HD-SDI回家
    HD-SDI是在专业高清环境中对非压缩高清视频进行传输的1.5 Gbps调整链路。自从1996年它就已经获得了广泛的应用，并且利用RG-6型视频同轴电缆以合适的成本在中等距离上实现了高清连接和传输。它由SMPTE(运动图像和电视工程师协会)292M定义，并在2006年底刚经过一次修正。其技术数据本质上是相同的，但是，该标准与其它SMPTE标准的关系现在由新发布的一种方法来阐明。
    现在，讨论HD-SDI是为了向你介绍一些它的变化。随着该行业遭遇对更高色彩深度和扩大传输带宽的需求，这些变化正呈现新的意义。数字影院行业非常明白HD-SDI的新特色，在一些应用中，用它的各种变化来把海量的数据注入数字影院的数字电影机。
    SMPTE 292M所描述的1.485Gbps串行数字接口能够支持采样格式为4:2:2的高清10比特、1024级分量视频。这种具有亮度通道的数字分量视频在74.250MHz的采样频率(4:2:2中的4)下具有全带宽，与此同时，两个色差通道以37.125MHz的一半的采样频率(4:2:2中的2)工作就足够了。这种格式足以传输高清电视。然而，其稳定性和简单性迫使数字影院需要更高的带宽，并且另外采用像12比特、4096级信号格式，刷新率大于每秒30帧，图像格式更大。
    比特越多越好
    SMPTE利用SMPTE 372M满足了这个需求，它所描述的HD-SDI的双链路应用能够传输4:4:4的分量视频；即两条同轴电缆支持独立的,但是同等的接口，对于2.970 Gbps的总带宽，每条电缆的带宽为1.485 Gbps。这种改变支持分量视频和10比特和12比特的RGB源以及一个“alpha”通道。“alpha”通道提供对色度键控和背景“clipping matte”的支持。当存在“alpha”通道时，采样结构指的是：4:4:4:4。SMPTE 372M在两个通道之间展开图像信息以分布到数据有效载荷。奇数编号的行映射为行A，耦数编号的行映射为行B。表1给出了相对于可用帧速率的4:2:2、4:4:4和4:4:4:4数据。
    像数字影院这样的应用需要非压缩的12比特4:4:4结构；这意味着每一个通道都是全带宽的RGB或具有每种色彩12比特深度的分量格式。根据表1，有各种各样的帧速率可能被考虑，但是，数字影院通常采用所列的24帧逐行模式，以便保持影片的观看效果。因为这种标准是最初HD-SDI格式SMPTE 292M的扩展，其通用性被用于一些数字影院的接口安装之中；尽管此时数字影院的基础设施仍然处于相当大的发展和变化之下。
    表1：SMPTE 372M-2002的源信号格式。

信号格式采样结构/像素深度	帧/场速率
4:2:2(Y’C’BC’R)/10比特	60,60/1.001和50逐行
4:4:4(R’G’B’)，4:4:4(R’G’B’+A)/10比特	30，30/1.001，25，24和24/1.001逐行，PsF     60，60/1.001和50场隔行
4:4:4(R’G’B’)/12比特
4:4:4(Y’C’BC’R)/ 4:4:4:4(Y’C’BC’R+A)10比特
4:4:4(R’G’B’)/12比特
4:2:2(R’G’B’)/12比特

    SMPTE动态二重唱：424M和425M
    双链路HD-SDI肯定是一大进步，但是，它要求接口器件能够管理信号传输通过两条不同的电缆路径过程中可能出现的一定量的时序偏移。为了防止时序偏差的进一步增加，沿着电缆长度把它们尽可能靠近是必需的。在源端的信号时序差必须不容许超过40ns。如果我们能够在一条电缆上管理两条数据流，那不是更好吗？
