Digitale Video-Signalübertragung SDI, SDTI, HD-SDI, HDMI, DVB, IPTV

Transkript

1 Digitale Video-Signalübertragung SDI, SDTI, HD-SDI, HDMI, DVB, IPTV

2 Interface Beispiel (Sony ES-03) Digitale Videosignalübertragung Seite 58

3 Serial Digital Interface (SDI) Digitale Videosignalübertragung SDI Seite 59

4 Digitalisierung einer analogen Videozeile mit folgenden Parametern (ITU-BT.601): PAL-Zeile mit 720 bzw. 864 Samples, Abtastung mit 13,5 MHz, Farbauflösung 4:2:2 Digitale Videosignalübertragung Seite 60

5 SDI (Serial Digital Interface) beschrieben im ITU Standard BT656-4, ANSI/SMPTE 259M Übertragung mit 10 Bit und 8 Bit Code seriell über Koaxialkabel oder Glasfaser möglich CodeMarken: - SAV (Start of active Video) bzw. EAV (End of active Video), Zeilenbeginn, Zeilenende - 4 Datenwörter à 10 Bit, wobei die ersten 3 Datenwörter fest sind (FF 00 00) und das letzte Datenwort die Art (SAV, EAV usw.) angibt. - Untergebracht werden diese Daten in der digitalen Austastlücke, d.h. in dem Bereich außerhalb des aktiven Bildes (siehe Digitalisierung). Zusammenhang im folgenden Diagramm ( PAL, 13.5 MHz 4:2:2): Digitale Videosignalübertragung SDI Seite 61

6 Digitale Videosignalübertragung SDI Seite 62

7 Digitale Videosignalübertragung SDI Seite 63

8 Zusatzbereiche in den Austastlücken Digitale Videosignalübertragung SDI Seite 64

9 Audio und AUX in der Austastlücke Digitale Videosignalübertragung SDI Seite 65

10 Audio-Datenformat nach AES/EBU Digitale Videosignalübertragung SDI Seite 66

11 Seriell-digitales Interface (SDI) Digitale Videosignalübertragung SDI Seite 67

12 SDI Protokoll Unidirektional, kontinuierlicher Datenstrom Parallel (gewöhnliche Sub-D 25 Verbindung/Twisted Pairs) - 10 Bit werden gleichzeitig übertragen, Extraleitung für Clock Signal - max. 50 Meter Seriell (Koaxial oder Glasfaser) - bis zu 300 Meter. - Clock-Signal muß zurückgewonnen werden (selbsttaktendes SNRZI-Signal) Üblicherweise wurden in Fernsehstudios zusätzlich ein externes Synchronisationssignal an alle Geräte übertragen, damit Ungleichmäßigkeiten des internen Geräte-Taktgebers und somit Synchronisationsprobleme ausgeschlossen werden können. Seriell mit Koaxialkabeln ist in Studios dominant verbreitet. Digitale Videosignalübertragung SDI Seite 68

13 Anforderungen an SDI-Nachfolger SDI ist unflexibel in Bezug auf komprimierte Daten Kompatibilität zur SDI Infrastruktur ( Verkabelung, Switches usw.) Übertragung einer Vielzahl von Datenarten (komprimiert, DV, MPEG,...) Paketierte Übertragung mit Paketen dynamischer und fester Länge Point to Point-Übertragung (wie SDI) Point to Multipoint-Übertragung, d.h. es muss eine Adressierungs- Möglichkeit z.b. IPv6 im Standard eingebettet sein (SDTI-IP).»faster than realtime«übertragung, d.h. man will komprimierte Daten schnell über eine SDI-Leitung übertragen z.b. auf 50 Mbit reduzierte Daten in 5 facher Geschwindigkeit über eine 270Mbit SDI-Leitung. Digitale Videosignalübertragung SDTI Seite 69

14 SDTI (Serial Digital Transport Interface) 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. Digitale Videosignalübertragung SDTI Seite 70

