SDI, HD-SDI, 3G-SDI, 6G-SDI, 12G & 24G-SDI: Der endgültige Leitfaden

Serial Digital Interface (SDI) ist ein digitaler Videostandard für die Rundfunkindustrie. Dieser Standard ist weit verbreitet in SDI-Encodern, SDI-Konvertern und anderen Geräten, einschließlich Radio- und Fernsehszenarien und Sicherheitsüberwachung. Wir haben die Entwicklung des Videostandards mit ultrahochauflösenden Standards miterlebt, von SD-SDI und HD-SDI bis zu 3G-SDI, 6G-SDI, 12G-SDI und 24G-SDI. Dieser Artikel wird sich auf dieses Thema konzentrieren und einen endgültigen Leitfaden bieten.

Was ist die serielle digitale Schnittstelle (SDI)?

Serial Digital Interface (SDI) ist eine Familie digitaler Videoschnittstellen, die erstmals 1989 von der SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) standardisiert wurde. Es handelt sich um einen Standard für die Übertragung von unkomprimierten digitalen Video- und Audiosignalen über Koaxial- oder Glasfaserkabel.

Die SDI-Schnittstelle kann das komprimierte Digitalsignal nicht direkt übertragen. Daher muss das System das komprimierte Signal, das von digitalen Videorekordern, Festplatten und anderen Geräten aufgezeichnet wurde, dekomprimieren und dann zur Übertragung in das SDI-System einspeisen.

Eine wiederholte Dekomprimierung und Komprimierung führt jedoch zu einer Verschlechterung der Bildqualität und einer erhöhten Latenzzeit. Daher verfügen verschiedene Formate digitaler Videorekorder und nichtlinearer Schnittsysteme über eigene Vorkehrungen für die direkte Übertragung der komprimierten digitalen Signalschnittstelle.

Die nachstehende Tabelle gibt einen Überblick über die Entwicklung der Normen.

Standard	Name	Eingeführt	Bitraten	Beispiel für Videoformate
SMPTE 259M	SD-SDI	1989	270 Mbit/s, 360 Mbit/s, 143 Mbit/s, and 177 Mbit/s	480i, 576i
SMPTE 344M	ED-SDI	2000	540 Mbit/s	480p, 576p
SMPTE 292M	HD-SDI	1998	1.485 Gbit/s, and 1.485/1.001 Gbit/s	720p, 1080i
SMPTE 372M	Dual Link HD-SDI	2002	2.970 Gbit/s, and 2.970/1.001 Gbit/s	1080p60
SMPTE 424M	3G-SDI	2006	2.970 Gbit/s, and 2.970/1.001 Gbit/s	1080p60
SMPTE ST-2081	6G-SDI	2015	6 Gbit/s	2160p30
SMPTE ST-2082	12G-SDI	2015	12 Gbit/s	2160p60
SMPTE ST-2083	24G-SDI	2020	24 Gbit/s	2160p/4k@120,8k@60
	48G-SDI		48 Gbit/s	4320p/8k@120,8k@60

Was ist SD-SDI?

Der SD-SDI-Standard unterstützt eine Bitrate von 270 Mb/s. SD-SDI überträgt PAL-kompatibles Video mit niedriger Auflösung 720 * 576 @ 25fps und verwendet eine Taktrate von 27 MHz.

1994 veröffentlichte die ITU-R (ehemals International Radio Consultative Committee) die Empfehlung BT.656-2, die die neue serielle digitale Schnittstelle enthält, die in EBU Tech.3267 und SMPTE 259M definiert ist.

Diese Schnittstelle verwendet eine 10-Bit-Übertragung und eine NRZI-Kodierung (Non-zero Reverse). Die Taktrate betrug 270 Mb/s bei der Übertragung eines 4:2:2-Pegelsignals von ITU-R BT. 601 (Teil A), der SD-SDI-Standard, wurde als heutige serielle digitale Schnittstelle definiert.

