SDI: Giao diện kỹ thuật số nối tiếp là gì?

bởi kim Cập nhật: 9 Tháng Bảy, 2022

Nối tiếp kỹ thuật số giao diện (SDI) là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong ngành phát thanh truyền hình để truyền tín hiệu kỹ thuật số không nén video tín hiệu.

SDI có khả năng mang tới 3Gbps dữ liệu trong khi vẫn duy trì độ trễ rất thấp và độ tin cậy cao.

Nó thường là xương sống của nhiều cơ sở hạ tầng phát sóng, cho phép truyền tín hiệu âm thanh và video chuyên nghiệp trên một khoảng cách dài với độ trễ và giảm chất lượng tối thiểu.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá những điều cơ bản về SDI và việc sử dụng nó trong ngành phát thanh truyền hình.

Định nghĩa giao diện kỹ thuật số nối tiếp (SDI)

Giao diện kỹ thuật số nối tiếp (SDI) là một loại giao diện kỹ thuật số được sử dụng để mang tín hiệu âm thanh và video kỹ thuật số.

SDI cho phép truyền tín hiệu video kỹ thuật số không nén, không mã hóa trên một khoảng cách dài cho môi trường phòng thu hoặc phát sóng.

Nó được phát triển bởi Hiệp hội kỹ sư truyền hình và điện ảnh (SMPTE) để thay thế cho video tổng hợp tương tự và thay thế cho video thành phần.

SDI sử dụng kết nối điểm-điểm giữa hai thiết bị, thường là bằng cáp đồng trục hoặc cặp cáp quang, ở độ phân giải tiêu chuẩn hoặc độ nét cao.

Khi hai thiết bị có khả năng SDI được kết nối, nó sẽ cung cấp đường truyền rõ ràng trên một khoảng cách dài mà không có tạo tác nén hoặc mất dữ liệu.

Điều này làm cho SDI hoàn toàn phù hợp với các ứng dụng như phát sóng trực tiếp, nơi chất lượng hình ảnh cần duy trì nhất quán trong thời gian dài.

Lợi ích của việc sử dụng SDI bao gồm khả năng giảm chi phí chạy cáp và thiết bị, khả năng tương tác giữa thiết bị của nhiều nhà sản xuất, hỗ trợ độ phân giải cao hơn so với video tổng hợp và khả năng mở rộng được cải thiện khi xây dựng các hệ thống lớn.

Phát video kỹ thuật số (DVB) dựa trên các tiêu chuẩn giống như Giao diện kỹ thuật số nối tiếp và gần đây đã phát triển các thông số kỹ thuật của riêng mình để cung cấp khả năng tương thích với Truyền hình độ nét cao (HDTV) ngày càng phổ biến.

Giới thiệu chung

Giao diện kỹ thuật số nối tiếp (SDI) là một loại tiêu chuẩn video kỹ thuật số được sử dụng để truyền âm thanh và video kỹ thuật số không nén, không mã hóa qua giao diện nối tiếp giữa hai thiết bị.

Nó cung cấp một loạt các lợi ích như tốc độ cao, độ trễ thấp và chi phí thấp. Bài viết này nhằm mục đích cung cấp một cái nhìn tổng quan về tiêu chuẩn SDI và công dụng của nó.

Các loại SDI

Giao diện kỹ thuật số nối tiếp (SDI) là một công nghệ được sử dụng trong giao diện phát sóng chuyên nghiệp có thể gửi tín hiệu kỹ thuật số ở dạng nối tiếp qua cáp đồng trục.

Nó thường được sử dụng để vận chuyển dữ liệu âm thanh và video độ nét cao từ thiết bị này sang thiết bị khác hoặc từ điểm này sang điểm khác trong một cơ sở.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về các loại SDI và thông số kỹ thuật của chúng.

