SDI(serial digital interface)

簡介
SDI(serial digital interface)是參考SMPTE的影像介面標準。為了廣播等級的影像，
使用ITU656與SMPTE259M定義了這個數位影像介面。其相關的標準還有HD-SDI( high-definition serial digital interface)，這個定義在SMPTE292M，資料傳輸率(data rate)為1.485Gbps。
SMPTE372M的標準使用了雙鍊結(dual link)HD-SDI組合SMPTE292M而成，其提供了2.97Gbps的介面給需求比標準HDTV更高解析度與保真度的應用上(如數位電影或是HDTV 1080P)。而還有另一種更新的介面為3G-SDI，其串列連結便提供了2.97Gbps的傳輸速度，這個標準定義在SMPTE424M，是要用來取代HD-SDI。這些標準絕大部分都是用來在電視應用間傳輸"未壓縮"和"未編碼"的數位影像信號(包含音頻與時間碼(time code))，但有些應用也會使用它來做資料打包(packetized)用。而這個標準主要是被設計在短距離的操作上使用(同軸線上小於約300m)；主要原因是因為其需傳遞較高的bit rate，而高bit rate等於高頻率等於低電壓，故距離越長，信號衰減越多。然SDI和HD SDI目前只用在專業的影音裝置，多種協議與許可約束了未編碼數位介面使用在專業裝置上，禁止使用在消費性裝置上。

電信規格
這個規範使用的介面為同軸線(coaxial)與BNC接頭，阻抗匹配為75歐姆，這種組合與用在類比影像的架構相同。採用這個介面主要是因為其往上提升的技術較為容易(透過高品質的線材便可能實現遠距離傳輸高bit rate的功能)。而其信號振幅的規格為峰對峰800mV(±10%)，所以長距離傳輸到接收端便會發生電壓衰減現象。而在接收段使用均化(equalisation )的話，可能在不使用repeater的狀況下實現300m距離以上傳輸270Mbps的data rate，因為這是理論上的觀點，所以還是建議使用時越短越好。而在HD bitrates下，最長一般為100m。
在同軸線上傳輸的未壓縮資料會採用NRZI格式編碼，還有一個線性回授移位暫存器來組裝資料以避免同時一長串的0或1在介面上的可能性發生。這種介面會自己進行同步與計時，而每一個frame的完結會透過偵測一個特殊的同步圖樣來判斷(20的0之後接著10個1)，而在HD的規格則是40個0接著20個1代表frame的結束。





各種標準一覽
標準 名稱 Bitrates 影像格式
SMPTE 259M
SD-SDI 270 Mbit/s, 360 Mbit/s, 143 Mbit/s, and 177 Mbit/s 480i, 576i

SMPTE 344M
ED-SDI 540 Mbit/s 480p, 576p

SMPTE 292M
HD-SDI 1.485 Gbit/s, and 1.485/1.001 Gbit/s 720p, 1080i

SMPTE 372M
Dual Link HD-SDI 2.970 Gbit/s, and 2.970/1.001 Gbit/s 1080p

SMPTE 424M
3G-SDI 2.970 Gbit/s, and 2.970/1.001 Gbit/s 1080p

資料格式
在SD跟ED的應用中，平行的資料格式定義為10bits寬，而在HD的應用中，則採用20bits寬，並分成兩個並行的10bits資料串(分別傳送Y與C的資料)。
SD資料串的格式如下:
Cb Y Cr Y' Cb Y Cr Y'
HD資料串的格式如下:
Y列
Y Y' Y Y' Y Y' Y Y'
C列
Cb Cr Cb Cr Cb Cr Cb Cr
所有的串列數位介面(除了已經淘汰的複合式信號編碼(composite))，其純色編碼都為4:2:2 Y Cb Cr格式。亮度(luminance)Y被編碼在全頻段(13.5Mhz for SD, 75Mhz for HD in 720Mbit/s)，兩個色度(chrominance)(Cb和Cr) subsample(?)水平且在半個頻段中編碼(6.27Mhz或37.5Mhz)。
Y代表亮度取樣，而C是色度取樣。Cr和Cb參考到紅色與藍色
同步封包(Synchronization packets)
同步封包(通常為timing reference signak(TRS))會在每行的第一個有效取樣與最後一個有效取樣發生。同步封包包含了4個10bit words，前三個word為0x3FF，0，0，第四個word包含了三個旗標位元與錯誤更正碼。
HD SDI和雙鍊結介面中，同步封包必須同時發生在Y和C的資料流(兩個同軸線上的一點延遲是可以被接受的，因為一般在裝置端會保留一個緩衝區去保存先到的資料以利其他連結取用)