曾經是明祥傳播的小吳 (小吳老師) 09491512

SDI 影音訊號 與 端子 介紹

※SDI ( Serial Digital Interface ) 數位序列訊號

● 要說明 SDI，通常要拆成二個部份，一個是指【外觀硬體】的【SDI 端子】接頭，另一個是指【影音訊號】的【SDI 串流】。


● 一般 SDI【外觀硬體】大多數會使用【BNC 接頭】，來進行設備之間的影音無壓縮串流傳送，也有在一些小型設備的應用中，它們正在被 LEMO 00微型接頭、DIN 1.0/2.3微型接頭、HD-BNC微型接頭 替代，其允許顯著更高的密度。 在影像廣播行業， 也稱它們為 Mini-BNC、Micro-BNC 或 Mini-SDI、Micro-SDI。


● SDI【影音訊號】是指一種【SDI 串流】影音訊號，一種無法經肉眼辨識且單一方向，可藉由金屬線材傳送，必須靠相對應的 SDI 解調變，才能即時還原的一種特別數位式影音訊號。

● SDI 是 SMPTE（美國電影電視工程師協會）於 1989 年所製定的一種視訊標準端子。這些標準用來傳輸無壓縮，加密的數位視訊信號（包括嵌入音訊、隱藏字幕、時間碼）。例如：SD 影音 (Standard-Definition) 可以傳輸 270 Mbit/s ，而傳輸距離通常在 100米以內最佳，不超過300米為限 (纜線分類 RG-6線材 比 RG-59線材 要更佳)。如果使用光纖或中繼器，傳輸其距離可以再遠一點。

●SDI 訊號是直接傳送【數位式影音調變信號】，數位磁帶錄影機、數位光碟錄影機、數位硬碟錄影機、...等設備記錄影像要進行回放輸出，必須經【解調變】為【SDI 數位式影音信號】並經【SDI端子】輸出，才能與【其它 SDI 系統】銜接，而且是以 1：1 實際時間介接。

常見的規格如下：

※ 主動式影音載具，使用 4:2:2 Component SDI，Embedded Audio (內嵌聲音)，Embedded Time Code (內嵌時間碼 LTC / VITC)，Embedded closed captioning (內嵌隱藏字幕).

※ 常用 SDI 影像標準：
◎SMPTE 259M：1989年，SD-SDI，(720x486、720480)60i、(720x576)50i，270 Mbps。
翻譯成白話就是：規格編號為 SMPTE 259M，發布時間1989年，基頻串流格視為 SD-SDI，支援解析度為 (720x486、720480) 掃描方式 60i、支援解析度為(720x576) 掃描方式 50i，每秒資料流量 270 Mbps。

◎SMPTE 292M：1998年，HD-SDI，(1920x1080i)60/59.94/50/30/29,97/25/24/23,98 fps，1485 Mbps。(一般稱為 1.5G-SDI )。

◎SMPTE 344M：1990年，ED-SDI，(720x486、720480)60p、(720x576)50p，540 Mbps。

◎SMPTE 349M：1990年，HD-SDI，(允許將 SD 打包成 SMPTE 292M 格式來傳輸)。

◎SMPTE 372M：2002年，HD-SDI，(1080P60、1080P50)，Dual Link HD-SDI。

◎SMPTE 424M：2006年，3G-SDI，(1080P60、1080P50)，Level A or Level B (Dual Link，Dual Stream)。
★Level A (A級) 格式是將無壓縮的 1080p60 視頻直接映射到 3 Gbps 的 SDI 接口。即，一根電纜線中承載一個視頻信號，或一個基頻串流。(一般稱為 3G-SDI )。
★Level B (B級) 分為B-DL(Dual Link)、B-DS (Dual Stream)  格式是將無壓縮的 1080p60 視頻，以雙鏈路 HD-SDI 或 雙串流 SMPTE 372M 映射到 3 Gbps 的 SDI 接口。即，一根電纜線中承載兩個基頻串流 (符合 SMPTE 372M)，而這兩個基頻串流，解調變之後也會正確得到一個 3 Gbps 的基頻串流。(一般也稱為 3G-SDI )。

★ SMPTE 424M 格式目前是最廣泛被使用，也造成最多困擾的地方，就是這個 3G-SDI 標準共分為二種格式：
● Level A (A級)，例如：NewTek 的 HD-SDI 端子，只支援 Level A 的 HD1080P60 輸入/輸出，不支援 Level B 輸入/輸出。
● Level B (B級)，例如：Sony PVW-150 的 HD-SDI 端子，只支援 Level B 的 HD1080P60 輸出，不提供 Level A 輸出 。
● Level A (A級)+ Level B (B級)，當然也有部分設備支援切換 Level A 或 Level B 。
● 坊間有一些設備提供 Level A (A級)、Level B (B級) 互轉功能，例如：AJA 的 FS4。