15 Layer von SDTI im ISO-Schichtenmodell Digitale Videosignalübertragung SDTI Seite 71

16 HD-SDI: Standardisierung SMPTE 292M: High Definition Serial Digital Interface - Übertragung des nativen Datenstroms 1,5 Gbps, 10 bit x 1080 Bildpunkte - 4:2:2 in zwei Bitströmen ( Y, Cr/Cb) - Direktübertragung zwischen Zuspielgeräten - Komprimierte Übertragung über SDTI-Protokoll möglich (270 Mbps) SMPTE 372M: DualLink Version von HD-SDI (z.b. 1080p/50) SMPTE 348: paketierte Daten wie SDTI SMPTE 392M: HD-SDI als Container für SDTV SMPTE 424M: Zusammenfassung obiger Standards, z.b. DualLink auf einem Kabel Digitale Videosignalübertragung HD-SDI Seite 72

17 Interface Beispiel (motu v3hd) Seite 73

18 Digitale Videosignalübertragung SDTI Seite 74

19 Seite 75

20 Übersicht SDI Standard Name Bitrates Example Video Formats SMPTE 259M SD-SDI 270 Mbit/s, 360 Mbit/s, 480i, 576i 143 Mbit/s, and 177 Mbit/s SMPTE 344M 540 Mbit/s 480p, 576p SMPTE 292M HD-SDI Gbit/s, and 1.485/1.001 Gbit/s SMPTE 372M Dual Link HD-SDI Gbit/s, and 2.970/1.001 Gbit/s SMPTE 424M 3G-SDI Gbit/s, and 2.970/1.001 Gbit/s Society of Motion Picture and Television Engineers: 720p, 1080i 1080p 1080p Digitale Videosignalübertragung SDI Übersicht Seite 76

21 HDMI HD-Consumer-Interface Offen für alle SD/HDTV-Varianten und mehr Basiert ursprünglich auf DVI (Computer-Interface) Verschlüsselung HDCP Distanzen m (mit Extender...100m) Digitale Videosignalübertragung HDMI Seite 77

22 Spezifikation HDMI 1.0 HDMI 1.1 HDMI 1.2 HDMI 1.2a HDMI 1.3 HDMI 1.3a/b/c HDMI 1.4 Einführung Dezember 2002 Mai 2004 August 2005 Dezember 2005 Juni 2006 November 2006 Mai 2009 max. Datenrate Typ A: 3,96 GBit/s Typ A: 3,96 GBit/s Typ A: 3,96 GBit/s Typ A: 3,96 GBit/s Typ A+C: 8,16 GBit/ Typ A+C: 8,16 GBit/ Typ A+C: 8,16 GBit/ (165 MHz 8 bit 3) (165 MHz 8 bit 3) (165 MHz 8 bit (165 MHz 8 bit s s s Typ B: 7,92 GBit/s 3) 3) (340 MHz 8 bit (340 MHz 8 bit (340 MHz 8 bit (165 MHz 8 bit 6) Typ B: 7,92 GBit/s Typ B: 7,92 GBit/s 3) 3) 3) (165 MHz 8 bit (165 MHz 8 bit 6) 6) max. Bildformat 1080p/60 Hz 1080p/60 Hz 1080p/60 Hz 1080p/60 Hz 1440p/120 Hz 1440p/120 Hz 2160p/30 Hz Tonformate 8 PCM, Dolby Digital, 8 PCM, Dolby Digital, 8 PCM, Dolby 8 PCM, Dolby 8 PCM, Dolby 8 PCM, Dolby 8 PCM, Dolby DTS, MPEG DTS, MPEG, DVD- Digital, DTS, MPEG, Digital, DTS, MPEG, Digital, DTS, MPEG, Digital, DTS, MPEG, Digital, DTS, MPEG, Audio DVD-Audio, SACD DVD-Audio, SACD DVD-Audio, SACD, DVD-Audio, SACD, DVD-Audio, SACD, Dolby Digital Plus, Dolby Digital Plus, Dolby Digital Plus, TrueHD und dts-hd TrueHD und dts-hd TrueHD und dts-hd Farbraum 24 bit RGB/36 bit YUV 24 bit RGB/36 bit YUV 24 bit RGB/36 bit 24 bit RGB/36 bit 24 bit RGB/36 bit 24 bit RGB/36 bit 24 bit RGB/36 bit YUV YUV YUV, Deep Color 30, YUV, Deep Color 30, YUV, Deep Color 36 und 48 bit RGB/ 36 und 48 bit RGB/ 30, 36 und 48 bit YUV, xvycc- YUV, xvycc- RGB/YUV, xvycc- Farbraum (IEC Farbraum (IEC Farbraum (IEC ) ) ), sycc601, Adobe RGB, AdobeYCC601 Steckertyp Typ A Typ A, B Typ A, B Typ A, B Typ A, Mini-HDMI (Typ C) Typ A, Mini-HDMI (Typ C) Typ A, Mini-HDMI (Typ C), Micro HDMI Connector, Automotive Connection System Sonstiges CEC-Unterstützung, CEC-Unterstützung, Fehlerbereinigungen 4K-Auflösung, 3D, Prüfung für Prüfung für der Spezifikation 1.3 HDMI Ethernet Kabellängen Kabellängen, Lip Channel, Audio Sync Return Channel Digitale Videosignalübertragung HDMI Seite 78

