SDI信号知识介绍



2011-09-08 18:39　作者：九视电子　出处：www.360tsw.com

　　SDI信号相对于其他常见的如VGA、DVI、HDMI等，大家对其了解非常少。SDI是属于数字视频信号，其实一种串行数字接口，被用来传送无压缩的数字视频信号。SDI信号是在上世纪80年代推出的，推出后发展非常迅速，并且对规范其标准。随着3G视频的普及，3G-SDI中的3G是指SDI信号的数据传输率为3Gbit每秒。由于HDTV可以支持每秒30帧的逐行扫描1920×1080的分辨率格式，而3G能够支持比HD视频信号最高帧扫描频率高一倍的频率，即3G可以支持每秒60帧的HD信号，这在观看动态视频时的差别是很大的。

　　目前视频协议标准是非常多的，SMPTE424M定义了3G-SDI的物理层及这类电信号的特征性能。传送的信号应该有800mV的电压摆幅，上升和下降时间必须小于135ps，允许有一些过冲的存在，但不可以超过10%，即 80mV。在SMPTERP184中规定了时钟抖动和调整抖动的定义，它们需要的抖动参数分别小于2UI和0.2UI，调整抖动参数实际上要求是 0.3UI，但是SMPTE强烈推荐使用0.2UI的参数要求，因此本文将使用0.2UI的参数要求。接收器中，在10Hz到297MHz的频带内，输入抖动容限，从2UI到0.2UI。发送器的输出与接收器的输入都应该被优化以保证回波损耗。

　　下面我们详细的来介绍下SDI信号知识，串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高，在传送前必须经过处理。用扰码的不归零倒置(NRZI)来代替早期的分组编码，其标准为SMPTE-259M和EBU-Tech-3267，标准包括了含数字音频在内的数字复合和数字分量信号。在传送前，对原始数据流进行扰频，并变换为NRZI码确保在接收端可靠地恢复原始数据。这样在概念上可以将数字串行接口理解为一种基带信号调制。SDI接口能通过270Mb/s的串行数字分量信号，对于16：9格式图像，应能传送360Mb/s的信号。NRZI码是极性敏感码。用“1”和“0”表示电平的高和低，如果出现长时间的连续“1”或连续“0”，会影响接收端从数字信号中提取时钟。因为串行数字信号接口不单独传送时钟信号，接收端需从数字信号流中提取时钟信号，所以要采用以“1”和“0”来表示有无电平变换的NRZI码。接收NRZI码流时，只要检出电平变换，就可恢复数据，即使全是“1”信号，导致的信号频率也只是原来时钟频率的一半，再经过加扰，连续“1”的机会减少，也就使高频分量进一步减少了。在数据流的接收端，由SDI解码器从NRZI码流恢复原数据流。

　　SDI视频设备现在应用也非常广泛，在发送器中，大部分抖动来自于串行器，电缆驱动器也会增加一些抖动。所示为目前正在使用的发送器的典型框图，它可以工作到HD、SDI，但是它不支持3G-SDI。由于20位的数字视频总线已经在HD中制造了EMI问题，而在3G中该时钟频率加倍，因此EMI问题在3G中将更加严重。此外，PCB的布线也不是一项简单的工作，工程师将要面对在 148.5MHz工作下的20条印制线。FPGA产生的时钟信号也包含很多抖动，因此这些时钟是不适合直接用于串行器的，由于会增加串行器的输出抖动，从而需要加入抖动消除电路或Genlock电路以消除抖动。此外，有一些串行器也要求一个干净的本地时钟，这些抖动和本地时钟不仅增加了系统成本，也占用了 PCB的面积。最后，串行器是一个模拟信号器件，包含了数字处理单元以及模拟串行单元，因此产生低抖动的模拟数字信号很困难。以HD信号为例，最小可以实现的输出抖动大约为115ps或0.17UI，因此如果要支持3G，必须要采用全新的结构。

　　针对目前SDI和HDMI信号转换器需求，九视电子推出了T730高清HD SDI-HDMI转换器，这是一款专用于单路高清数字分量串行接口(HD-SDI和3G-SDI)信号转换为HDMI 信号的设备。该设备集成SDI 接收器及HDMI 调制器，可方便的将HD-SDI 信号转为HDMI 信号，同时会将SDI所带音频信号分离转换后嵌入到HDMI 信号中，以实现声音及图像同步传输。

　　九视电子T830E SDI硬盘播出卡可用在Windows XP™ 或Mac OS X™系统 ，PCI Express插槽设计，速度更快，效率更高，进行编辑、设计、输入输出和广播级音视频应用，灵活的文件格式转换调用，向下变换和实时效果。可在Mac OS X™上用 Final Cut Pro HD™，或在Windows XP™上用Premiere Pro™进行编辑制作，并兼容大部分视频软件 ，非平衡AES音频输出可与S/PDIF Pro™用户级音频兼容，可进行高保真设备监听，同步锁相输入和RS-422 Data control ，YUV、模拟复合(NTSC/PAL可切换视频信号)、模拟XLR音频信号输入输出、DV数字以及10比特SDI数字输入输出信号，支持8声道SDI音频，特别适合5.1和7.1环绕声音频工作。