: musical instrument digital interface [ˈmjuːzɪkl̩ ˈɪnstɹəmənt ˈdɪdʒɪtl̩ ˈɪntɚfeɪs] = „Digitale Schnittstelle für Musikinstrumente“) ist ein Datenübertragungs Protokoll zum Zwecke der Übermittlung musikalischer… …   Deutsch Wikipedia

  • Multi Channel Audio Digital Interface — Das Multi Channel Audio Digital Interface (MADI) ist eine digitale Schnittstelle zur mehrkanaligen Audioübertragung, die vorwiegend in der professionellen Tonstudiotechnik eingesetzt wird. Sie ist als AES10 von der Audio Engineering Society… …   Deutsch Wikipedia


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.