SDI, HD-SDI, 3G-SDI, 6G-SDI, 12G et 24G-SDI: le guide définitif

L’interface numérique série, abrégée SDI, est largement utilisée dans les encodeurs SDI, les convertisseurs SDI et d’autres équipements, notamment dans les scénarios des champs de radio et de télévision et dans la surveillance de la sécurité. Nous avons assisté au développement de la norme vidéo avec des normes d’ultra-haute définition, de SD-SDI et HD-SDI à 3G-SDI, 6G-SDI, 12G-SDI, et 24G-SDI. Cet article se concentre sur ce sujet et constitue un guide définitif.  ;

Table des matières

• Qu’est-ce que la SDI ?
• SD-SDI
• HD-SDI
• 3G-SDI
• 6G-SDI
• 12G-SDI
• 24G-SDI
• 48G-SDI
• Histoire de la SDI
• SD-SDI vs HD-SDI vs 3G-SDI
• Quels sont les avantages du SDI?
• FAQs

Qu’est-ce que l’interface numérique sérielle (SDI)?

L’interface numérique série (SDI) est une famille d’interfaces vidéo numériques normalisées pour la première fois par la SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) en 1989. Il s’agit d’une norme permettant de transmettre des données vidéo et audio numériques non compressées à l’aide de câbles coaxiaux ou à fibres optiques.

L’interface SDI ne peut pas transmettre directement le signal numérique compressé. Par conséquent, le système doit décompresser le signal compressé enregistré par les magnétoscopes numériques, les disques durs et d’autres équipements, puis entrer dans le système SDI pour voyager.

Cependant, la décompression et la compression répétées entraînent une dégradation de la qualité de l’image et une augmentation de la latence. C’est pourquoi les différents formats d’enregistreurs vidéo numériques et de systèmes de montage non linéaire ont leurs propres dispositions pour la transmission directe de l’interface du signal numérique compressé.

Le tableau ci-dessous présente l’historique de l’évolution des normes.

Standard	Nom	Introduit	Débits	Exemples de formats vidéo
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

SD-SDI

La norme SD-SDI prend en charge le débit binaire de 270 Mb/s. La norme SD-SDI transmet des images vidéo basse résolution compatibles PAL 720 * 576 @ 25fps et utilise une fréquence d’horloge de 27 MHz. En 1994, l’UIT-R (anciennement Comité consultatif international des radiocommunications) a publié la recommandation BT.656-2, qui intègre la nouvelle interface numérique série définie dans la norme Tech.3267 de l’UER et dans la norme SMPTE 259M, qui utilise une transmission à 10 bits et un codage NRZI (non-Zero Reverse). Le taux d’horloge était de 270 Mb/s lors de la transmission d’un signal de niveau 4 : 2 : 2 de l’ITU-R BT. 601 (partie A), la norme SD-SDI a été définie comme l’interface numérique série actuelle.

HD-SDI

La norme HD Serial Digital Interface (HD-SDI) est normalisée dans la norme SMPTE 292M. Bien que cette norme soit connue sous le nom d’interface 1,5 Gb/s, les débits binaires pris en charge par HD-SDI sont 1,485 Gb/s et 1,485 / 1,001 Gb/s.

Le HD-SDI est largement utilisé dans le domaine de la surveillance haute définition. Il est unique dans sa capacité à fournir de la vidéo haute définition à une résolution de 1080p à une fréquence d’images de 25 ou 30 tout en conservant tous les détails de la vidéo avec une latence presque égale à celle des systèmes analogiques.

OPTCORE propose une gamme complète d’émetteurs-récepteurs HD-SDI SFP pour des applications de surveillance particulières.

3G-SDI

Cette norme est l’interface 3 Gb/s, mais les débits réels sont 2,97 Gb/s et 2,97 / 1,001 Gb/s. La norme 3G-SDI prend en charge plusieurs niveaux de mappage, comme le décrit la norme SMPTE ST425-1. Ces niveaux sont appelés A, B-DL et B-DS. Comme la norme HD-SDI, l’3G-SDI prend en charge la génération, la vérification, l’insertion de numéros de ligne et la capture de CRC 3G.

La norme 3G-SDI a été largement utilisée dans l’industrie de la radiodiffusion, et de nombreux fabricants sur le marché peuvent fournir des produits connexes. Parallèlement, l’industrie de la sécurité continuant à se développer, les avantages du numérique non compressé à grande vitesse sont progressivement explorés.