◎SMPTE 425M：200?年，3G-SDI，(1080P60、1080P50)，Level A and Level B (Dual Stream)。

◎SMPTE ST-2036：2014年，10G-SDI，(2160P120、4320P60)UHD多鏈路。
此標准定義了一系列長寬比為16×9的3840×2160或7680×4320的逐行掃描圖像樣本結構，稱為超高清電視（UHDTV）。


 

◎SMPTE ST-2081：2015年，6G-SDI，(2160P30、2160P25)。

◎SMPTE ST-2082：2015年，12G-SDI，(2160P60、2160P50)。(一般稱為 12G-SDI，隨著 4K UHD 的流行，目前支援廠商持續增加中，有愈來愈普遍的趨勢，但線材價格目前還不親民 )。

◎SMPTE ST-2083：2015年，24G-SDI，(2160P120、2160P100)。



※ 不常用 SDI 影像標準：
◎SMPTE 260M：1998年，HD-SDI，1920x1035，主要為日本採用，部份使用者認為它已過時了，已被 1920x1080 格式取代了。

※ SDTI   (Serial Digital Transport Interface)
◎SMPTE 305M：1998年，SD-SDTI (允許壓縮視訊串流，以快於即時傳輸 SD，3倍~4倍)。Serial Data Transport Interface (SDTI)　

◎SMPTE 322M：1999年，SD-SDTI (允許壓縮視訊串流，以快於即時傳輸 SD，5倍)。
◎SMPTE 348M：2000年，HD-SDTI (允許壓縮視訊串流，以快於即時傳輸 HD，3倍~4倍)。

「SDTI」介面，一般提供八路聲音輸出入功能，並具有比即時還要更快速的傳輸能力。就是以「超越即時」的速度來傳送影音素材資料。也就是比 1：1 還要快，例如，錄影帶影片長度 60分鐘，要擷取進電腦中，最慢是花費了 60 分鐘，最快只用了 15 分鐘，就將 60 分鐘長度的影片，擷取進電腦中。因內含 Codec 編碼解碼元件，因此提供即時的輸出能力及 Print-to-Disk 回存功能，並有即時MPEG i-frame 轉為 DV 編碼之功能，還有即時 MPEG i-frame 轉為 MPEG IBP 產生 GOP 架構編碼之能力。隨著時代演進此種格式已慢慢式微了。

※ 常用 SDI 聲音標準：
◎SMPTE 272M：SD-SDI，SDI Embedded audio，24 bit，48 kHz，16 Channel。
◎SMPTE 299M：HD-SDI，SDI Embedded audio，24 bit，48 kHz，16 Channel。
◎SMPTE 372M：2010年，3G-SDI，SDI Embedded audio，24 bit，48 kHz，32 Channel。

※ Colorimetry 顏色校正法
由於色差（與 YCbCr）都來自 RGB色彩空間，轉換是必要的一種手段。通常有三種顏色校正法：
◎SD 和 ED 通常矩陣指定顏色校正法，使用 ITU-R Rec. 601。
◎HD 通常矩陣指定顏色校正法，使用 ITU-R Rec. 709。
◎SMPTE 240M：HD 1035 的標準，它獨立規定色度矩陣顏色校正法（主要為日本採用，部份使用者認為它已過時了，所以很少使用）。

※ 其它
◎SMPTE 274M：2005年，多圖像率 (Multiple Picture Rates)，包括：圖像取樣結構 (Image Sample Structure)，數位形式 (Digital Representation)，數位時序參考序列 (Digital Timing Reference Sequences)。
◎SMPTE 291M：1998年，輔助數據封包 (Ancillary Data Packet ) 和 空間格式 (Space Formatting)

※ 目前最常見的 SDI 線材的規格：
●接頭型式：BNC 接頭
●SDI格式：3G-SDI
●傳輸速率：3 Gb/Sec (含Embedded聲音)
●支援格式：1080p / 59.94fps
●支援 SDI 影像標準，至少包含：
◎SMPTE 292M：1920x1080i / 59.94 fps (1.5 G-SDI)
◎SMPTE 424M：1920x1080P / 59.94 fps (3G-SDI)
◎SMPTE 425M：1920x1080P / 60 fps (3G-SDI)
註: Belden 1694A是SDI應用廣泛認定的標準線材.