自從有電視以來, 我們只要坐在家裡的客廰, 就能沉浸在影音所帶來的視覺及聽覺的享受, 而這些影音的來源, 可以是透過天線所接收到的無線電視, 透過有線電視業者帶來的第四台, 透過藍光DVD能看到最新的電影, 透過PS4或Switch可以玩最火的電玩, 這些影音都帶來了視覺及聽覺的剌激, 也讓我們樂此不疲, 所以今天要跟大家談談的, 就是影音傳輸技術中的一環, SDI傳輸技術.
影音傳輸技術其實非常的廣泛, 從早期的AV端子, S端子, VGA等類比訊號, 到DVI, HDMI, DP等數位訊號, 大部份都只能單獨傳輸影像, 只有HDMI及DP介面除了傳輸影像之外, 同時也能傳輸聲音.
所謂的SDI的全名是Serial Digital Interface, 並不是Serial Display Interface, 因為這個傳輸介面, 不單單只有傳輸了未壓縮影像, 同時也傳輸了聲音, 以及同時也傳輸一些資料, 像是字幕或一些視訊狀態的資訊, 因此不是一個單純的Serial Display Interface, 另外SDI的傳輸是NRZI的數位傳輸格式, 並不是類比的傳輸格式.
HDMI及DP主要應用在消費型市場, 一般來說傳輸距離大約就4~5M, 使用好一點的特殊線材的傳輸距離應該可以到10M; SDI是使用75 Ohm的同軸電纜, 傳輸即時未壓縮的影像，大部分專業視訊設備都採用了該標準, 而傳輸距離則是SDI與HDMI/DP的最大差異, 依照不同的傳輸速率, 傳輸距離如下:
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SDI格式 |
傳輸速率 |
常用影像格式 |
傳輸距離 |
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SD-SDI |
270Mb/sec |
480i/60f, 576i/60f |
450M of Belden 1694A |
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HD-SDI |
1.485Gb/sec |
720p/60f, 1080i/60f, 1080p/30f |
260M of Belden 1694A |
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3G-SDI |
2.97Gb/sec |
1080p/50f, 1080p/60f |
190M of Belden 1694A |
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6G-SDI |
5.94Gb/sec |
4K/30f (2160p/30f) |
100M of Belden 1694A |
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12G-SDI |
11.88Gb/sec |
4K/60f (2106p/60f) |
80M of Belden 1694A |
註: Belden 1694A是SDI應用廣泛認定的標準線材.
在SDI的應用上, 主要是用在比較高階的廣播設備及醫療設備上, 在這些設備主要的需求是即時低延遲, 影像非壓縮且長距離的傳輸技術, 使用75 Ohm同軸電纜除了可以提供長距離傳輸外, 可以簡單的轉換成光纖來傳輸, 來達到更長的傳輸距離, 例如各種賽事的轉播, 為了拍攝各種不同的角度, 攝影機的數量在運動賽事上是很多的, 甚至有攝影機在上空移來移去, 籃球場或足球場那麼大, 就會需要用到長距離的影像傳輸, 另外通常會有個導播來控制觀眾所看到的是什麼畫面, 一個精采的空中接力灌籃或是足球倒掛金勾進球畫面, 總是能提供不同的角度給觀眾欣賞, 這些會用到不同攝影機的同步影像切換, 若不同步就會看到黑屏或影像被裁切, 以及即時錄影回放的功能, 這些都是使用SDI傳輸的典型應用.
使用75 Ohm同軸電纜是使用的BNC接頭, 因為BNC接頭有鎖頭, 比HDMI接頭及RJ-45接頭有更穩固的連接效果, 可以有效避免人為不小心踢到線材讓接頭分離, 進而造成影像中斷所帶來嚴重後果; 您一定很好奇只是影像中斷能有多嚴重的後果吧, 您可以試著在觀看重要比賽的關鍵時刻, 因為有人太激動踢到線材造成影像中斷, 這一定會引來一陣驚呼及叫罵, 另外您也可以想像醫生做內視鏡手術, 在下刀時影像中斷所造成醫生進退兩難的窘境, 這些例子都是讓您知道穩固連接的重要性.