    SMPTE 424M和425M就是那样做的。两种标准所描述的新3 Gbps HD-SDI常常被称为“双速率”。SMPTE 424M描述物理接口，而SMPTE 425M详细描述了图像格式的映射。只要把424M当成在一根电缆上的两个交替的常规10比特HD-SDI数据流或时分复用的数据流就可以了。为了跟两条独立的HD-SDI流一样发送相同的信息，时钟速率被简单地翻番。这种安排被称为在424M之内的一个“虚拟接口”。利用BNC连接器通过75欧姆RG-6类同轴电缆实现的连接性以及损耗预算跟用于标准HD-SDI的原始SMPTE 292M是一样的。唯一的差异在于：我们对电缆损耗的-20dB计算的半时钟速率点从743 MHz提高为1.485 GHz。本质上，对于相同的电缆和相同的距离，损耗大约增加一倍；或者，我们能把信号传输到一半远的地方。
    在SMPTE 425M标准中，10比特和12比特这两种信号都被映射到3 Gbps数据流之中。表2总结了在这种双速率标准中所处理的图像格式的范围。映射结构支持从4:2:2 10比特分量到4:4:4 12比特分量及RGB的各种速率。增加比特深度就可以改善图像的动态范围。
    视频消隐重复利用
    你可以回忆过去就SMPTE 348M传输版，称为高清串行数字传输接口(HD-SDTI)，在HD-SDI文章中进行的一些讨论。HD-SDTI以1.5Gbps的速率被连接用于通用目的数据传输。在新发布的SMPTE 292M中，路线图显示这种传输接口通过SMPTE 291M被分为一类，它在2006年也做了修正，其中，描述了如何格式化数据以用于在所有电视串行数据标准中提供的辅助数据空间之内。辅助空间就是时间间隔，过去贡献给了模拟电视系统中的水平和垂直消隐。因为水平和垂直同步时序占用大约20%的总时序分配，重新利用这种有价值的时隙，就容许在HD-SDI或HD-SDTI之中传输大量的附加数据。
    SMPTE 349M把传输概念带回到用于对525和625线视频提供支持的标清制作环境之中。为了把标清数据重新打包到HD-SDI传输空间之中，要提供各种指令。进一步说，这种标准设置用于传输各种各样的视频数据的结构，包括MPEG-2编码视频。
    新功能：“什么种类的HD-M-I？”
    头条新闻就是HDMI 1.3版本终于发布了，随同发布的是一种附加的更小、更灵巧的连接器，以及色彩深度从不足取的16,777,216种色彩增加到68,719,476,736种色彩，也就是，68.7千兆种色彩。你能想象转换到HDMI 2.0将会有多么大的飞跃吗？让我们欢迎千兆色彩时代的到来吧！
    表2：SMPTE 425M的源图像格式关系

映射结构	参考SMPTE标准	图像格式	信号格式采样率/像素深度	帧/场速率
1	274M	1920×1080	4:2:2(Y’C’BC’R)/10比特	60,60/1.001和50逐行
2	296M	1280×720	4:4:4 (R’G’B’)，4:4:4:4 (R’G’B’+A) /10比特	60,60/1.001和50逐行   30，30/1.001，25，24和24/1.001逐行
			4:4:4 (Y’C’BC’R)/ 4:4:4:4 (Y’C’BC’R+A)10比特
	274M	1920×1080	4:4:4 (R’G’B’)，4:4:4:4 (R’G’B’+A) /10比特	60,60/1.001和50隔行   30，30/1.001，25，24和24/1.001逐行
			4:4:4 (Y’C’BC’R)/ 4:4:4:4 (Y’C’BC’R+A)10比特
3	274M	1920×1080	4:4:4(R’G’B’)/12比特	60，60/1.001和50场隔行 30，30/1.001，25，24和24/1.001逐行
			4:4:4(Y’C’BC’R)12比特
4	274M	1920×1080	4:2:2(Y’C’BC’R)/12比特	30，30/1.001，25，24和24/1.001逐行 60，60/1.001和50场隔行

    我对此感觉良好。如果我们有能够显示所有颜色的显示器，我的感觉会更好，但是，这个话题留待其它时间讨论。至少，我们知道我们能采集各种色彩，给它们分配一个数字，然后，把这些数字存储在大容量硬盘中供将来使用。这是一种低温色彩存储方法，比喻来说，将来的一天要由LED及激光来解冻。的确，过去的好日子仍将到来。
