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第 122 回

4K伝送のための12G-SDIとVideo over IP

和 田 雅 徳††株式会社朋栄 佐倉研究開発センター 研究開発本部 IP 開発部"12G-SDI and Video over IP for 4K Transmission" by Masanori Wada (FOR-A Co., Ltd., Chiba)
キーワード： Square Division（SQD），2 Sample Interleave（2SI），マッピング方式，SMPTE ST 2022-6，SMPTE ST 2110，SMPTE ST 2082

まえがき
映像業界は高画質化時代を迎えてい格が確立され，より魅力的な，より感の延長線上にある 12G-SDI と，IT 技動を与える映像表現の実現に向け，取術を活用した IP．それぞれの違い，特り巻く技術は日々進化しています．

徴は何なのか？ 4K，8K システムをます．4K，8K，HDR（ハイダイナ

これに伴い，映像伝送技術について検討する際に避けて通れないこの 2 つミックレンジ），広色域，HFR（ハイも大きな変化が訪れています．12G-の規格について概要を解説します．

フレームレート）など，さまざまな規

SDI と IP の出現です．従来の SDI 規格

解像度と SDI 規格の変遷

さらに，HD プログレッシブ映像

4K UHD 映像では，単純計算で 12（1920 × 1080, 59.94p/50p）では 3Gbps の伝送速度が必要です．しかし，SDI（Serial Digital Interface）は，映Gbps の伝送技術をそれぞれ確立する

4K UHD 映像が誕生した時点では，像をディジタル信号に変えて高速に伝ことで，1 本の映像を伝送するための12 Gbps で伝送可能な SDI 技術は確立送するための技術として，長らく業界1 本のケーブルという関係が成り立っされていませんでした．解像度の進化の標準規格として利用されてきましてきました．に伝送速度が追いつかなかったというた．SD（720 × 480, 59.94i/50i）はでは，HD の 4 倍の解像度となる 4Kわけです．そこで，3G-SDI の技術をSD-SDI（ 270 Mbps），HD（1920 xUHD（3480 × 2160, 59.94p/50p）活用しながら，4 本のケーブル接続に1080, 59.94i/50i または 1440 x 720,の場合はどうでしょうか？ HD プログより 4K UHD 映像を伝送することにな

59.94p/50p）ではHD-SDI（1.5 Gbps），レッシブ映像の 4 倍のデータ量となるりました．

SQD/2SI の二つのマッピング方式

して，分割した部分ごとに 3G-SDI

SDI 伝送路から交互にデータを表示ケーブルで送る方式です（図 1）．3G-

し，偶数ラインは 3 本目と 4 本目の伝SDI ケーブルを用いて映像伝送するこ送路から交互にデータを表示していく

4K UHD の伝送には，3G-SDI ケーとを前提とした初期の 4K UHD 製品

ことで，最終的に 1 枚の 4K UHD 映像

ブルを 4 本使用して伝送し表示するたは，ほとんどの製品で SQD 方式が採を描画します（図 2）．

めに，SQD（Square Division）と 2SI用されていました．一方，2SI 方式は，最終的に表示される 4K UHD 映像は（2 Sample Interleave）の 2 つのマッ

2 ピクセルをサンプルとして 1 組にし同じですが，2SI 方式の方が映像処理ピング方式があります．SQD 方式は，て伝送する方式です．奇数ラインは 2遅延の面で有利です．SQD 方式で画4K UHD 解像度を「田」の字に 4 分割

ピクセルごとに 1 本目と 2 本目の 3G-像処理を行う際には，映像情報メディア学会誌 Vol. 72, No. 2, pp. 251 〜 254（2018）（103） 251

知っておきたいキーワード

分割した映像それぞれの左上か処理ができません．2SI 方式の場合は，ら，従来の画像処理プロセスの考え方ら順番に伝送されていくため，1 枚の4 つの信号それぞれが 4K UHD 解像度を踏襲して映像処理ができ，リアルタ