Was ist HD-SDI？

Der HD Serial Digital Interface (HD-SDI)-Standard ist in SMPTE 292M standardisiert. Obwohl dieser Standard als 1,5 Gb/s-Schnittstelle bekannt ist, unterstützt er Bitraten von 1,485 Gb/s und 1,485 / 1,001 Gb/s.

HD-SDI wird häufig in der hochauflösenden Überwachung eingesetzt. Es ist einzigartig in seiner Fähigkeit, High-Definition-Video mit einer Auflösung von 1080p bei einer Bildrate von 25 oder 30 zu liefern und dabei alle Videodetails mit einer Latenz beizubehalten, die fast der von analogen Systemen entspricht.

OPTCORE bietet eine umfassende Reihe von HD-SDI-SFP-Transceivern für bestimmte Überwachungsanwendungen.

Was ist Dual Link HD-SDI？

Dual Link HD-SDI ist ein neuer Standard, der im Jahr 2002 von SMPTE 372M eingeführt wurde. Es handelt sich dabei um eine verbesserte Version von HD-SDI, die eine höhere Geschwindigkeit von 2,97 Gb/s über Dual Links unterstützt. Dieser Standard eignet sich für Anwendungen mit hoher Wiedergabetreue und Auflösung wie digitales Kino und HDTV 1080P.

Was ist 3G-SDI？

Bei diesem Standard handelt es sich um die 3-Gb/s-Schnittstelle, die tatsächlichen Bitraten sind jedoch 2,97 Gb/s und 2,97 / 1,001 Gb/s. 3G-SDI unterstützt mehrere Mapping-Ebenen, wie im SMPTE ST425-1-Standard beschrieben. Diese Ebenen werden als A, B-DL und B-DS bezeichnet. Wie der HD-SDI-Standard unterstützt auch der 3G-SDI-Standard die 3G-CRC-Generierung, -Prüfung, -Zeilennummerneinfügung und -Erfassung.

Der 3G-SDI-Standard ist in der Rundfunkbranche weit verbreitet, und viele Hersteller können entsprechende Produkte anbieten. Gleichzeitig werden die Vorteile der unkomprimierten digitalen Hochgeschwindigkeitsübertragung im Zuge der weiteren Entwicklung der Sicherheitsbranche allmählich erforscht.

Die Anbieter haben zahlreiche Produkte der 3G-SDI-Serie auf den Markt gebracht, darunter optische Transceiver, Konvertierungsgeräte, digitale Schaltmatrixgeräte und Splitter. Diese Geräte verwenden 3G-SDI-Signale und sind auch abwärtskompatibel mit 1,5G-Signalen für die Übertragung über große Entfernungen, um die vielfältigen Anforderungen der Benutzer zu erfüllen.

Was ist 6G-SDI？

Der 6G-SDI-Standard definiert eine bitserielle Datenstruktur, ein elektrisches Signal und eine Koaxialkabelschnittstelle zur Übertragung von Signalen mit einer Gesamtnutzlast von 5,940 Gb/s oder 5,940/1,001 Gb/s. Diese Norm spezifiziert auch die elektrischen und physikalischen Eigenschaften von Koaxialkabeln und Steckern.

Diese Norm definiert mehrere Zuordnungsmodi für die Übertragung von 2160- und 1080-Zeilen-Bildformaten und zugehörigen Zusatzdaten in eine bit-serielle Single-Link-SDI-Schnittstelle mit 6 Gbit/s [nominal].

Was ist 12G-SDI？

12G-SDI ist ein serieller digitaler Schnittstellenstandard, der entwickelt wurde, um eine höhere Auflösung, Bildrate und Farbtreue zu unterstützen. Er bietet mit 12 Gbps die vierfache Bandbreite von 3G-SDI und ist damit ideal für das 4K-60p-Format.

Dies ist nicht neu. UG wurde 6G / 12G seit 2012 entwickelt, wurde aber nicht von der Standardisierungsorganisation SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) unter dem Namen SMPTE ST-2082 Entwurf genehmigt.