SDI bao gồm nhiều tiêu chuẩn về tốc độ dữ liệu và độ trễ khác nhau, tùy thuộc vào ứng dụng. Các tiêu chuẩn này bao gồm:

• 175Mb/s SD-SDI: Tiêu chuẩn liên kết đơn để hoạt động với các định dạng lên tới 525i60 NTSC hoặc 625i50 PAL, ở tần số âm thanh 48kHz
• 270Mb/giây HD-SDI: Chuẩn HD liên kết đơn ở 480i60, 576i50, 720p50/59.94/60Hz và 1080i50/59.94/60Hz
• 1.483Gbps 3G-SDI: Tiêu chuẩn liên kết kép để hoạt động với các định dạng lên đến 1080p30Hz ở tần số âm thanh 48 kHz
• 2G (hoặc 2.970Gbps): Tiêu chuẩn liên kết kép để hoạt động với các định dạng lên đến 720p50/60Hz 1080psf30 ở tần số âm thanh 48 kHz
• 3 Gb (3Gb) hoặc 4K (4K Ultra High Definition): Giao diện kỹ thuật số 4K liên kết bốn cung cấp tín hiệu lên đến 4096 × 2160 @ 60 khung hình mỗi giây cùng với âm thanh 16 kênh 48kHz được nhúng
• 12 Gbps 12G SDI: Hỗ trợ độ phân giải từ định dạng quad full HD(3840×2160) lên đến định dạng 8K(7680×4320) cũng như độ phân giải hình ảnh hỗn hợp trên cùng một cáp ở cả chế độ liên kết đơn và liên kết kép*

Ưu điểm của SDI

Giao diện kỹ thuật số nối tiếp (SDI) là một dạng truyền tín hiệu kỹ thuật số được sử dụng trong môi trường sản xuất và hậu kỳ phát sóng.

SDI là một kết nối vật lý có dây cứng, không yêu cầu mã hóa hoặc giải mã bổ sung và được sử dụng để truyền các luồng video băng thông cao thông qua việc sử dụng các loại cáp như cáp đồng trục BNC, cáp quang và cáp xoắn đôi.

SDI có một số ưu điểm khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các chuyên gia phát sóng. Nó cung cấp đường truyền có độ trễ thấp và tích hợp liền mạch giữa nhiều thiết bị video.

SDI cũng hỗ trợ tối đa 8 kênh với tốc độ 3Gbps, cho phép độ phân giải hình ảnh chất lượng cao trên nhiều tín hiệu.

Ngoài ra, SDI hỗ trợ tỷ lệ khung hình Độ phân giải cao (HD) là 16:9 và cho phép lấy mẫu sắc độ 4:2:2 để có thể giữ được chi tiết màu HD cao nhất.

Hơn nữa, SDI có thể được triển khai dễ dàng thông qua các mạng hiện có mà không cần đi dây lại hoặc nâng cấp hoặc cài đặt tốn kém khiến nó cực kỳ tiết kiệm chi phí.

Cuối cùng, SDI cung cấp liên lạc an toàn bằng cách sử dụng xác thực mật khẩu khi kết nối nguồn với người nhận để loại bỏ các mối đe dọa có thể xảy ra từ bên thứ ba trong quá trình truyền dữ liệu giữa các địa điểm từ xa không có người điều khiển.

Nhược điểm của SDI

Trong khi cung cấp các kết nối âm thanh và hình ảnh chất lượng cao, có một số nhược điểm đối với những người cân nhắc SDI khi kiểm tra các yêu cầu của một hệ thống AV.

Đầu tiên, cáp được sử dụng để truyền tín hiệu SDI có thể đắt hơn so với các hệ thống hoặc tùy chọn cáp video khác như HDMI/DVI.

Các hạn chế khác bao gồm thiếu hỗ trợ trong các sản phẩm tiêu dùng, thường là do giá thiết bị tuân thủ cao.

Ngoài ra, vì kết nối SDI là đầu nối BNC và cáp quang nên cần có bộ chuyển đổi bộ điều hợp nếu cần có kết nối HDMI hoặc DVI.

Một nhược điểm khác là thiết bị SDI kém trực quan hơn so với các hệ thống cấp tiêu dùng cung cấp khả năng cài đặt kỹ thuật số.

Vì tín hiệu SDI bao gồm thông tin âm thanh và video không nén, điều này có nghĩa là mọi điều chỉnh tín hiệu phải được thực hiện thông qua các điều khiển chuyên dụng trên bo mạch; do đó làm cho việc tích hợp phức tạp hơn các hệ thống cấp chuyên nghiệp khác.

Việc sử dụng kích thước lõi lớn hơn trong cáp quang cũng làm cho nó nặng hơn đáng kể so với các loại cáp dành cho người tiêu dùng đồng thời cung cấp thêm các giới hạn về khoảng cách so với tín hiệu tương tự – SDI hoạt động tốt nhất ở khoảng cách từ 500m-3000m với tổn thất xảy ra ngoài phạm vi này.