    下面的总结列表给出了HDMI 1.3版本所提供的新功能当中突出的功能，大多数消费者最可能注意到的功能就是提高了色彩深度并缩小了连接器的尺寸。新的微型连接器最近用于一些摄像机上，作为直接连接到你的家用HDTV系统的新接口。像USB一样，具有这种新型物理接口的各种设备将提供一条电缆，其中，一端具有标准HDMI连接器，另一端具有新的微型HDMI连接器，从而便于实现到显示系统的数字连接。
    HDMI 1.3版本的功能列表
    * 更高速度：从165MHz到340MHz (4.95 Gbps到10.2 Gbps)；
    * 更深色彩：对于RGB和YCBCR是24、30、36、48 比特深度)；
    * 分辨率范围提高；
    * 帧速率进一步提高到120Hz；
    * 新的无损耗的音频格式；
    * 自动音/视频口形同步；
    * 用于小型电子设备如摄像机的微型连接器；
    * 更宽的色彩空间：正如在IEC61966-2-4中描述的xvYCC
    * 具有两类互连电缆；
    不太引人注意但重要的功能是接口速度更高，从4.95Gbps提高到了10.2Gbps，从而支持更高的目力分辨率以及无损音频格式，如Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio。提供三维观看性能的系统长期以来就使用120Hz的刷新率，因此，现在要支持。
    在视听社会中，我们应该注意自动音频/视频口形同步功能。我们通常不会谈论口形同步功能，但是，在每一个高端视听系统设计中，其优势是不为人知的。通常情况下，在大多数缩放和交换系统中，数据处理过程会给视频信号带来极大的延迟。如果附加的缩放出现在显示器以及外部，那么，影响就是复合的。许多视频处理器为了消除这种延迟而控制或内建补偿，但是，取决于视听系统的设计，口形同步误差可能会悄然混入。
    像素打包101
    让我们更深入地讨论分辨率更高且色彩深度更深所带来的好处。传输速率比以前稍微增加一倍的情况下，HDMI 1.3版本扩大了对高分辨率逐行扫描速率以及更大色彩深度的支持。在美国消费电子协会文件CEA-861-D中，全面覆盖了所支持的速率的列表。例如，常规的单链路HDMI或DVI以24比特每像素(bpp)支持1920x1080逐行扫描高分辨率视频。24bpp意味着三个色彩通道(R,G,B)中的每一个都被分配了8比特，或256级。如果我们把256乘以3的幂，我们就可以实现1.67种色彩。为了实现任何更大的色彩深度数值，必须传输更多的像素信息。
    深色彩的规则
    * 对深度色彩模式的支持是可选的；
    * 只有HDMI 1.3版本支持深度色彩；
    * 30、36和48bpp都是深度色彩模式；
    * 各种设备通过E-EDID接口发现像素深度的支持；
    * 一台设备的故障会指出各个打包像素开始24比特模式；
    * 总是支持RGB 4:4:4深度色彩；
    * 可选支持YCBCR 4:4:4 深度色彩；
    * YCBCR 4:2:2不支持深度色彩；
    HDMI 1.3版本规范的第6章描述了提高时钟速率并对像素打包以实现数据吞吐量进一步提高的目的。你考虑一下就会明白，在现有以165MHz工作的接口上支持24bpp是简单的。新的接口速度至少要快两倍，因此，为340MHz，以支持高达48bpp的比特像素。随着时钟速率的提高，1.3版本给出隔行细节，它支持顺序分隔、打包和多余像素信息的移动，保证每个新像素深度(30,36,48)超过标准的24。
    色彩空间—“最终的前线”
    色彩深度和色彩空间不是相同的概念。色彩深度指的是划分一定范围的色彩的方法，例如，把红色通道划分为较小的逐渐变化的增量，以便在显示设备上获得更为平滑的渐变的色调外观。
 
    图1：扩展的xvYCC色度空间与sRGB色度空间的概念表达的比较。