Die meisten professionellen 4K-Kameras, medizinischen Endoskope und Monitore verwenden vier BNC-Anschlüsse, die gleichzeitig 12G-SDI-Signale übertragen. Einige Kameras, wie z. B. die tragbare All-in-One-Kamera PXW-Z280 von Sony, verfügen im Zuge des technologischen Fortschritts nun über 12G-SDI-Ausgangsanschlüsse; dennoch erfüllt nur ein SDI-Kabel den 12G-Übertragungsstandard und kann 4K-60p-Signale direkt übertragen.

Einige Anbieter von Video-Transceivern haben ebenfalls 12G-SDI-Transceiver auf den Markt gebracht, um den Anforderungen des Fernseh- und Rundfunkmarktes in Bezug auf höhere Auflösungen gerecht zu werden.

Was ist 24G-SDI？

24G-SDI, auch bekannt als UHD-2 oder 24G UHD-SDI, definiert in SMPTE ST-2083, unterstützt eine Auflösung von 8k 120p. Es handelt sich um die neueste Generation serieller digitaler Schnittstellen für gezielte UHDTV-Echtzeit-Streaming-Media-Interface-Anwendungen. 24G-SDI nutzt acht Leitungen von SMPTE ST 2083, wodurch Videosignale mit einer Geschwindigkeit von bis zu 24 Gbit/s übertragen werden können.

Was ist 48G-SDI？

48G-SDI ist ein neuer Begriff, den einige Branchenführer vorschlagen, der aber in der SMPTE nicht definiert wurde. Durch die Mischung von vier unabhängigen 12G-SDI-Kanälen unterstützt 48G-SDI ein 8K-Signal (48G) über Glasfaserkabel. Es ist ideal für die Übertragung mehrerer unkomprimierter SDI-Streams oder 8K-UHD-Signale in Broadcast-Qualität.

Geschichte der seriellen digitalen Schnittstelle (SDI)

1982

1982 gab die damalige CCIR die CCIR 601 heraus, die auf den institutionellen Vorschlägen der European Broadcasting Union (EBU) und der American Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) basierte. Bei einer Abtastfrequenz von 13,5 MHz vereinheitlichen die 8-Bit-Quantifizierung und die 4:2:2-Chrominanz-Unterabtastung die digitalen Parameter der beiden Fernsehabtastsysteme 525/60 und 625/50.

1983

1983 wurde die CCIR in den Radio Telecommunication Sector der Internationalen Fernmeldeunion (ITU-R) umgewandelt.

1986

1986 veröffentlichte die CCIR die CCIR 656, die auf den Normen EBU Tech.3246 und SMPTE 125 basierte, und schlug eine parallele Schnittstelle vor, die die Spezifikationen der CCIR 601 mit 11 verdrillten Paaren und 25-poligen D-Steckern überträgt.

Einige frühe digitale Geräte nutzten diese Schnittstelle. Wegen der kurzen Übertragungsstrecke ist die Verbindung jedoch kompliziert und auch aus anderen Gründen nicht für den großflächigen Einsatz geeignet.

Die CCIR 656 umfasst auch die EBU Tech.3247 serielle digitale Schnittstelle Standard von der EBU im Jahr 1983 vorgeschlagen und verwendet 8/9 Block-Codierung bei einer Bitrate von 243 Mb / s, sondern unterstützt nur 8-Bit-Quantisierung und ist nicht einfach, eine stabile billige Schnittstelle Chip zu entwerfen.

1994

1994 veröffentlichte die ITU-R die Empfehlung BT.656-2, die eine neue serielle digitale Schnittstelle enthält, die in EBU Tech.3267 und SMPTE 259M definiert ist. Diese Schnittstelle verwendet eine 10-Bit-Übertragung und NRZI-Kodierung. Die Taktrate beträgt 270 Mb / s bei der Übertragung eines 4: 2: 2-Pegelsignals von ITU-R BT-601 (Teil A), dem heute bekannten SDI.