Ứng dụng

Giao diện kỹ thuật số nối tiếp (SDI) là một công nghệ được thiết kế để phát âm thanh và video với độ trung thực cao trong khoảng cách xa.

Nó thường được sử dụng nhiều nhất trong các studio truyền hình, dãy phòng chỉnh sửa và các phương tiện phát sóng bên ngoài và có thể truyền tín hiệu video kỹ thuật số không nén ở tốc độ rất cao.

Phần này sẽ thảo luận về các ứng dụng khác nhau của SDI và cách nó được sử dụng trong ngành phát thanh truyền hình.

Phát sóng

Giao diện kỹ thuật số nối tiếp (SDI) là một công nghệ phổ biến được sử dụng trong các công nghệ phát sóng cho cả tín hiệu âm thanh và video băng tần cơ sở.

Nó được hỗ trợ bởi nhiều nhà sản xuất, cho phép tích hợp dễ dàng và vận chuyển tín hiệu hiệu quả.

SDI được phát triển để đáp ứng nhu cầu của ngành phát thanh truyền hình, cho phép HDTV phát sóng qua cáp đồng trục thay vì cáp quang đắt tiền.

SDI thường được sử dụng trong các ứng dụng phòng thu truyền hình đường dài nơi tín hiệu PAL/NTSC độ nét tiêu chuẩn hoặc độ nét cao 1080i/720p cần được gửi từ vị trí này sang vị trí khác.

Tính linh hoạt của nó cho phép truyền trên cáp đồng trục tiêu chuẩn giữa các studio nằm cách xa nhau và cho phép các đài truyền hình giảm thiểu chi phí bằng cách tránh lắp đặt cáp quang đắt tiền.

Ngoài ra, SDI có thể hỗ trợ nhiều định dạng và nhúng âm thanh chỉ cần một kết nối cáp duy nhất giữa hai thiết bị.

Những tiến bộ gần đây đã cho thấy SDI được mở rộng ra ngoài việc sử dụng trong việc phát sóng vào các ứng dụng hình ảnh y tế, nội soi và video chuyên nghiệp trong các lĩnh vực như sản xuất, hậu sản xuất và phát sóng bên ngoài (OB).

Với chất lượng hình ảnh vượt trội xử lý bên trong 10-bit 6 sóng, nó tiếp tục được coi là công cụ linh hoạt để dịch thông tin cần thiết một cách hiệu quả bởi các đài truyền hình trên toàn thế giới và với khả năng 3Gbps hiện có, nó cũng là một công cụ khả thi để truyền tín hiệu HDTV không nén trên các dự án thương mại như ổn.

Xạ hình Y tế

SDI là một phần quan trọng của hình ảnh y tế, liên quan đến chuyển động điện tử của hình ảnh thị giác.

Công nghệ hình ảnh y tế được sử dụng để chẩn đoán bệnh, phân tích cấu trúc cơ thể và các cơ quan, cũng như theo dõi tiến trình y tế.

SDI giúp đảm bảo rằng dữ liệu y tế nhạy cảm được truyền qua một đường truyền an toàn trong hệ thống chăm sóc sức khỏe mà không bị suy giảm chất lượng hoặc bị hỏng bởi các mối đe dọa điện tử trái phép.

Hầu hết các hệ thống hình ảnh y tế đều sử dụng công nghệ SDI vì nó cung cấp phương tiện đáng tin cậy để truyền cả hình ảnh kỹ thuật số và hình ảnh tương tự.

Việc sử dụng cáp SDI có thể cải thiện chất lượng truyền hình ảnh từ máy chẩn đoán đến tầm nhìn bên giường của bệnh nhân hoặc trực tiếp đến văn phòng bác sĩ của họ để xem xét.

Các loại cáp này cũng mang lại lợi ích cho việc chia sẻ đồng thời dữ liệu bệnh nhân giữa nhiều địa điểm với độ trễ tối thiểu về thời gian truyền hoặc rủi ro hỏng dữ liệu.

Một số ứng dụng cho SDI trong hình ảnh y tế bao gồm máy chụp nhũ ảnh kỹ thuật số, chụp CT ngực, chụp MRI và máy siêu âm trong số những ứng dụng khác.