另外在廣播設備及醫療設備的應用上, 對於影像的解析度有越來越高的要求, 因為現在的4K電視已經是市場主流, 在2020年日本東京奧運甚至會用8K解析度來錄製播放, 在醫療設備上, 連醫療用的攝影機及螢幕也都有往4K發展的趨勢, 有一部份原因是原本Full HD畫質已經很普及, 但電視尺寸越來越大, Full HD畫質在大尺寸下看起來已經不夠細膩, 另一方面則是看過高畫質後, 總會有一種我回不去了的感覺, 只能乖乖的從口袋掏錢出來, 就像玩過有HDMI的Switch後, 只有AV端子的Wii根本就能丟垃圾筒了有相同的意思.
原本SDI的應用, 除了廣播設備及醫療設備之外, 還有很大一塊市場是給監控安防使用, 因為在監控安防上, 一樣有長距離, 即時非壓縮的需求, 早期在只有標清NTSC/PAL的時代, Semtech看到了這一片藍藍的大海, 便將SDI技術導入監控安防使用, 當時的監控安防市場價格不錯, 對於能提供720p及1080p高清畫質的SDI傳輸技術是眼睛一亮, 爭相投入SDI camera及SDI DVR的設計中, 同時期能傳輸高清畫質影像在監控安防應用的就只有IP CAM, 但IP CAM及NVR的安裝設定相對複雜很多, 且畫面經過壓縮解壓縮後所帶來的延遲及畫質損失是相對明顯, 對比起SDI傳輸技術隨插即用, 還是有一段差距, 但SDI傳輸技術有著價格太高貴及對75Ohm同軸電纜種類太要求等兩個致命傷, 被後來推出的類比高清技術CVI/TVI/AHD給取代了, 雖然Semtech後來有針對監控安防推出新方案, 使用HDVLC技術做輕壓縮以解決對75Ohm同軸電纜種類太要求的問題, 但時機點已經錯過, 難逃被類比高清技術蠶食鯨吞, 因此目前看到監控安防的主流, 便是類比高清技術.
簡單來說, SDI就是一種影音傳輸的通道, 可以提供長距離, 即時非壓縮的影像傳輸技術, 以目前12G SDI來說, 可以傳輸到4K/60f; 能傳輸4K/60f即時非壓縮影像的技術很多, 像是HDMI, DP, 甚至AMIMON可以用無線的方式傳輸, 要同時滿足4K/60f即時非壓縮或輕壓縮且長距離的傳輸技術, 還有可以使用HDbaseT及SDVoE, 這兩種都是使用Video over Ethernet的傳輸方式, 一般大概就是數十米到幾百米的距離, 類似區域網路的概念, 而SDI, HDbaseT及SDVoE都可以轉成光纖來做更遠距離的傳輸, 以上傳輸技術都是在比較專業的廣播設備, 醫療設備或是高階投影機及大型數位看板上會用到, 一般偏向消費型的應用, 最常看到的大概就是HDMI extender之類的影音延長器, 但這一塊可以用的方案非常多, 就是個價格殺戮戰場的大紅海, 但一分錢一分貨, 影音畫質跟價格還是成正比的.
隨著日新月異, 影像傳輸的技術越來越多, 看無線電視廣播及有線第四台的人越來越少, 在人手一機的時代, YouTube, Netflix, Apple TV等網路影音串流平台的觀看人口節節上升, 影音串流的服務越來越豐富, 連重大運動賽事都能用手機直接看轉播, 但不知各位有沒有發現, 透過網路串流觀看大型賽事, 跟一般看無線電視廣播及有線第四台, 最大的差別在哪裡, 有一次晚上大家約好晚上要幫中華隊加油, 就各自鳥獸散回家, 有些回到家後看電視, 有些就用電腦看網路轉播, 還是看同一個網路串流服務, 只是開啟時間不同, 同一時間也在Line群組相互討論, 在Line群組突然看到2:1領先了, 但我的畫面還在1:1平手, 中華隊下一棒打擊才準備上場, 這是什麼情形, 我們在同一個時空嗎!! 因為觀看無線電視廣播或有線第四台, 基本上收到畫面的時間差異並不大, 並不會緩衝狀態所造成的延遲, 但網路串流就不同, 網路上簡單查了一下, 基本上傳統延遲約30 ~ 40秒, 為了有比較好的收視體驗, 緩衝狀態所造成的延遲是很難避免, 但網路影音串流還是未來的趨勢, 除了網路影音串流的技術會繼續提升, 未來5G所帶來的大頻寬會帶來更好的收視體驗, 低延遲高畫質網路影音串流在未來也許也不是個夢想.
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