Die Verwendung eines 75-Ohm-Koaxialkabels und eines 75-Ohm-BNC-Steckers (IEC 60169-8) ermöglichte die Wiederverwendung vieler bestehender Verkabelungen innerhalb des Senders in einem digitalisierten System, und SDI wurde zum Standard bei digitalen Geräten. Basierend auf der endgültigen Realisierung des Studio-, Master-, Sendekontrollsystems von digital.

China formuliert auch die entsprechende nationale Norm BG / T 17953 über die oben genannten Normen. EBU Tech.3268, SMPTE RP145, und ITU-R BT .799 schlagen Dual-Link, um die Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Programm-Produktion für die 4: 4: 4-Ebene Bild-und Chroma-Key von ITU-R BT.601 (Teil A) Konzept, das sowohl die R’G’B ‚/4: 4 Bild und das andere Breitband-Signal über zwei SDI-Kanäle zur gleichen Zeit überträgt.

Im Jahr 1990, mit der Veröffentlichung der Empfehlung ITU-R BT.709, die beschleunigte Entwicklung von High-Definition-TV-Technologie, die Verwendung einer seriellen digitalen Schnittstelle zur Übertragung von High-Definition-Signalen wurde in der Industrie vereinbart, für die SMPTE in der 292M Standard-Taktfrequenz bis zu 1 Die serielle digitale Schnittstelle von 5 Gb / s Ebene definiert, ist die entsprechende internationale Norm ITU-R BT. 1120, dies ist die bekannte HD-SDI.

2005

Im Jahr 2005 spezifizierte die ITU-R in BT.1120-6 eine serielle Schnittstelle mit 2,97 Gbit/s, die immer noch das 75-Ohm-Koaxialkabel und den IEC 60169-8-Standardstecker verwendet. Darüber hinaus gibt SMPTE 424M auch eine ähnliche Definition einer 3-Gbit/s-Schnittstelle. Das Aufkommen der seriellen 3-Gbit/s-Schnittstelle löst den früheren Bedarf an Dual-Link-HD-SDI, wie z. B. 4: 4: 4 / 12bit oder 1080p50 / 59,94-Format-Programmierung.

Hersteller haben 3 Gb / s serielle Schnittstelle Chip-Produkte eingeführt. Allerdings ist Kupfer etwas machtlos in einigen Situationen, die Langstreckenübertragung, wie die Verbindung von zwei entfernten Studios erfordern.

Derzeit ist das Glasfaserkabel ein natürlicher Ersatz für Kupfer. ITU-R BT.1367 und SMPTE 297M sind Standards für die Übertragung serieller digitaler Signale über Glasfaserkabel. Nehmen wir ITU-R BT.1367 als Beispiel. Bei der Übertragung von High-Definition-Signalen sind nur Singlemode-Glasfasern und entsprechende optische Steckverbinder zulässig – elektrische, elektro-optische Umwandlung durch den entsprechenden optischen Empfänger und optischen Sender zu vervollständigen.

SD-SDI vs. HD-SDI vs. 3G-SDI, was ist der Unterschied?

Die primären elektrischen Spezifikationen von HD-SDI und SD-SDI sind gleich, aber die Übertragungsbitrate ist viel höher als die von SD-SDI.

Da die ITU-R BT.1120-2 festlegt, dass die Luminanzabtastfrequenz von hochauflösenden Videosignalen 74,25 MHz und die Abtastfrequenz von zwei Farbdifferenzsignalen jeweils 37,125 MHz beträgt, erreicht die primäre Bitrate von HD-SDI 1,485 Gb/s.

Die Verteilung der Parameter des Hochfrequenzübertragungskabels wirkt sich auf die Übertragung von hochauflösenden Videosignalen aus, so dass die Kabellänge erheblich reduziert werden kann.

Das Datenübertragungsformat von HD-SDI ist das gleiche wie das von SD-SDI, und das Luminanzsignal Y und die Farbdifferenzsignale Cb und Cr, die dem Zeitmultiplexverfahren unterzogen werden, werden als 20-Bit-Wörter verarbeitet. Jedes 20-Bit-Wort entspricht einem Farbdifferenzmuster und einem Luminanzmuster. Die Multiplexing-Modi sind (Cb1Y1), (Cr1Y2), (Cb3Y3) und (Cr3, Y4).

