SDI、HD-SDI、3G-SDI、6G-SDI、12G、24G-SDI：決定版ガイド

2023年12月20日更新

SDI（Serial Digital Interface）は、SDIエンコーダー、SDIコンバーター、その他の機器に広く使用され、ラジオやテレビ分野、セキュリティ監視などのシーンで使用されています。SD-SDI、HD-SDIから3G-SDI、6G-SDI、12G-SDI、そして24G-SDIへと、超高精細な映像規格の発展を目の当たりにしてきた。この記事では、このトピックに焦点を当て、決定的なガイドを作成します；

目次

• SDIとは何ですか？
• SD-SDI
• HD-SDI
• 3G-SDI
• 6G-SDI
• 12G-SDI
• 24G-SDI
• 48G-SDI
• SDIの歴史
• SD-SDI vs HD-SDI vs 3G-SDI
• SDIの利点は何ですか？
• よくあるご質問

シリアル・デジタル・インターフェース（SDI）とは何ですか？

SDI（Serial Digital Interface）は、1989年にSMPTE（Society of Motion Picture and Television Engineers）によって初めて標準化されたデジタルビデオインターフェイスのファミリーである。同軸ケーブルや光ファイバーケーブルを使って非圧縮のデジタルビデオやオーディオを伝送するための規格である。

SDIインターフェースは、圧縮されたデジタル信号を直接伝送することはできない。そのため、デジタルビデオレコーダーやハードディスクなどで記録された圧縮信号を解凍し、SDIシステムに入って伝送する必要がある。

しかし、伸長と圧縮を繰り返すと、画質の劣化や遅延の増大が発生する。そのため、様々なフォーマットのデジタルビデオレコーダーやノンリニア編集システムでは、圧縮されたデジタル信号のインターフェイスを直接伝送するための独自の規定が設けられている。

下の表は、スタンダードの進化の歴史を示している。

標準	名前	紹介された	ビットレート	ビデオ形式の例
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

SD-SDI規格は270Mb/sのビットレートをサポートする。SD-SDIは低解像度のPAL互換ビデオ720 * 576 @ 25fpsを伝送し、27MHzのクロックレートを使用する。1994年、ITU-R（旧国際無線諮問委員会）は勧告BT.656-2を発表し、EBU Tech.3267とSMPTE 259Mで定義された新しいシリアルデジタルインターフェースを組み込み、10ビット伝送とNRZI（Non-Zero Reverse）エンコーディングを採用した。クロックレートは、ITU-R BT.601（パートA）により、SD-SDI規格は今日のシリアル・デジタル・インターフェースとして定義された。

HD-SDI

HD-SDI（HD Serial Digital Interface）規格はSMPTE 292Mで標準化されている。この規格は1.5Gb/sインターフェースとして知られていますが、HD-SDIがサポートするビットレートは1.485Gb/sと1.485/1.001Gb/sです。

HD-SDIは、高解像度監視の分野で広く使用されています。HD-SDIは、1080pの解像度で、25または30のフレームレートで、アナログシステムとほぼ同等のレイテンシーで、すべての映像の詳細を保持しながら、高精細映像を提供する能力に特徴があります。

オプトコアは、特定の監視アプリケーション向けにHD-SDI SFPトランシーバーの包括的な製品ラインを提供しています。

3G-SDI

この規格は3 Gb/sインターフェースであるが、実際のビットレートは2.97 Gb/sと2.97 / 1.001 Gb/sである。3G-SDIはSMPTE ST425-1規格に記述されているように、いくつかのマッピング・レベルをサポートしている。これらのレベルはA、B-DL、B-DSと呼ばれる。HD-SDI規格と同様に、3G-SDIは、3G CRCの生成、チェック、ライン番号の挿入、およびキャプチャをサポートしています。

3G-SDI規格は放送業界で広く使用されており、市場の多くのメーカーが関連製品を提供しています。同時に、セキュリティ産業が発展し続けるにつれて、高速非圧縮デジタルの利点が徐々に模索されています。

サプライヤーは、光トランシーバー、変換装置、デジタルスイッチングマトリックス装置、スプリッターなど、多くの3G-SDIシリーズ製品を発売している。これらのデバイスは3G-SDI信号を採用し、長距離伝送用の1.5G信号との下位互換性も備えており、ユーザーの多様なニーズに応えている。

6G-SDI

6G-SDI規格は、5.940Gb/sまたは5.940/1.001Gb/sの総ペイロードの信号を伝送するためのビット・シリアル・データ構造、電気信号、同軸ケーブル・インターフェースを定義している。この規格は、同軸ケーブルとコネクタの電気的および物理的特性も規定している。

この規格は、2160 ラインおよび 1080 ラインの画像フォーマットと関連するアンシラリデータを、シングルリンク 6 Gb/s（公称）の SDI ビット・シリアル・インターフェースに伝送するための複数のマッピングモードを定義している。