Les fournisseurs ont lancé de nombreux produits de la série 3G-SDI, notamment des émetteurs-récepteurs optiques, des équipements de conversion, des matrices de commutation numérique et des séparateurs. Ces appareils adoptent les signaux 3G-SDI et sont également rétrocompatibles avec les signaux 1,5G pour la transmission à longue distance afin de répondre aux besoins diversifiés des utilisateurs.

6G-SDI

La norme 6G-SDI définit une structure de données bit-série, un signal électrique et une interface de câble coaxial pour le transport de signaux avec une charge utile totale de 5,940 Gb/s ou 5,940/1,001 Gb/s. Cette norme spécifie également les caractéristiques électriques et physiques des câbles coaxiaux et des connecteurs.

Cette norme définit plusieurs modes de mappage pour le transport des formats d’image 2160 lignes et 1080 lignes et des données auxiliaires associées dans une interface bit-série SDI à liaison unique de 6 Gb/s [nominal].

12G-SDI

Le 12G-SDI est une norme d’interface numérique série développée pour prendre en charge une résolution, une fréquence d’images et une fidélité des couleurs plus élevées. Elle offre une bande passante quatre fois supérieure à celle de la 3G-SDI, soit 12 Gbps, ce qui la rend idéale pour le format 4K 60p. Ce n’est pas nouveau. UG a été développé 6G / 12G depuis 2012 mais n’a pas été approuvé par l’organisme régissant les normes SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) dans le cadre du projet SMPTE ST-2082. n

La plupart des caméras professionnelles 4K, des endoscopes médicaux et des moniteurs utilisent quatre connecteurs BNC pour transmettre simultanément des signaux 12G-SDI. Certaines caméras, comme la caméra portable tout-en-un Sony PXW-Z280, intègrent désormais des connecteurs de sortie 12G-SDI grâce aux progrès technologiques. Néanmoins, seul un câble SDI répond à la norme de transmission 12G et peut transporter directement des signaux 4K 60p.

Certains fournisseurs d’émetteurs-récepteurs vidéo ont également lancé des émetteurs-récepteurs 12G-SDI pour répondre à l’utilisation du marché de la télévision et de la radiodiffusion à plus haute résolution.

24G-SDI

24G-SDI également connu sous le nom de UHD-2 ou 24G UHD-SDI, défini dans SMPTE ST-2083, cette norme prend en charge la résolution 8k 120p. Il s’agit de la dernière génération d’interfaces numériques série pour les applications ciblées d’interface média de streaming en temps réel UHDTV. 24G-SDI utilise huit lignes de la norme SMPTE ST 2083, ce qui permet de transférer des signaux vidéo à des vitesses allant jusqu’à 24 Gbps.

48G-SDI

8G-SDI est un nouveau terme que certains leaders de l’industrie proposent mais qui n’a pas été défini par la SMPTE. En mélangeant quatre canaux 12G-SDI indépendants, le 48G-SDI prend en charge un signal 8K (48G) sur un câble à fibres optiques. Il est idéal pour la transmission de plusieurs flux SDI non compressés ou de signaux UHD 8K de qualité broadcast.

Historique de l’interface numérique sérielle (SDI)

1982

En 1982, l’ancien CCIR a publié le CCIR 601 sur la base des propositions institutionnelles de l’Union européenne de radiodiffusion (UER) et de la Société américaine des ingénieurs du cinéma et de la télévision (SMPTE) à une fréquence d’échantillonnage de 13,5 MHz, avec une quantification de 8 bits et un sous-échantillonnage de la chrominance de 4 : 2 : 2 pour unifier les paramètres numériques des systèmes de balayage de la télévision 525/60 et 625/50.

1983

En 1983, le CCIR est devenu le secteur des radiocommunications de l’Union internationale des télécommunications (UIT-R).

1986

En 1986, le CCIR a publié le CCIR 656, basé sur les normes Tech.3246 de l’UER et SMPTE 125, et a proposé une interface parallèle qui transmet les spécifications du CCIR 601 en utilisant 11 paires torsadées et des connecteurs de type D à 25 broches.

