SDI接口(數字串列接口)

SDI接口，是"數字分量串列接口". SDI接口是數字分量串列接口(serial digital interface)的首字母縮寫。

基本介紹

• 中文名：SDI接口
• 概述：SDI接口，是"數字分量
• 簡介：SDI接口是一種“數字分量串
• 監控系統：按速率：標準清晰度SD-SD

簡介

SDI接口是一種“數字分量串列接口”，而HD-SDI接口是一種廣播級的高清數字輸入和輸出連線埠，其中HD表示高清信號。由於SDI接口不能直接傳送壓縮數位訊號，數字錄像機、硬碟等設備記錄的壓縮信號重放後，必須經解壓並經SDI接口輸出才能進入SDI系統。如果反覆解壓和壓縮，必將引起圖像質量下降和延時增加，為此各種不同格式的數字錄像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訊號的接口。

在非編後期製作，廣播電台等領域，HD-SDI套用較為廣泛，其是根據SMPTE292M，在1.485Gb/s或1.485/1.001Gb/s的信號速率條件下傳輸的接口規格。該規格規定了數據格式、信道編碼方式、同軸電纜接口的信號規格、連線器及電纜類型與光纖接口等。HD-SDI接口採用同軸電纜，以BNC接口作為線纜標準。有效距離為100M。

監控系統

1、按速率：標準清晰度SD-SDI、高清標準HD-SDI和3G-SDI，對應速率分別是270Mb/s、1.485Gb/s和2.97Gb/s。

2、HD-SDI接口對應的監控產品有HD-SDI攝像機、HD-SDI光端機、HD-SDI轉HDMI轉換器、HD-SDI硬碟錄像機、HD-SDI矩陣、大螢幕組建的高清HD-SDI監控系統。

3、HD-SDI監控系統優勢：

由於設備採用BNC接口連線，也就是說我們在將已有的傳統模擬框架系統轉為高清監控系統的過程中，無需重新布線，只需更換前端和後端部分，這將為工程節省巨大的時間成本和人力成本。

易用性

由於HD-SDI攝像機產品工程施工採用的系統框架和模擬監控系統框架相同，採用75-5同軸線纜即可實現系統布線，施工人員和系統操作人員無需培訓，更容易上手。

非壓縮

HD-SDI攝像機不像IP監控是將視頻信號經過壓縮和打包後通過網路傳輸的，它是以未經壓縮的數位訊號在同軸電纜上高速傳輸，原始圖像不會失真。

高清實時

HD-SDI攝像機監控不受傳輸網路影響，不會有IP網路監控產生的圖像延遲問題，在有實時監控和高清要求的場合。

利用率高

HD-SDI攝像機設備視頻輸出圖像的解析度為1920×1080，單位面積攝像機布點密度大幅下降。在監控場所提供更多細節上的處理，如看清人臉，看清車牌。

接口原理

串列接口是把數據字的各個比特以及相應的數據通過單一通道順序傳送的接口。由於串列數位訊號的數據率很高，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，標準包括了含數字音頻在內的數字複合和數字分量信號。在傳送前，對原始數據流進行擾頻，並變換為NRZI碼確保在接收端可靠地恢復原始數據。這樣在概念上可以將數字串列接口理解為一種基帶信號調製。SDI接口能通過270Mb/s的串列數字分量信號，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訊號中提取時鐘。因為串列數位訊號接口不單獨傳送時鐘信號，接收端需從數位訊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，就可恢複數據，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。在數據流的接收端，由SDI解碼器從NRZI碼流恢復原數據流。

（a）串列數字數據接口SDDI（SerialDigital Data Interface），用於Betacam-SX非線性編輯或數字新聞傳輸系統，通過這種接口，可以4倍速從磁帶上載到磁碟。

（b）4倍速串列數字接口QSDI（QuarterSerial Digital Interface），在DVCAM錄像機編輯系統中，通過該接口以4倍速從磁帶上載到磁碟、從磁碟下載到磁帶或在盤與盤之間進行數據拷貝。

（c）壓縮串列數字接口CSDI（CompressionSerial Digital Interface），用於DVCPRO和Digital-S數字錄像機、非線性編輯系統中，由帶基到盤基或盤基之間可以4倍速傳輸數據。

以上三種接口互不兼容，但都與SDI接口兼容。在270Mb/s的SDI系統中，可進行高速傳輸。這三種接口是為建立數字音視頻網路而設計的，這類網路不象計算機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信號中嵌入數字音頻信號，也就是將數字音頻信號插入到視頻信號的行、場同步脈衝（行、場消隱）期間與數字分量視頻信號同時傳輸。