12G-SDI

12G-SDIは、より高い解像度、フレームレート、色忠実度をサポートするために開発されたシリアルデジタルインターフェース規格です。3G-SDIの4倍、12Gbpsの帯域幅を提供し、4K 60pフォーマットに最適です。これは新しいものではない。UGは2012年から6G / 12Gを開発しているが、SMPTE ST-2082ドラフト名で標準統括団体SMPTE（映画テレビ技術者協会）から承認されていない。

ほとんどの4K業務用カメラ、医療用内視鏡、モニターは、12G-SDI信号を同時に伝送する4つのBNCコネクターを使用しています。ソニーのオールインワンカメラPXW-Z280のような一部のカメラには、技術の進歩に伴い12G-SDI出力コネクターが搭載されましたが、12G伝送規格を満たし、4K 60p信号を直接伝送できるSDIケーブルは1本だけです。

また、一部のビデオ・トランシーバー・メーカーは、より高解像度のテレビや放送市場の用途に対応するため、12G-SDIトランシーバーを発売した。

24G-SDI

24G-SDIはUHD-2または24G UHD-SDIとしても知られ、SMPTE ST-2083で定義されています。これは、ターゲットとするUHDTVリアルタイム・ストリーミング・メディア・インターフェース・アプリケーション向けの最新世代のシリアル・デジタル・インターフェースです。24G-SDIはSMPTE ST 2083の8ラインを使用し、ビデオ信号を最大24Gbpsの速度で転送できます。

48G-SDI

48G-SDIは、一部の業界リーダーが提唱する新しい用語だが、SMPTEでは定義されていない。4つの独立した12G-SDIチャンネルをミックスすることで、48G-SDIはファイバーケーブル上で8K（48G）信号をサポートする。複数の非圧縮SDIストリームや8K放送グレードUHD信号の伝送に最適です。

History of serial digital interface (SDI)

1982

1982年、旧CCIRは欧州放送連合（EBU）と米国映画テレビ技術者協会（SMPTE）の制度提案に基づき、サンプリング周波数13.5MHz、8ビット量子化、4:2:2クロミナンスサブサンプリングで、525/60と625/50の両テレビ走査方式のデジタルパラメータを統一するCCIR 601を発行した。

1983

1983年、CCIRは国際電気通信連合無線通信部門（ITU-R）となった。

1986

1986年、CCIRはEBU Tech.3246とSMPTE 125規格に基づくCCIR 656を発表し、11本のツイストペアと25ピンのD型コネクターを使用してCCIR 601仕様を伝送するパラレル・インターフェースを提案した。

初期のデジタル機器の中には、このインターフェースを使ったものもあった。しかし、伝送距離が短いため接続が複雑で、その他の理由からも大規模な使用には適していない。

CCIR 656は、1983年にEBUによって提案されたEBU Tech.3247シリアル・デジタル・インターフェース規格も含んでおり、243Mb / sのビットレートで8/9ブロック・コーディングを使用しているが、8ビット量子化しかサポートしておらず、安定した安価なインターフェース・チップを設計するのは容易ではない。

1994

1994年、ITU-Rは勧告BT.656-2を発表し、EBU Tech.3267とSMPTE 259Mで定義された新しいシリアルデジタルインターフェースを組み込み、10ビット伝送とNRZIエンコーディングを採用した。現在有名なSDIであるITU-R BT-601（パートA）の4：2：2レベル信号を伝送する場合のクロックレートは270 Mb / sである。

75Ωの同軸ケーブルと75ΩのBNCコネクター（IEC 60169-8）を使用することで、局内の多くの既存配線をデジタル化されたシステムで再利用することが可能となり、デジタル機器ではSDIが標準となった。デジタル化されたスタジオ、マスター、放送制御システムの最終的な実現に基づく。

また、中国は上記規格に対応する国家規格 BG / T 17953 を策定した。EBU Tech.3268、SMPTE RP145、ITU-R BT .799は、ITU-R BT.601 (Part A)コンセプトの4:4:4:4レベルの画像とクロマキーの高品質な番組制作の要求に応えるため、R’G’B’/4:4:4画像と他の広帯域信号を同時に2つのSDIチャンネルで伝送するデュアルリンクを提案している。

1990年、勧告ITU-R BT.709のリリースに伴い、高精細テレビ技術の開発が加速し、高精細信号を伝送するためのシリアルデジタルインターフェイスの使用は、SMPTEが1までの292M標準クロック周波数で定義されているために、業界で合意されている 5 Gb / sレベルのシリアルデジタルインターフェイスは、対応する国際標準はITU-R BTです。1120であり、これはよく知られたHD-SDIである。

2005

2005年、ITU-RはBT.1120-6で2.97Gb/sのシリアル・インターフェイスを規定したが、これは依然として75Ω同軸ケーブルとIEC 60169-8標準コネクタを使用している。さらに、SMPTE 424Mも3Gb/sレベルのインターフェースについて同様の定義を与えている。3Gb/sシリアル・インターフェースの出現は、4: 4: 4 / 12bitや1080p50 / 59.94フォーマットのプログラミングなど、デュアルリンクHD-SDIに対する以前のニーズを解決する。

