시리얼 디지털 인터페이스

시리얼 디지털 인터페이스(serial digital interface, SDI)는 SMPTE가 1989년 최초로 표준화한 디지털 비디오 인터페이스의 일종이다. 예를 들어, ITU-R BT.656과 SMPTE 259M은 방송 등급의 영상에 쓰이는 디지털 영상 인터페이스를 정의한다. 관련 표준인 HD-SDI(high-definition serial digital interface)는 SMPTE 292M에 표준화되어 있으며 초당 1.485 기가비트의 데이터 전송 속도를 제공한다.

HD, UHD 이상의 늘어나는 영상 해상도, 프레임 레이트, 스테레오스코픽 (3차원) 영상, 색 깊이를 지원하기 위해 추가적인 SDI 표준들이 도입되었다. 듀얼 링크 HD-SDI는 SMPTE 292M 링크 쌍을 이루며, 1998년 SMPTE 372M에 의해 표준화되어 있다. 디지털 시네마나 HDTV 1080P처럼 표준 HDTV가 제공하는 것 이상의 해상도와 충실도를 요구하는 응용 부문에 사용되는 2.970 Gbit/s의 인터페이스를 제공한다. 3G-SDI (SMPTE 424M에 의해 표준화됨)는 듀얼 링크 HD-SDI를 대체하며 하나의 2.970 Gbit/s 직렬 링크를 이룬다. 6G-SDI, 12G-SDI 표준은 2015년 3월 19일에 출시되었다.

이러한 표준들은 텔레비전 시설 내에서 압축되지 않고 암호화되지 않은 디지털 비디오 신호(선택적으로 내장된 오디오 및 시간 코드 포함)를 전송하는 데 사용된다. 패킷화된 데이터에도 사용될 수 있다. SDI는 레코더, 모니터, PC 및 비전 믹서와 같은 다양한 장비를 함께 연결하는 데 사용된다. 사양의 동축류는 길이가 다양하지만 일반적으로 300미터(980피트) 미만이다. 297M과 같은 사양의 광섬유 변형은 최대 광섬유 길이 또는 리피터에 의해서만 제한되는 장거리 전송을 허용한다. SDI 및 HD-SDI는 일반적으로 전문 비디오 장비에서만 사용할 수 있다. 다양한 라이선스 계약이 SDI와 같은 암호화되지 않은 디지털 인터페이스의 사용을 제한하여 소비자 장비에서의 사용을 금지하기 때문이다. 몇몇 전문 비디오 및 HD 비디오 지원 DSLR 카메라와 모든 비압축 비디오 지원 소비자 카메라는 흔히 클린 HDMI라고 불리는 HDMI 인터페이스를 사용한다. 기존 DVD 플레이어 및 기타 장치를 위한 다양한 모드 키트가 있으며 이를 통해 사용자는 이러한 장치에 SDI를 추가할 수 있다.

전기 인터페이스 
다양한 시리얼 디지털 인터페이스 표준은 모두 공칭 임피던스가 75옴인 BNC 커넥터가 있는 동축 케이블(하나 이상)을 사용한다. 이는 아날로그 비디오 설정에 사용되는 것과 동일한 유형의 케이블이므로 잠재적으로 업그레이드가 더 쉽다(더 높은 비트 전송률에서 장기간 실행하려면 더 높은 품질의 케이블이 필요할 수 있음). 소스에서 지정된 신호 진폭은 800mV(±10%) 피크 대 피크이다. 감쇠로 인해 수신기에서 훨씬 낮은 전압이 측정될 수 있다. 수신기에서 이퀄라이제이션을 사용하면 리피터를 사용하지 않고도 300미터(980피트)에 걸쳐 270Mbit/s SDI를 전송할 수 있지만 더 짧은 길이가 선호된다. HD 비트 전송률은 최대 실행 길이가 더 짧으며 일반적으로 100미터(330피트)이다.

압축되지 않은 디지털 컴포넌트 신호가 전송된다. 데이터는 NRZI 형식으로 인코딩되며 선형 피드백 시프트 레지스터를 사용하여 데이터를 스크램블하여 0 또는 1의 긴 문자열이 인터페이스에 나타날 가능성을 줄인다. 인터페이스는 자체 동기화 및 자체 클럭킹이다. 프레이밍은 (스크램블되지 않은) 직렬 디지털 신호에 10개의 1과 20개의 0(HD에서는 20개의 1과 40개의 0이 뒤따름)의 시퀀스로 나타나는 특수 동기화 패턴을 감지하여 수행된다. 이 비트 패턴은 데이터 페이로드 내의 다른 곳에서는 유효하지 않다.