Certains des premiers appareils numériques utilisaient cette interface. Cependant, en raison de la courte distance de transmission, la connexion est compliquée et, pour d’autres raisons, ne convient pas à une utilisation à grande échelle.

Le CCIR 656 inclut également la norme d’interface numérique série Tech.3247 proposée par l’UER en 1983 et utilise le codage par blocs 8/9 à un débit binaire de 243 Mb/s, mais ne prend en charge que la quantification à 8 bits et il n’est pas facile de concevoir une puce d’interface stable et bon marché.

1994

En 1994, l’UIT-R a publié la recommandation BT.656-2, qui intègre une nouvelle interface numérique série définie dans la norme UER Tech.3267 et la norme SMPTE 259M, qui utilise une transmission à 10 bits et un codage NRZI. La fréquence d’horloge est de 270 Mb / s lors de la transmission d’un signal de niveau 4 : 2 : 2 de l’ITU-R BT-601 (partie A), aujourd’hui le fameux SDI.

L’utilisation d’un câble coaxial de 75 ohms et d’un connecteur BNC de 75 ohms (IEC 60169-8) a permis de réutiliser de nombreux câblages existants à l’intérieur de la station dans un système numérisé, et le SDI est devenu la norme sur les appareils numériques. Sur la base de la réalisation finale du studio, du master, du système de contrôle de la diffusion numérique.

La Chine a également formulé la norme nationale correspondante BG / T 17953 concernant les normes ci-dessus. EBU Tech.3268, SMPTE RP145 et ITU-R BT .799 proposent une double liaison pour répondre à la demande de production de programmes de haute qualité pour l’image de niveau 4 : 4 : 4 et la clé chromatique du concept ITU-R BT.601 (Partie A) qui transmet à la fois l’image R’G’B’/ 4 : 4 : 4 et l’autre signal à large bande sur deux canaux SDI en même temps.

En 1990, avec la publication de la recommandation ITU-R BT.709, le développement accéléré de la technologie de la télévision à haute définition, l’utilisation d’une interface numérique série pour transmettre des signaux à haute définition a fait l’objet d’un accord dans l’industrie, pour lequel la SMPTE a défini dans la norme 292M la fréquence d’horloge jusqu’à 1 L’interface numérique série de 5 Gb / s niveau, la norme internationale correspondante est ITU-R BT. 1120, c’est la fameuse HD-SDI.

2005

En 2005, l’UIT-R a spécifié une interface série de 2,97 Gb/s dans la norme BT.1120-6, qui utilise toujours le câble coaxial de 75 ohms et le connecteur standard IEC 60169-8. En outre, la norme SMPTE 424M donne également une définition similaire d’une interface de niveau 3 Gb/s. L’avènement de l’interface série 3 Gb / s résout le besoin antérieur d’un double lien HD-SDI, tel que la programmation au format 4 : 4 : 4 / 12bit ou 1080p50 / 59.94.

Les fabricants ont introduit des produits à puce d’interface série de 3 Gb/s. Dans certains cas nécessitant une transmission sur de longues distances, comme la connexion de deux studios éloignés, le cuivre est un peu impuissant.

Actuellement, le câble à fibre optique est devenu un substitut naturel du cuivre. ITU-R BT.1367 et SMPTE 297M sont des normes pour la transmission de signaux numériques en série sur des câbles à fibre optique. Prenons l’exemple de l’UIT-R BT.1367. Seules les fibres optiques monomodes et les connecteurs optiques correspondants sont autorisés pour la transmission de signaux à haute définition – La conversion électrique, électrique et optique est réalisée par le récepteur optique et l’émetteur optique appropriés.

SD-SDI vs. HD-SDI vs. 3G-SDI, quelle est la différence ?

Les spécifications électriques primaires du HD-SDI et du SD-SDI sont les mêmes, mais le débit binaire de transmission est beaucoup plus élevé que celui du SD-SDI. Comme l’ITU-R BT.1120-2 spécifie que la fréquence d’échantillonnage de la luminance des signaux vidéo haute définition est de 74,25 MHz et que la fréquence d’échantillonnage des signaux de différence de deux couleurs est de 37,125 MHz respectivement, le débit binaire primaire du HD-SDI atteint 1,485 Gb/s. Étant donné que la distribution des paramètres du câble de transmission à haute fréquence affecte la transmission des signaux vidéo à haute définition, la longueur du câble sera considérablement réduite.