23 DVB Standardisierte Verfahren zur Übertragung von digitalen TV-Inhalten zum Verbraucher Verschlüsselung des Signals möglich Bezahlfernsehen (Abo), Pay per View, Video on Demand Datenkompression (MPEG-2, MPEG-4.AVC,...) Übertragung von - Fernsehprogrammen - Radioprogrammen - Zusatzinformationen - Untertitel, EPG, Mehrkanalton - Interaktiven Datendiensten - MHP Digitale Videosignalübertragung DVB Seite 79

24 DVB Varianten DVB-S (Satellite) für die Übertragung durch direktstrahlende Satelliten (1994) DVB-C (Cable) für die Übertragung über Kabelnetze (1994) DVB-T (Terrestic) für die Übertragung durch terrestrische Senderketten im VHF- bzw. UHF- Bereich (1997) DVB-H (Handhelds) für die asynchrone Übertragung auf mobile Endgeräte, ebenfalls terrestrisch (2004) DVB-IPI (Internet Protocol Infrastructure) für die Übertragung über IP-basierte Netzwerke (Internet) DVB-RC(S/C/T) Rückkanal (Return Channel) für die Übertragung von Datendiensten, zum Beispiel Breitbandinternet DVB-SI für die Übertragung der Service Informationen DVB-SH für die Übertragung über Satellit auf mobile Endgeräte... Digitale Videosignalübertragung DVB Seite 80

25 DVB 2. Generation (HDTV ) DVB-S2 - Verabschiedet 2005 (ETSI EN ) - Abwärtskompatible Signalübertragung zu DVB-S möglich - Klassisches MPEG-2 und MPEG-4.AVC (30% Effizienzsteigerung) DVB-C2, DVB-T2 - Analoge Entwicklung für HD-Kabel-TV und Terrestrische Übertragung - Noch in Entwicklung (beide 2009 erwartet) Digitale Videosignalübertragung DVB Seite 81

26 MHP Open Middleware Standards for Interactive TV DVB-Entwicklung für alle digitalen Verbreitungswege Java Virtual Machine ( JVM) Digitale Videosignalübertragung DVB Seite 82

27 GEM: Globally Executable MHP Ausweitung von MHP für andere TV Distributionssysteme neben DVB - insb. Blu-ray, Kabel (OCAP), Terrestrik, IPTV GEM beschreibt Subset der MHP Spezifikationen ( JVM) ITU-T Recommendation Digitale Videosignalübertragung DVB Seite 83

28 Managed Services IPTV Internet TV-Streaming Astra2 connect KabelBW T-Home Alice Arcor DVB-H Satellit TV-Kabel DSL Terrestrik Quelle: Klaus Merkel, IPTV Symposium 2007, IRT, München Digitale Videosignalübertragung IPTV Seite 84

29 IPTV Funktionen Live TV - FreeTV und PayTV VoD ( Video on Demand) - Premium content mit DRM (Digital Rights Management) - On demand collections ( VoD-Abruf verpasster Sendungen) Media Receiver - Timeshift (zeitversetztes Fernsehen) - PVR (Personal Video Recorder) Interaktive Dienste - EPG (Elektronische Programmzeitschrift) - Shopping, Voting, Gaming... Paradigmenwechsel - von der linearen Programmausstrahlung zum nutzerzentrierten Programm Digitale Videosignalübertragung IPTV Seite 85

30 IPTV: Übertragungsverfahren Multicast Peer-to-peer Unicast Broadcast Digitale Videosignalübertragung IPTV Seite 86