표준 

* 워킹 그룹 32NF-70은 초당 24기가비트의 SDI를 위한 표준 ST-2083을 개발 중이다.

비트레이트 
시리얼 디지털 비디오 신호에는 여러 비트 전송률이 사용된다.

SMPTE 259M에 정의된 표준 정의 애플리케이션의 경우 가능한 비트 전송률은 270Mbit/s, 360Mbit/s, 143Mbit/s 및 177Mbit/s이다. 270Mbit/s가 가장 일반적으로 사용된다. 하지만 360Mbit/s 인터페이스(와이드스크린 표준 정의에 사용됨)가 때때로 발생한다. 143 및 177 Mbit/s 인터페이스는 복합 인코딩(NTSC 또는 PAL) 비디오를 디지털 방식으로 전송하기 위해 고안되었으며 현재는 구식으로 간주된다.
고급 정의 애플리케이션(주로 525P)의 경우 여러 개의 540Mbit/s 인터페이스가 정의되어 있으며 듀얼 링크 270Mbit/s 인터페이스에 대한 인터페이스 표준도 있다. 이러한 경우는 거의 발생하지 않는다.
HDTV 애플리케이션의 경우 시리얼 디지털 인터페이스는 SMPTE 292M에 의해 정의된다. 1.485Gbit/s 및 1.485/1.001Gbit/s의 두 가지 비트 전송률이 정의된다. SMPTE 292M이 기존 NTSC 시스템과 호환되도록 59.94Hz, 29.97Hz 및 23.98Hz의 프레임 속도로 비디오 형식을 지원할 수 있도록 1/1.001의 요소가 제공된다. 1.485Gbit/s 버전의 표준은 60Hz, 50Hz, 30Hz, 25Hz 및 24Hz를 포함하여 널리 사용되는 다른 프레임 속도를 지원한다. 1.5Gbit/s의 공칭 비트 전송률을 사용하는 것으로 두 표준을 집합적으로 참조하는 것이 일반적이다.
HD-SDI 인터페이스가 제공할 수 있는 것보다 더 높은 해상도, 프레임 속도 또는 색상 충실도를 요구하는 초고화질 애플리케이션의 경우 SMPTE 372M 표준은 듀얼 링크 인터페이스를 정의한다. 이름에서 알 수 있듯이 이 인터페이스는 병렬로 작동하는 두 개의 SMPTE 292M 상호 연결로 구성된다. 특히, 듀얼 링크 인터페이스는 60Hz, 59.94Hz, 50Hz의 프레임 레이트에서 10비트, 4:2:2, 1080P 형식은 물론 12비트 색 심도, RGB 인코딩 및 4:4:4 색 샘플링을 지원한다.
공칭 3 Gbit/s 인터페이스(보다 정확하게는 2.97 Gbit/s, 일반적으로 "3 gig"라고 함)는 2006년에 SMPTE에 의해 424M으로 표준화되었다. 2012년에 SMPTE ST 424:2012로 개정되었으며, 다음을 모두 지원한다. 듀얼 1.485 Gbit/s 인터페이스에서 지원되는 기능이지만 두 개가 아닌 하나의 케이블만 필요하다.

표준 
 Society of Motion Picture and Television Engineers: SMPTE 274M-2005: Image Sample Structure, Digital Representation and Digital Timing Reference Sequences for Multiple Picture Rates
 Society of Motion Picture and Television Engineers: SMPTE 292M-1998: Bit-Serial Digital Interface for High Definition Television
 Society of Motion Picture and Television Engineers: SMPTE 291M-1998: Ancillary Data Packet and Space Formatting
 Society of Motion Picture and Television Engineers: SMPTE 372M-2002: Dual Link 292M Interface for 1920 x 1080 Picture Raster

각주

외부 링크 
  Standards of SMPTE 
  HDcctv Alliance (Security organization supporting SDI for security surveillance)

영상 기술
방송공학
텔레비전 용어
텔레비전 기술
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디지털 디스플레이 단자