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SDI - STDI - embeded Audio Drucken

Innerhalb des letzten Jahrzehnts wurde die Mehrzahl der Fernsehstudios von analoger auf digitale Technik umgestellt. Digitale Technologie wurde zum Schlüssel für eine Vielzahl neuer Produktionswerkzeuge, von digitalen Videoeffekten (DVE) bis zu Non-Linear Editing (NLE). Verbindungen innerhalb dieser digitalen TV-Studios beruhen – wie in Bild gezeigt – auf der Verwendung des Serial Digital Signal (SDI), das als ANSI/SMPTE 259M standardisiert ist. Der Erfolg der SDI Technologie basiert im wesentlichen auf der Tatsache, dass dieses Signal über die bereits aus Analog-Tagen vorhandene Kabelinstallation geführt werden kann.

SDI Router Steuerung

Für Verbindungen innerhalb digitaler TV-Studios wird das sogenannte SDI (Serial Digital Interface) Format verwandt, das vor mehr als 10 Jahren für unkomprimierte digitale Komponentensignale geschaffen wurde.
Mit der Einführung von Videokompressionsformaten wurden auch neue Verfahren zum Transport dieser neuen, komprimierten Videosignale geschaffen. Diese Verfahren beruhen auf dem sogenannten Serial Data Transport Interface (SDTI). Das SDTI-Signal bildet eine Brücke zu den Datentransport-Techniken der Computer- und Telecom-Industrie.

Die auf dem SDI Interface beruhende Verbindungstechnik stellt das Rückgrat heutiger TV – Studios dar. Die Verwendung dieser Technik für Geräte, die intern Videokompressionsverfahren anwenden, kann die Bildqualität geringfügig mindern.

Das Schichtenmodell in Telekommunikationsstandards

Wesentlicher Erfindungsgedanke bei den traditionellen Farbfernsehformaten PAL und NTSC war nicht nur, das Farbfernsehsignal in kompatibler Weise innerhalb der durch das Schwarz-Weißsignal vorgegebenen Bandbreite zu halten, sondern auch, die eigentlich erforderlichen drei Signalkabel (R,G,B) auf ein einziges Signalkabel zur Geräteverbindung zu reduzieren. Dies erleichterte den Übergang zum Farbfernsehen, da innerhalb der Fernsehstudios die schon existierende Koaxialverkabelung weiter genutzt werden konnte. Zudem war dies natürlich auch von erheblichem finanziellen Vorteil für die Sendeanstalten.
Die traditionellen PAL- und NTSC-Formate wurden in „vertikal“ strukturierten Standards festgelegt.
Heutige Telekommunikationsstandards bestehen aus mehreren sogenannten Schichten (Layers). Die Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) übernahm vor zwei Jahren dieses Prinzip zur Strukturierung ihrer eigenen Standards. Dies muß aufgrund des Zusammenwachsens von Broadcast-, Computer- und Telekomunikationsindustrie als sehr sinnvoller Schritt angesehen werden.

SDI LayerModerne Telekommunikationsstandards sind in mehreren Schichten, in Layers strukturiert. Anwendungen sind dabei in den oberen Layers und physikalische Verbindungskabel im untersten Layer definiert. Mittlere Layer beschreiben Regeln für den Informationstransport und für die Kommunikation der beteiligten Hard- und Softwaregeräte untereinander. Um den Übergang von traditioneller Broadcast-Technologie auf moderne ITund Telekommunikationstechnologien zu erleichtern, hat die SMPTE für Standards das Prinzip des „Layering“ übernommen.



Die Einbettung von Audio in das SDI Signal

Das Videosignal belegt den Platz im SDI Signal nicht vollständig.
Zwischen der horizontalen Austastlücke des analogen Videosignals verbleibt Platz, der zur Einbettung digitaler Audiosignale nutzbar ist. Während die Bilddaten des SDI-Signals nicht datengemäß verpackt sind, war dies für die digitalen Audiosignale jedoch zwingend erforderlich, weil
• nicht alle Bildzeilen zur Einbettung von Audio zur Verfügung stehen, und
• die Audioabtastraten zu einer ungleichförmigen Verteilung der Audiosamples führen. So beinhalten einige Bildzeilen drei, andere vier Samples.

Die Prüfsumme (CS) wird benutzt, um die Fehlerfreiheit des Datenpakets zu überprüfen. Die Pakete werden im Leerraum platziert.
Dieselbe Paketstruktur wird übrigens genutzt, um die Auxiliary Daten des AES-Signals oder auch andere Datentypen zu transportieren. Die ID-Bits informieren über die jeweilige Art der Nutzdaten.

Während die SDI-Videoinformation kein echtes Datensignal darstellt, ist Audio als echtes, paketiertes Datensignal mit Label in das SDI Signal eingebettet.

Von SDI zu SDTI, dem Serial Data Transport Interface

Die Einbettung von Audio in das SDI Signal hat bereits gezeigt, dass sich dieses SDI-Signal auch als Container für paketisierte Daten nutzen lässt. Man kann SDI mit einem LKW mit zwei Fracht-Abteilen vergleichen. Ein kleineres in der Zugmaschine (üblicherweise die Kabine für den Fahrer) und den großen Container.

STDI Container Prinzip

Das Serial Data Transport Interface (SDTI)
• platziert „Header-Daten“ im Raum für Ancillary-Daten des SDI Signals,
• platziert die Daten des Nutzers, die „User-Daten“ in der Payload und
• fügt zur Korrektur von Übertragungsfehlern CRC Daten hinzu.

In unserem LKW Beispiel wären die Frachtpapiere in der Kabine der Zugmaschine und die Fracht im Container auf dem Trailer untergebracht.

Das SDI Signal dient als Container für paketisierte Datensignale. Dieser SDI-Container hat zwei Abteile. Das erste – in der ehemaligen horizontalen Austastlücke – enthält den Daten-Header. Das zweite, größere Abteil – im ehemaligen aktiven Zeilenbereich – dient zur Aufnahme der eigentlichen (Nutz-) Daten. Angaben über Art und Struktur dieser Payload (z.B. DVCPRO) sind in getrennten Standards zu finden.

Fazit:
Die von SDTI bereitgestellten Bandbreite bietet die Möglichkeit, über eine SDTI Leitung bis zu 4 verschiedene Signale zu transportieren
oder auch einen einzelnen Videoclip mit vierfacher Geschwindigkeit vom Camcorder in einen NLE Server zu überspielen.

z.B. DVCPRO 50 belegt den Platz von zwei aufeinanderfolgenden Channel Units. Es belegt bei zweifacher Transportgeschwindigkeit den Platz aller vier Channel Units des Bildes 23, genauso wie ein 25 Mbit/s DVCPRO Signal bei vierfacher Transportgeschwindigkeit.

Von Panasonic zur Verfügung gestellter Artikelauszug.

 
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