292 規格

SMPTE 292 は、米国映画テレビ技術者協会(SMPTE)が発行したデジタル ビデオ伝送ライン規格です。この技術規格は通常、 HD-SDIと呼ばれ、同軸ケーブルに基づくシリアル デジタル インターフェイスを定義する規格ファミリの一部であり、テレビ スタジオ環境で非圧縮デジタル ビデオとオーディオを転送するために使用されます。

SMPTE 292はSMPTE 259とSMPTE 344を拡張したもので、1.485 Gbit/sと1.485/1.001 Gbit/sのビットレートを可能にします。これらのビットレートは非圧縮の高精細ビデオの転送には十分であり、よく使用されます。^[1]

「M」指定子は、もともとメートル法の寸法を表すために導入されました。リストやファイル名では使用されなくなりました。すべてのSMPTEエンジニアリングドキュメントでは、国際単位系（SI）の単位が測定の推奨単位です。^[2]

SMPTE 292 規格は、公称 1.5 Gbit/s のインターフェイスです。1.485 Gbit/s と 1.485/1.001 Gbit/s の 2 つの正確なビットレートが定義されています。1/1.001 の係数は、SMPTE 292 がフレームレート 59.94 Hz、29.97 Hz、および 23.98 Hz のビデオ形式をサポートできるようにするために用意されており、既存のNTSCシステムとの上位互換性があります。この規格の 1.485 Gbit/s バージョンは、60 Hz、50 Hz、30 Hz、25 Hz、および 24 Hz など、広く使用されている他のフレームレートをサポートします。

この規格では、1080P アプリケーションで 50/60 フレーム/秒の 3 Gbit/s の公称ビットレートも定義されています。このバージョンのインターフェイスは使用されていません (商用実装もされていません)。代わりに、SMPTE 292M のデュアルリンク拡張であるSMPTE 372か、2 倍の速度で動作するSMPTE 424のいずれかが、たとえば 1080p60 アプリケーションで使用されます。

当初、電気インターフェイスと光インターフェイスの両方が SMPTE によって定義されましたが、これは、そのビットレートでの電気インターフェイスは高価または信頼性が低く、光インターフェイスが必要になるという懸念があったためです。このような懸念は現実のものとなり、光インターフェイスはほとんど使用されておらず、将来の標準改訂では廃止される可能性があります。

SMPTE 292 電気インターフェースに使用されるケーブルは、公称インピーダンスが75 Ωの同軸ケーブルです。データはNRZ形式でエンコードされ、リニア フィードバック シフト レジスタを使用してデータをスクランブルし、インターフェース上に 0 または 1 の長い文字列が存在する可能性を減らします。インターフェースは自己クロッキングです。フレーミングは、特別な同期パターンを検出することによって行われます。このパターンは、(スクランブルされていない) シリアル デジタル信号上に、20 個の 1 の後に 40 個の 0 が続くシーケンスとして表示されます。このビット パターンは、データ ペイロード内の他の場所では有効ではありません。

SMPTE 292 デジタル インターフェイスは、ケーブル長が 100 m 以上の場合 (リピータを使用せずに) 信頼性が高いことが知られています。

SMPTE 274、SMPTE 296 、および他のいくつかの標準で定義されている対応する並列データ形式は20 ビット標準であるため、SMPTE 292M は 20 ビットのワード サイズを使用します。各 20 ビット ワードは、2 つの論理 (並列) データ チャネルからの 2 つの 10 ビット データで構成されます。1 つ (「Y」) は輝度ビデオ サンプルをエンコードし、もう 1 つ (「C」) は色情報をエンコードします。C チャネルはさらに、Cr (「赤色差」チャネル) と Cb (「青色差」チャネル) と呼ばれる 2 つの半帯域幅チャネルに時間多重化されます。Y チャネルの公称データ レートは 75 Mwords/秒 (1.5 Gbit/秒を 20 で割った値) で、2 つの色差チャネルの公称データ レートはそれぞれ 37.5 Mwords/秒です。

ビデオ ペイロード (および補助データ ペイロード) では、4 から 1019 (16 進数で 004 から 3FB) までの範囲の任意の 10 ビット ワードを使用できます。0 から 3 および 1020 から 1023 (3FC - 3FF) の値は予約されており、ペイロードのどこにも出現しません。これらの予約語には、同期パケット用と補助データ ヘッダー用の 2 つの目的があります。

同期パケットは、各ラインの最初のアクティブ サンプルの直前、および最後のアクティブ サンプルの直後 (水平ブランキング領域の開始前) に発生します。同期パケットは 4 つの 10 ビット ワードで構成されます。最初の 3 つのワードは常に同じ (0x3FF、0、0) で、4 番目のワードは 3 つのフラグ ビットとエラー訂正コードで構成されます。結果として、8 つの異なる同期パケットが考えられます。