Le format de transmission des données HD-SDI est le même que le format de transmission SD-SDI, et le signal de luminance Y et les signaux de différence de couleur Cb et Cr soumis au multiplexage temporel sont traités comme des mots de 20 bits. Chaque mot de 20 bits correspond à un échantillon de différence de couleur et à un échantillon de luminance. Les modes de multiplexage sont (Cb1Y1), (Cr1Y2), (Cb3Y3) et (Cr3, Y4).

Avec l’avènement des normes vidéo haute définition (HD) telles que 1080i et 720P, les interfaces ont été adaptées pour gérer des débits de données plus élevés de 1,485 Gbps. L’interface série 1,485 Gbps, communément appelée interface HD-SDI, est définie par la norme SMPTE292M.

Il utilise le même câble coaxial de 75 ohms. La SMPTE a approuvé la nouvelle norme, SMPTE424M, qui double le débit de données SDI à 2,97 Gbps sur le même câble coaxial de 75 ohms et prend en charge les images à plus haute résolution telles que le 1080P et le cinéma numérique.

Le 3G-SDI est une version améliorée du HD-SDI. Le système prend en charge les normes SMPTE424M, SMPTE292M, SMPTE259M, SMPTE297M, SMPTE305M et SMPTE310M.

Quels sont les avantages de l’IDS ?

• Haute fiabilité : SDI transmet les données vidéo sans compression, ce qui permet d’obtenir une interface multimédia haute définition.
• Sans latence: Le signal SDI est transporté par des câbles coaxiaux et des images HD claires sans retard et des signaux numériques non compressés. Il est essentiel d’assurer le transport des signaux en temps réel, comme pour la surveillance et la diffusion en direct.
• Longue distance: par rapport à la technologie traditionnelle, l’interface numérique en série supporte des dizaines de kilomètres de transmission sur câble à fibres optiques sans dégradation de la qualité du signal.
• Câblage maximal: la plupart des SDI utilisent le connecteur BNC compatible avec le câblage analogique. Il est donc possible de faire évoluer le système existant vers le SDI sans modification importante, ce qui permet de réduire le coût total.

FAQ

Q : Qu’est-ce que le 8K ?

R : 8K est un nom générique pour une vaste résolution vidéo de 7680×4320. Elle a un rapport d’aspect de 16:9 et 33 177 600 pixels. Pour les demandes de diffusion et d’événements en direct, le terme le plus précis est UltraHD2.

Q : Quels sont les facteurs qui affectent la stabilité d’un système SDI ?

R : Une alimentation stable, une bonne adaptation de l’impédance, une réduction de l’effet de la capacité distribuée, des connecteurs appropriés et les caractéristiques de blindage du câble sont les principaux facteurs.

Q : Le SDI est-il compatible avec le protocole HDCP ?

R : Non, il ne prend pas en charge le HDCP. La conversion de HDMI en SDI ne prend donc pas en charge le HDCP.

Q : Le SDI est-il meilleur que le HDMI ?

R : Cela dépend de votre situation en matière de diffusion en continu. Si vous faites passer le câble sur de longues distances, il est préférable d’utiliser SDI, mais HDMI sera le choix le plus économique pour une très courte distance.

Q : La norme 3G SDI prend-elle en charge le 4K ?

R : Non, le 3G-SDI ne prend pas en charge la résolution 4K. Comme elle ne prend en charge que le 1080p,
vous devez utiliser 6G- ou 12G-SDI pour la vidéo HD afin d’obtenir un signal 4K.

Réflexions finales

Ce guide présente une introduction complète aux termes SDI. Les progrès technologiques ont fait de l’interface numérique série la solution idéale pour la diffusion en continu et la transmission de moniteurs en haute résolution. Une fois que vous aurez compris les différences entre SD, HD, 3G, 6G, 12G et 24G-SDI, vous pourrez choisir la meilleure solution pour votre application.

J’aimerais savoir ce que vous en pensez.

Avez-vous eu l’occasion de les utiliser dans votre application ?

Référence:

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

En savoir plus:

• Optcore SDI video transceiver solution
• How to test the SDI signal?
• Optcore Shipped 10,000 sets 3G-SDI video transceiver
• What is the difference between SDI, ASI, HDMI, DVI?