メーカー各社は3Gb/sのシリアル・インターフェース・チップ製品を発表している。遠くのスタジオ同士を接続するなど、長距離伝送を必要とする場面では、銅線は少々力不足だ。

現在、光ファイバー・ケーブルは、銅線の自然な代替品となっている。ITU-R BT.1367とSMPTE 297Mは、シリアル・デジタル信号を光ファイバー・ケーブルで伝送するための規格である。ITU-R BT.1367を例にとってみよう。ハイデフィニション信号の伝送には、シングルモード光ファイバーと対応する光コネクターのみが使用可能である。

SD-SDI vs. HD-SDI vs. 3G-SDI、その違いは？

HD-SDI と SD-SDI の主要な電気的仕様は同じであるが、伝送ビットレートは SD-SDI よりはるかに高い。ITU-R BT.1120-2ではハイビジョン映像信号の輝度サンプリング周波数は74.25MHz、2色差信号のサンプリング周波数は37.125MHzと規定されているため、HD-SDIの一次ビットレートは1.485Gb/sに達する。高周波伝送ケーブルのパラメータ分布がハイビジョン映像信号の伝送に影響することを考慮すると、ケーブル長は大幅に短縮される。

HD-SDI のデータ伝送フォーマットは SD-SDI の伝送フォーマットと同じであり、時分割多重の対象となる輝度 信号 Y と色差信号 Cb、Cr は 20 ビットワードとして扱われる。各 20bit ワードは色差サンプルと輝度サンプルに対応する。多重モードは(Cb1Y1)、(Cr1Y2)、(Cb3Y3)、(Cr3,Y4)である。

1080iや720Pのような高解像度（HD）ビデオ規格の出現により、インターフェースはより高い1.485Gbpsデータレートに対応するようになりました。一般にHD-SDIインターフェースと呼ばれる1.485Gbpsシリアル・インターフェースは、SMPTE292Mによって定義されています。

同じ75Ω同軸ケーブルを使用します。SMPTEは新規格SMPTE424Mを承認し、同じ75Ω同軸ケーブルでSDIデータレートを2.97Gbpsに倍増し、1080Pやデジタルシネマなどの高解像度画像をサポートする。

3G-SDIはHD-SDIのアップグレード版です。SMPTE424M、SMPTE292M、SMPTE259M、SMPTE297M、SMPTE305M、SMPTE310M規格に対応しています。

SDIの利点は何ですか？

• 高い信頼性：SDIはビデオデータを圧縮せずに伝送するため、高解像度のマルチメディアインターフェースを実現します。
• レイテンシーフリー: SDI信号は同軸ケーブルで伝送され、遅延のないクリアなHD画像と非圧縮のデジタル信号で伝送されます。モニタリングやライブ放送のようなリアルタイムの信号伝送を確保するために非常に重要です。
• 長距離: 従来の技術と比較して、シリアルデジタルインターフェースは、信号品質を低下させることなく、ファイバケーブルを介して数十キロメートルの伝送をサポートしています。
• 最大限のケーブル配線：ほとんどのSDIは、アナログケーブルと互換性のあるBNCコネクタを利用しています。したがって、既存のシステムを大幅に変更することなくSDIにアップグレードでき、トータルコストを削減できます。

よくあるご質問

Q: 8Kとは何ですか？

A: 8Kは7680×4320という広大なビデオ解像度の総称です。アスペクト比は16:9、画素数は33,177,600です。放送やライブイベントの需要に対しては、より正確にはUltraHD2と言います。

Q: SDIシステムの安定性に影響を与える要因は何ですか？

A: 安定した電源供給、良好なインピーダンス整合、分布容量の影響の低減、適切なコネクター、ケーブルのシールド特性などが主な要因です。

Q: SDIはHDCPに対応していますか？

A:いいえ、HDCPをサポートしていないので、HDMIをSDIに変換してもHDCPは適用されません。

Q: SDIはHDMIより優れていますか？

A: ストリーミングの状況によります。長距離のケーブルを使用する場合はSDIを使用した方が良いですが、ごく短い距離であればHDMIが最も経済的です。

Q: 3G SDIは4Kをサポートしていますか？

A: いいえ、3G-SDIは4K解像度をサポートしていません。1080pにしか対応していませんので、
4K信号にはHDビデオ用の6G-SDIか12G-SDIを使用してください。

最終的な感想

このガイドでは、SDI の用語を包括的に紹介しました。技術の進歩により、シリアルデジタルインターフェースは、高解像度の放送ストリーミングやモニター伝送に理想的なものとなりました。SD、HD、3G、6G、12G、24G-SDI の違いを理解すれば、アプリケーションに最適なソリューションを選択できます。

さて、この件についての皆さんのご意見をお聞かせ願いたい。

アプリケーションで使用した経験はありますか？

参考資料:

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

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