Mit dem Aufkommen hochauflösender (HD) Videostandards wie 1080i und 720P wurden die Schnittstellen so angepasst, dass sie höhere Datenraten von 1,485 Gbit/s verarbeiten können. Die serielle Schnittstelle mit 1,485 Gbit/s, die gemeinhin als HD-SDI-Schnittstelle bezeichnet wird, ist durch die SMPTE292M definiert.

Sie verwendet das gleiche 75-Ohm-Koaxialkabel. SMPTE genehmigte den neuen Standard SMPTE424M, der die SDI-Datenrate auf 2,97 Gbps über das gleiche 75-Ohm-Koaxialkabel verdoppelt und Bilder mit höherer Auflösung wie 1080P und Digital Cinema unterstützt.

3G-SDI ist eine weiterentwickelte Version von HD-SDI. Das System unterstützt die Standards SMPTE424M, SMPTE292M, SMPTE259M, SMPTE297M, SMPTE305M und SMPTE310M.

Was sind die Vorteile von SDI?

• High Reliability: SDI transmits video data without compression, resulting in a high-definition multimedia interface.
• Latency-free: The SDI signal is transported through coaxial cables, delivering clear HD images without delay and uncompressed digital signals. This is crucial for real-time signal transport, such as monitoring and live broadcasts.
• Long-distance: compared with traditional technology, the serial digital interface supports tens of transmission kilometers over fiber cable without degrading signal quality.
• Maximum cabling: Most SDI utilize the BNC connector, which is compatible with analog cabling. Hence, you may upgrade the existing system to SDI without significant modification, cutting the total cost.

FAQs

F: Was ist 8K?

A: 8K ist ein allgemeiner Name für eine Videoauflösung von 7680×4320. Sie hat ein Seitenverhältnis von 16:9 und 33.177.600 Pixel. Der präzisere Begriff für die Anforderungen von Sendungen und Live-Veranstaltungen ist UltraHD2.

F: Welche Faktoren beeinflussen die Stabilität eines SDI-Systems?

A: Die wichtigsten Faktoren sind eine stabile Stromversorgung, eine gute Impedanzanpassung, eine geringere Auswirkung der verteilten Kapazität, geeignete Anschlüsse und die Abschirmungseigenschaften des Kabels.

F: Ist SDI HDCP-fähig?

A: Nein, es unterstützt kein HDCP, daher wird bei der Umwandlung von HDMI in SDI kein HDCP übertragen.

F: Ist SDI besser als HDMI?

A: Das hängt von Ihrer Streaming-Situation ab. Wenn Sie das Kabel über lange Strecken verlegen, ist es besser, SDI zu verwenden, aber HDMI ist die wirtschaftlichste Wahl für eine sehr kurze Strecke.

F: Unterstützt 3G-SDI 4K?

A: Nein, 3G-SDI unterstützt keine 4K-Auflösung. Da es nur 1080p unterstützt,
, sollten Sie 6G- oder 12G-SDI für HD-Video für ein 4K-Signal verwenden.

Abschließende Überlegungen

Dieser Leitfaden hat eine umfassende Einführung in die SDI-Begriffe gegeben. Dank des technologischen Fortschritts ist die serielle digitale Schnittstelle ideal für hochauflösendes Broadcast-Streaming und die Übertragung von Monitoren. Wenn Sie die Unterschiede zwischen SD, HD, 3G, 6G, 12G und 24G-SDI verstehen, können Sie die beste Lösung für Ihre Anwendung wählen.

Jetzt würde ich gerne Ihre Meinung dazu hören.

Haben Sie Erfahrungen damit gemacht, sie in Ihrer Anwendung einzusetzen?

Referenz:

• https://www.smpte.org/
• https://ieeexplore.ieee.org/document/8809953
• https://en.wikipedia.org/wiki/Serial_digital_interface

Weitere Informationen:

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