    色彩空间描述的是在人类视觉范围内的、一个系统能再现的整个色彩范围。人类能够看到的色彩比现有的视觉显示系统能显示给我们的要多，因此，对于更大色彩空间和显示它的能力的追求仍在继续。HDMI 1.3版本在那个方向上采取了一种新的步骤，被称为xvYCC，或扩展全域YCC色彩空间。IEC 61966-2-4为视频应用定义了这种色彩空间。IEC标准把xvYCC描述为ITU-R BT709-5的扩展，但是，更宽地延伸了该标准的整个范围。这个概念在图1中做了描述，其中，色彩空间的外部边界“楔”表示人类视觉能力的极限；对于给定的色彩空间来说，三角形表示由三原色红、绿、蓝的三色数值所定义的一个区域内的可用色彩。三角形越大，所感到的色彩就越生动。要注意，HDTV (ITU-R 709)色彩空间、计算机应用中使用的sRGB色彩空间以及由大多数基于JPEG的数码相机所使用的色彩空间都是相同的色彩空间。这意味着在sRGB空间中的图像将直接与能够显示HDTV空间的显示设备的色彩空间匹配。
    了解物理层规范
    HDMI 1.3规范的第4章定义了物理层或连接器及电缆接口。在连接器部分，目前有三类：A、B和C。A类是已获得广泛应用的19针版本。B类是不太知名的29针双链路连接器。C类是用于便携式设备的新的紧凑型19针版本，如图2所示，其外形尺寸比A类大约小33%。在HDMI 1.3规范中的表4-13列出了A类和C类之间的针排列，为了优化C类连接器的设计，它们并不是针对针兼容的。一些新型的数字摄像机采用C类连接器，以便用户把它直接插入到配备HDMI的显示器之中，直接显示高品质的数字RGB或YCBCR视频。
 
图2：A类(左)和新的C类(右)连接器之间的相对尺寸比较。C类大约小33%。
    接口电缆一直以来都给人模糊不清的感觉。在此，我们需要明白的第一件事情是：HDMI规范仅仅向我们提供了功能接口的电气性能要求，它没有规定电缆设计或最大电缆长度。为了解决传输距离问题，除了自己的灵活性之外，每一个人都可利用原始电缆材料和有源电子。然而，HDMI 1.3版本建立了两类，称为类1和类2的电缆组装规范。这些类的名称与用于网络电缆的相同的术语没有任何关系。
    版本1.3概要逐条说明了两类电缆的设计和测试要求，其中，类1电缆支持的HDMI时钟频率高达74.25MHz，类2电缆支持贯穿340MHz的整个规范。那么，这对我们意味着什么？CEA-861伴随标准的表4列出了所有支持的分辨率速率以及HDMI所需要的相应的时钟速率。所有电视视频速率，包括在每秒30帧或低于24bpp以下色彩深度运行的、贯穿1080i和1080p的标清和高清视频，都由74.25MHz时钟速率提供服务。这意味着更廉价的现有类1电缆将是足够的。为了实现任何深度色彩速率，更高性能的电缆是必需的。
    要在两类电缆之间作出选择，电缆设计工程师可以借助于衰减极限图和眼图模遮板这些工具。显然，因为电缆长度不能依赖于规范，我们高度依赖于电缆制造商，以精确地设计、测试和标注适用于所出售的给定长度的电缆组件。尽管长度短的特殊电缆类型可能满足类2电缆的要求，但是，它并不意味着较长版本的相同的电缆类型将满足类2的要求。随着电缆长度的增加，我们都知道衰减快速地影响极限性能。对于关键的应用，A/V设计工程师应该预先测试电缆，而不要管它的类标注。
    光阴似箭—定期文件
    当然，有定期发布的文件。尽管从HD-SDI领域扩展到HDMI 1.3版本的新标准是一瞬间的事情，本文锁定一小段时间，在那里就新的标准展开讨论，但是，梦想着将来在商店中可能出现的产品。从现在开始一或两年内，我将需要重新回顾这些接口主题的一些方面。哦，不要忘记从www.hdmi.org上下载免费的HDMI 1.3版本的规范，总计有276页。所有的设备都完全利用版本1.3尚需要一些时间。
    与此同时，我已经计算出我们怎样制作一条在任意合理距离内支持340 MHz和10.2Gbps数据率的电缆。因此，当我离开街道开展工作时，要注意那些新的HDMI电缆组件。不要购买贴着剥线标签的那类电缆。