Mỗi hệ thống yêu cầu các thông số kỹ thuật và tốc độ đường truyền khác nhau để thiết lập nhưng tất cả đều được yêu cầu để truyền hình ảnh kỹ thuật số có độ phân giải cao ít bị suy giảm chất lượng trên một khoảng cách dài với tốc độ cao hơn tốc độ có thể có với hệ thống dây truyền thống như cáp đồng trục điện.

công nghiệp

Trong môi trường công nghiệp, Giao diện kỹ thuật số nối tiếp (SDI) là một công nghệ phổ biến được sử dụng để truyền tín hiệu âm thanh/video kỹ thuật số không nén qua cáp đồng trục, cáp quang hoặc cáp xoắn đôi.

Nó hoàn hảo để thu và phát lại tín hiệu độ nét cao trong thời gian thực với độ trễ thấp. Kết nối SDI thường được ưu tiên cho các cơ sở y tế, sự kiện, buổi hòa nhạc và lễ hội.

SDI có khả năng mở rộng từ các định dạng video băng thông thấp như Độ phân giải tiêu chuẩn (SD) sang các định dạng video băng thông cao như độ phân giải video HD và UltraHD 4K.

Sử dụng các đường dẫn riêng biệt cho độ sáng (luma) và sắc độ (sắc độ) cho phép chất lượng tổng thể và độ chính xác màu tốt hơn.

SDI cũng hỗ trợ âm thanh nhúng lên đến 48kHz/8 kênh ở định dạng MPEG2 cùng với truyền thông tin mã thời gian như D-VITC hoặc LTC số hóa.

Do tính chất mạnh mẽ của nó, Giao diện kỹ thuật số nối tiếp được sử dụng rộng rãi trong các ngành truyền hình phát sóng nơi độ tin cậy là chìa khóa.

Nó gửi dữ liệu không nén với tốc độ từ 270 Mb/giây đến 3 Gb/giây, cho phép các đài truyền hình theo dõi và chụp nhiều góc máy ảnh trong thời gian thực trong khi truyền hình ảnh HDTV mà không có hiện vật hoặc pixel hóa.

Trong nhiều ứng dụng phát sóng như tính điểm trực tiếp hoặc phát sóng thể thao, khả năng mở rộng khoảng cách của SDI cho phép truyền nội dung nhiều chế độ xem qua các khu vực ngoài trời rộng lớn, nơi có thể cần phải chạy cáp dài.

Kết luận

Giao diện kỹ thuật số nối tiếp (SDI) là một tiêu chuẩn video phát sóng được thiết kế để thực hiện trong các môi trường đòi hỏi khắt khe, đặc biệt là khi phải truyền một lượng lớn dữ liệu trên một khoảng cách dài.

Giao diện này giúp các chuyên gia phát sóng thu thập, truyền và lưu trữ dữ liệu video và âm thanh một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Đầu nối SDI có thể truyền cả tín hiệu kỹ thuật số tương tự và không nén, làm cho chúng trở thành một công cụ vô giá cho các kỹ sư phát sóng.

Số phiên bản SDI càng cao thì tốc độ truyền dữ liệu tối đa càng cao.

Ví dụ: kết nối 4G SDI liên kết đơn 12K hỗ trợ tốc độ lên tới 12 gigabit/giây trong khi kết nối 1080G SDI liên kết đơn 3p hỗ trợ 3 gigabit/giây.

Biết các yêu cầu ứng dụng của bạn sẽ giúp bạn quyết định đầu nối SDI phù hợp cho thiết lập của mình.

Nhìn chung, công nghệ giao diện kỹ thuật số nối tiếp đã cách mạng hóa các chương trình phát sóng trực tiếp chuyên nghiệp bằng cách cung cấp khả năng truyền tín hiệu đáng tin cậy trên khoảng cách xa với tốc độ truyền cực nhanh.

Việc thiết lập và vận hành dễ dàng giúp nó cực kỳ thân thiện với người dùng trong khi tính linh hoạt của nó cho phép nó được sử dụng trong nhiều loại ứng dụng khác nhau như trường quay truyền hình, đấu trường thể thao, dịch vụ thờ phượng hoặc bất kỳ cài đặt nào khác yêu cầu nội dung phát trực tuyến chất lượng cao được phân phối nhanh chóng tốc độ không có độ trễ hoặc mất tín hiệu.

Xin chào, tôi là Kim, một người mẹ và là người đam mê stop-motion với kiến ​​thức nền tảng về tạo phương tiện truyền thông và phát triển web. Tôi có niềm đam mê lớn với vẽ và hoạt hình, và bây giờ tôi đang lao đầu vào thế giới stop-motion. Với blog của mình, tôi đang chia sẻ những kiến ​​thức của mình với các bạn.