画像が描き終わってからでないと画像の左上から順番に伝送が始まることかイム処理に向いています．

4K UHD映像

Sub Image 1

Sub Image 2

Sub Image 3

Sub Image 4

図 1 SQD（Square Division）方式

4K UHD映像

Sub Image 1

Sub Image 2

Sub Image 3

Sub Image 4

図 2 2SI（2 Sample Interleave）方式

12G-SDI ケーブルの登場るのは困難でした．システム構築のた

この課題に対しケーブルメーカ各社

めには 3G-SDI ケーブルと同等の 100から 12G-SDI 対応 SDI ケーブルが発売

4K 映像の登場に遅れること数年，m 以上の伝送距離の確保が必要不可欠され，3G-SDIと同様の伝送距離を実現

技術の進歩により 12G-SDI 規格がです．12G-SDI は非常に広帯域のたすることが可能になり，ようやく 4K

SMPTE ST 2082 として確立されまめ，3G-SDI までのケーブルでは伝送UHD 映像も 1 本のケーブルで伝送できした．12G-SDI に対応した部品も登距離が伸ばせなかったり，正しく伝送るようになりました．なお，12G-SDI場し，対応製品も増えました．しかし，できなかったりといった問題が発生し内を用いた 4K UHD 映像の伝送方式は機器の対応だけでは 4K 映像を伝送すてしまいます．

2SIに統一されています（図3）．

252 （104）

映像情報メディア学会誌 Vol. 72, No. 2（2018）

4K 伝送のための 12G-SDI と Video over IP

4K UHD映像
1 1 2 2 1 1 2 2
3 3 4 4 3 3 4 4
1 1 2 2 1 1 2 2
3 3 4 4 3 3 4 4Sub Image1
3G-SDI
1系統目

Data Stream1Sub Image23G-SDI
2系統目

Data Stream3

Sub Image33G-SDI
3系統目

Data Stream5

Sub Image43G-SDI
4系統目

Data Stream7

Data Stream2

Data Stream4
MUX

1 1 2 2 1 1 2 2
3 3 4 4 3 3 4 412G-SDI

Data Stream6

Data Stream8

図 3 4K UHD 2SI 映像からの 12G-SDI 出力（SMPTE ST 2082 より）

SDI 伝送を IP で実現した
SMPTE ST 2022-6

素材や機材の共用化が容易に図れるこ

ほか，音声信号，機器制御信号などのとや，システム拡張の柔軟さなどのメアンシラリデータを含めることができリットもあります．

ます．これと同様に，SMPTE ST

4K/8K の高解像度映像を伝送する

SDI 信号を IP 伝送するための規格と2022-6 でも，1 つの IP パケットの中にあたり，BNC ケーブルの本数や伝して，SMPTE（米国映画テレビ技術に音声信号とアンシラリデータを含め送距離などの課題が生じて来たことも者協会）が IP パケットを規定したもの伝送します．しかし，制作ワークフあって，映像を信号劣化なく長距離をが SMPTE ST 2022-6 です．これにローによっては，映像信号と音声信号，伝送でき，1 本のケーブルで複数の映加え，エラー訂正を規定した SMPTE

アンシラリデータを別々の IP パケッ

像や制御信号を送ることも可能な IP

ST 2022-5 と，障害が生じたときにトにしておく方が都合が良い場合もあ技術の活用が進みました．

シームレスに伝送路を切替えるためのります．さまざまなケースに応じて，回線事業者と IP 回線を契約した場合

規定 SMPTE ST 2022-7 があり，こ近年は ASPEN, AIMS, IP-VRS, NMI

は，解像度の考慮は不要となり，ファれらが SDI 非圧縮の IP 伝送をサポートなど，カプセル化の考え方の異なる IP

イル伝送や制御信号など自由度が高まする基本の規格となっています．

方式が提唱されています（図 4）．

ります．また，IP 接続された部分でのSDI 信号の伝送時には，映像信号のVideo/Audio/Meta Data
Separate Multicast IP stream

SDI over IP

VSF TR-04/AIMS/（ST2110）

ST 2022-6（Encapsulation）ST2022-6

NMI（AIMS）（Encapsulation）ST2022-6（Encapsulation）TR-03（Timing）AES67（IEEE1588）（Timing）ST2059（IEEE1588）（Audio）AES67
Video / Audio / Meta

VSF TR-03/AIMS/（ST2110）（AIMS）（AIMS）

Video

Audio

（Audio）AES67
Meta

Video
（ES）
ASPEN

SONY

Audio
（ES）

Meta
（ES）

（Evertz）（Encapsulation）NMI（Encapsulation）ASPEN（Timing）ST2059（IEEE1588）（Timing）ST2059（IEEE1588）