發展史

1982年，原國際無線電諮詢委員會（CCIR）以歐洲廣播聯盟（EBU）與美國電影電視電視工程師協會（SMPTE）的機關提案為基礎，發布了CCIR 601號建議書，以13.5 MHz的取樣頻率，8位量化與4：2：2色度亞取樣統一了525/60和625/50兩種電視掃描系統的數位化參數。1986年，CCIR以EBU Tech.3246與SMPTE 125標準為基礎，發布了CCIR 656建議書，提出了一種可以傳輸CCIR 601規格信號的並行接口，使用11對雙絞線與25針D型連線器，部分早期數字設備曾使用這種接口，但因傳輸距離較短，連線較複雜等原因，不適合大規模使用。其實，CCIR 656還包含了EBU於1983年提出的EBU Tech.3247串列數字接口標準，採用8/9分組編碼，比特率為243 Mb/s，但只支持8比特量化，而且不容易設計出穩定，廉價的接口晶片。

1983年，CCIR成為國際電信聯盟無線電通信部（ITU-R）。1994年，ITU-R發布了BT.656-2建議書，吸納了EBU Tech.3267與SMPTE 259M中定義的新型串列數字接口，該接口採用10比特傳輸與非歸零反向（NRZI）編碼。在傳送ITU-R BT.601（A部分）4：2：2級別信號時，其時鐘還率為270 Mb/s，這就是如今大名鼎鼎的SDI。75歐姆同軸電纜與75歐姆BNC連線器（IEC 60169-8）的使用使電視台內部原有的大量已敷設電纜在數位化系統中得以再利用，後來，SDI逐漸成為數字設備的標準配置，在此基礎上終於實現了演播室、主控、播控系統的數位化。我國也參照上述標準制訂了相應的國家標準BG/T 17953。為了滿足高質量節目製作對ITU-R BT.601（A部分）4：4：4級別圖像與色鍵等的需求，EBU Tech.3268，SMPTE RP145與ITU-R BT .799分別提出了雙連結的概念，即同時通過兩個SDI通道傳輸R’G’B’/4：4：4圖像與另外一路寬頻信號。我國廣電總局參考ITU-R BT.799-3制訂的相應行業標準為GY/T 159-2000。此外，SMPTE 344M還定義了一種時鐘頻率為540 Mb/s的串列數字接口。

1990年，ITU-R BT.709建議書發布，高清晰度電視技術加速發展，採用串列數字接口傳輸高清信號已在行業內達成共識，為此，SMPTE在292M標準中定義了時鐘頻率達1. 5 Gb/s級別的串列數字接口，相應國際標準為ITU-R BT .1120，GY/T 157-2000為我國根據ITU建議書制訂的行業標準，這便是大家所熟知的HD-SDI。除時鐘頻率提升到270 Mb/s的5.5倍即1.485 Gb/s外，HD-SDI與SDI也存在著一些差別，例如HD-SDI將亮度與色差信號分別放置在兩個流中，並將它們復用並加擾後進行傳輸，而且編碼後的行號與校驗碼附在有效視頻結束（EAV）後。因沿用了75歐姆電纜與連線器，加之有了SDI的成功經驗，因此HD-SDI很快就取代了之前套用的並行接口。與SDI類似，為了滿足演播室與1080p50/59.94格式內容的傳輸,SMPTE在372M標準中對雙連結HD-SDI進行了標準化。 高速接口晶片技術的進步使3 Gb/s級別的串列接口成為可能。

2005年，ITU-R在BT.1120-6建議書中給出了2.97 Gb/s串列接口的規範，物理介質仍然沿用了75歐姆同軸電纜和IEC 60169-8標準連線器。此外，SMPTE 424M也給出了類似的3 Gb/s級別接口的定義。3 Gb/s串列接口的出現解決了之前需要雙連結HD-SDI的場合，如4：4：4/12bit或1080p50/59.94格式的節目製作等。已有廠家宣布推出3 Gb/s的串列接口晶片產品。 在一些需要遠距離傳輸的場合，如連線兩個距離較遠的演播室，銅纜就顯得有些力不從心了，此時，光纜自然就成為銅纜的替代者。ITU-R BT.1367、SMPTE 297M與我國的GY/T 164-2000等都是利用光纜傳送串列數位訊號的標準，以ITU-R BT.1367為例，在傳輸高清信號時，只允許使用單模光纖與相應的光連線器，光－電、電－光轉換則由相應的光接收器與光發射器完成。 新興的數字電影具有較高清晰度圖像更高的解析度、更豐富的色彩（例如SMPTE 428-1K PGYQR 4096×2160 4：4：4/X’Y’Z’/12-bit@24P），在數字電影設備（如數字投影機與伺服器）之間需要傳輸的數據量更大，因此，SMPTE N26技術委員會正在制訂435M系列標準—一種時鐘頻率為10.692 Gb/s的串列數據接口，其物理介質為符合IEC 60793-2標準的光纜與符合IEC 61754-20標準的光連線器。這種10 Gb/s級別的接口可將多至8個HD-SDI數據流復用在一起，也可以將現有的1.5 Gb/s與3 Gb/s數據結構映射至10 Gb/s接口上。