Коаксиальный кабель – проблемы транспортировки контента. Часть 2

Владислав Фитисов,эксперт SMPTE,

Почему SDI и его перспективы

В 2005 году принята новая рекомендация SMPTE-424M, в которой утвержден протокол передачи данных по коаксиальной линии SDI со скоростью 3 гб/с. Казалось бы, какой смысл в новом стандарте, если физические параметры медного коаксиального кабеля уже на пределе. Тем не менее, технический комитет DC-28 создает этот стандарт не на голом месте и не без веских оснований. И основным критерием в дальнейшей поддержке SDI для высоких скоростей передачи данных является не только традиция преемственности, но и растущее желание производителей работать с сигналом наивысшего разрешения.

SDI и HD-SDI стал самым популярным интерфейсом в мире кино и телевизионной индустрий. Это случилось благодаря нескольким слагаемым: возможность транспортировать несжатые потоки, ничтожная задержка, хорошее соотношение цена-качество, безупречная надежность, возможность использования предыдущей инфраструктуры (аналоговой). Последний пункт стал именно той связью, которая прочно удерживает в течение многих лет SDI на рынке. Кабели прокладываются в простенках, трубах, коробах и их замена была бы настоящей катастрофой для студий, теле и кино компаний. В данном случае переход от аналога к цифре безболезнен и прост. А зачастую не потребуется даже замена оборудования, лишь некоторых опций.

В 1987 году была попытка создать цифровой протокол передачи видеоданных, отказавшись от удобного и привычного коаксиального кабеля. Это был новый стандарт D1 (SMPTE-125M) который подразумевал параллельный 8/10 битный интерфейс, с таким же количеством витых пар. Перекрестные помехи, трудности со стабилизацией тактовой частоты (27мГц) в канале шириной в байт не позволили использовать интерфейс на расстояниях более чем несколько метров. Кабель подключался к устройствам коммутации через миниатюрный 25 –pin разъем. Стоимость оборудования для этого стандарта была фантастической, а громоздкость и неуклюжесть собранной системы позволила  родиться шутке, в которой разработчиков обвинили в удачном создании средства для мигрени. Понимая несостоятельность стандарта, производители прекратили его поддержку. Тем не менее, полезность его как промежуточного звена очевидна, преобразовав параллельный интерфейс в последовательный, получился поток данных в 270 мб/с, который и назвали SDI. Помимо очевидных преимуществ в замене 25-жильного кабеля на одножильный, разработчики применили несколько хитростей, что бы полностью обезопасить от мигрени видео инженеров.

Несмотря на то, что для транспортировки сигнала SDI используется несимметричная 75-омная линия благодаря применению на передаче и приеме дифференциальных усилителей формируются и принимаются сигналы с двумя фазами данных. Использование дифференциальных усилителей позволяет повысить помехозащищенность линии, повышает величину соотношения сигнал/шум. В сигнале применено так называемое NRZI кодирование, суть которого сводится к тому, что в самом коде можно исключить длинные последовательности нулей, снизив тем самым количество передаваемой информации. Тем не менее, этих средств недостаточно для передачи видеосигнала с разрешением 1080p

Каким же образом разработчиком удалось дойти до рубежа 3гб/с используя все тот же интерфейс SDI, коаксиальный медный кабель, соблюдая преемственность поколений стандарта?

Для того что бы передать сигнал 3G на расстояние 100 метров были разработаны специальные фильтры компенсирующие потери кабеля на высоких частотах. Эти фильтры адаптивны и автоматически выравнивают АЧХ кабеля. На рисунке видно как такой фильтр восстанавливает сигнал 3G в кабеле длиной 100 метров. Несмотря на то, что восстановление не полное этого достаточно для полного его восстановления в принимающем устройстве.

Таким образом, достигнут 100 метровый рубеж передачи данных для стандарта 3 G (SMPTE 424M)

А в настоящее время в SMPTE уже разрабатывается новая рекомендация под номером 428. Она подразумевает SDI-протокол передачи данных по одному кабелю для сигнала с разрешением 2048х1080p с частотой 24 кадра.