Video

Audio

Video（TS）

Meta

Audio
（TS）

Meta
（TS）

図 4 各 IP 方式の違い（105） 253

知っておきたいキーワード

4K 伝送のための 12G-SDI と Video over IP

各 IP 方式で共通に採用された
SMPTE ST 2110のか，制作用に利用するのかといったが低価格で実現することにより，高解目的に応じて，SMPTE ST 2022-6

像度の映像を複数取り扱いやすい環境

か SMPTE ST 2110 が使い分けられが整っていきます．

複数の IP 方式が混在するとデータのていくことになりそうです．

現状の主要な IP 製品では 10GbE をやり取りが煩雑になることから，共通

さて，現在の IP 環境は，機器コスト活用していますが，これでは 12Gbpsに利用できる IP 伝送方式としてと伝送パフォーマンスとのコストバラを必要とする 4K 映像を非圧縮で伝送

SMPTE ST 2110 が策定されました．

ンスから 10GbE が活用されています．

することができません．そのため，視この SMPTE ST 2110 は，システム

すでにインターネットのバックボーン

覚的に非圧縮と同等の画質（ビジュア

概要を記述する SMPTE ST 2110-

環境では 400GbE が実現されており，ルロスレス）を実現する軽圧縮コー

10，非圧縮ビデオを規定した SMPTE

今後 IP スイッチや IP ルータの低価格デックを併用することで，10GbE で

ST 2110-20， 音 声 を 規 定 し た化が進むにつれ，25GbE をはじめ，も 4K 伝送を実現しています．軽圧縮

SMPTE ST 2110-30 が先に承認を受

40GbE や 100GbE も活用されていく

コーデックには，ビジュアルロスレス

け，現在はアンシラリデータを規定しことになります．このように，SDI 環を実現しながら転送レートを抑えるた

た SMPTE ST 2110-40 についても策境と IP 環境の大きな違いは，時代とめに開発した intoPIX 社製 TICO や，定が進められています．今後利用されともに機器が低価格になり伝送帯域もより低遅延の伝送を目指して開発した

る IP 方式は，長距離伝送に活用する増えていくことにあります．伝送帯域

ソニー製 LLVC があります．

SDI 環境と IP 環境が混在するシステムの今後環境─今後は，その双方を活用していこにあるのか，ネットワークの障害がく段階に入りました．ネットワーク上発生したときにどうするのか，複数のにある機器を利用できるということ映像の同期をどう実現していくのか，ケーブルを接続すれば映像伝送がでは，制作スタジオや放送局という建物さまざまな機器をどう一括して制御しきる SDI 環境と，1 本のケーブルで複を超え，機器の設置場所に依存せずにていくかということも課題になってき数の映像を伝送でき，ネットワーク上利用が可能になるということでもあります．現在，自動的に機器を認識してにあるさまざまな機器を，ケーブルをます．

登録するための規格化や，映像信号同つなぎ変えることなく利用可能な IP

むすび

その時に，使用できる映像機器がど期のための規格化も進められています．

BS で 4K 実用放送が開始され，BS 左います．今後は 12G-SDI と IP の双方

旋では 8K 実用放送も始まります．地を適材適所で使い分けながら，より制

本稿では，高解像度伝送に必要とな上波放送では HD 放送が継続されます

作しやすい環境が整えられていくでる 12G-SDI と Video over IP についてが，4K 連動ネットコンテンツを見据しょう．

解説しました．2018 年は 110ﾟCS とえ，素材部分は 4K も活用され始めてわだ

和田（2017 年 10 月 30 日受付）

まさのり

雅徳 （株）朋栄取締役，佐倉研究開発センター研究開発本部 IP 開発部部長．各種プロセッサー機器，テロップ/ファイルベース/アーカイ
ブなどのシステムを開発し，現在，システムの IP化/クラウド化に従事．

キーワード募集中
この企画で解説して欲しいキーワードを会員の皆様から募集します．ホームページ（http://www.ite.or.jp）の会員の声より入力可能です．また電子メール（ite@ite.or.jp），FAX（03-3432-4675）等でも受け付けますので，是非，編集部までお寄せください．
254 （106）（編集委員会）
映像情報メディア学会誌 Vol. 72, No. 2（2018）