同期パケットは、Y データ ストリームと C データ ストリームの両方で同時に発生する 必要があります。

4 番目のワードにあるフラグ ビットは、H、F、および V と呼ばれます。H ビットは水平ブランキングの開始を示します。水平ブランキング領域の直前の同期ビットでは、H が 1 に設定されている必要があります。このようなパケットは、一般にアクティブ ビデオの終了パケットまたはEAVパケットと呼ばれます。同様に、アクティブ ビデオの開始直前に現れるパケットでは、H が 0 に設定されています。これは、アクティブ ビデオの開始パケットまたはSAVパケットです。

同様に、V ビットは垂直ブランキング領域の開始を示すために使用されます。V=1 の EAV パケットは、次のライン (ラインは EAV を開始するとみなされます) が垂直間隔の一部であることを示します。V=0 の EAV パケットは、次のラインがアクティブ画像の一部であることを示します。

F ビットは、インターレースおよびプログレッシブ セグメント フレーム形式で使用され、ラインが最初のフィールド (またはセグメント) からのものか、2 番目のフィールド (またはセグメント) からのものかを示します。プログレッシブ スキャン形式では、F ビットは常にゼロに設定されます。

同期パケットが 2 つのデータ ストリーム (Y と C) で並行して発生するという事実を除けば、その動作は、SDTVで一般的に使用されるデジタル インターフェイスであるCCIR 601およびSMPTE 259で定義されているパケット タイプと実質的に同一です。

さらなる堅牢性を提供するために、EAV パケット (SAV パケットは除く) の直後の 4 つのサンプルには、巡回冗長検査フィールドと行数インジケータが含まれています。CRC フィールドは、前の行の CRC を提供し (CRC は Y ストリームと C ストリームに対して個別に計算されます)、インターフェイスのビット エラーを検出するために使用できます。行数フィールドは、現在の行の行番号を示します。

SMPTE 259と同様に、SMPTE 292 は 補助データ用のSMPTE 291標準をサポートしています。補助データは、シリアル デジタル信号内の非ビデオ ペイロードの標準化されたトランスポートとして提供され、埋め込みオーディオ、クローズド キャプション、タイムコード、およびその他の種類のメタデータなどに使用されます。補助データは、0、3FF、3FF (同期パケット ヘッダーの反対) で構成される 3 ワード パケットで示され、その後に 2 ワードの識別コード、データ カウント ワード (ペイロードの 0 - 255 ワードを示す)、実際のペイロード、および 1 ワードのチェックサムが続きます。ヘッダーでの使用以外では、ビデオ ペイロードに禁止されているコードは、補助データ ペイロードにも禁止されています。

ビデオのアクティブ部分では、データ ワードは各ビデオ コンポーネントの信号レベルに対応します。輝度 (Y) チャネルは、信号レベル 0 mV にコードワード 64 (16 進数の 40) が割り当てられ、700 ミリボルト (フル スケール) にコードワード 940 (3AC) が割り当てられるように定義されています。彩度チャネルでは、0 mV にコードワード 512 (16 進数の 200)、-350mV にコードワード 64 (0x40)、+350mV にコードワード 960 (3C0) が割り当てられます。輝度チャネルと彩度チャネルのスケーリングは同じではないことに注意してください。これらの範囲の最小値と最大値は、推奨される信号制限を表しますが、ビデオ ペイロードはこれらの範囲外になる場合があります (予約済みのコードワード 0 - 3 および 1020 - 1023 がビデオ ペイロードに使用されない場合)。

補助データに使用されない垂直および水平ブランキング領域の部分については、輝度サンプルにコード ワード 64 (16 進数 40) を割り当て、彩度サンプルにコード ワード 512 (16 進数 200) を割り当てることをお勧めします。これらは両方とも 0 mV に相当します。インターフェイスを壊すことなくアナログ垂直間隔情報 (垂直間隔タイムコードや垂直間隔テスト信号など) をエンコードすることは許可されていますが、このような使用法は非標準です (メタデータを伝送するには補助データが推奨される手段です)。ただし、アナログ同期信号とバースト信号をデジタルに変換することは推奨されません。また、デジタル インターフェイスではどちらも必要ありません。

2013年7月31日、SMPTEが全米テレビ芸術科学アカデミーから2013年度の技術・工学エミー賞を受賞したことが発表されました。この栄誉は、SMPTE 292の開発、標準化、製品化に関する同協会の取り組みが認められたものです。^[1]

• 映画テレビ技術者協会: SMPTE 274M-2005: 複数の画像レートの画像サンプル構造、デジタル表現、およびデジタルタイミング参照シーケンス
• 映画テレビ技術者協会: SMPTE 292M-1998: 高精細テレビ用ビットシリアル デジタル インターフェイス
• 映画テレビ技術者協会: SMPTE 291M-1998: 補助データ パケットとスペースのフォーマット
• 映画テレビ技術者協会: SMPTE 372M-2002: 1920 x 1080 画像ラスター用デュアル リンク 292M インターフェイス