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SMPTE ST 2110-20:傳遞像素(轉載)

  • 詳細介紹

           本文為新頒布的關于基于IP網的基本媒體流的SMPTE標準介紹系列文章之一,主要介紹視頻傳輸,特別是將取代不壓縮SDI信號的包格式。

    不壓縮有效視頻

           SMPTE ST 2110-20的完整名稱是“有管理的IP網絡上的專業媒體:不壓縮有效視頻”,這很好地指出了標準內包含的內容。明確地說,就是傳輸不壓縮視頻圖像(就像SDI),但只是傳輸構成每個視頻幀“有效”部分的數據。換句話說,構成傳給觀眾的圖像之圖像樣本(也稱為像素)在此新的IP視頻格式內傳輸。

      這種方式顯著減少呈現每幀視頻所需的數據量。例如,一個使用1.483 Gb/sSDI信號的59.97 Hz 720p視頻信號可以低于1.18Gb/s的數據率,作為一個IP數據包流傳輸,減少20%。

      不過,此方式有副作用,包括消除常被用于嵌入音頻信號的HANC(行輔助數據)間隔以及消除常用于傳輸如時間碼、格式描述、廣告觸發、字幕和其它許多有用信息的VANC(垂直輔助數據)間隔。音頻及其它非視頻數據類型作為在ST 2110系列的其它部分中定義的單獨IP流被傳輸。

      為避免浪費帶寬,來自相鄰像素的數據樣本被直接相互打包,沒有交織的報頭信息。此打包通過使用尺寸和數據布局非常依賴于正被傳輸的某種視頻格式的像素組組織。ST 2110-20內的表定義很多種可被傳輸的不同的視頻取樣格式,包括大部分(如果不是全部)被用于專業視頻制作的格式,如RGB、Y’C’BC’R、ICTCP、XYZ、視頻關鍵字等格式。由于像素組大小隨每個樣本的位數和色彩子取樣格式(4:2:2、4:2:0等)變化,每種允許的格式在此文件內都有規定。

      為實現互操作性,每個像素組內各個色彩樣本的次序也有規定。例如,4:2:210比特視頻(正常的HD-SDI)像素組長為5字節(40比特),包含4個代表兩個C’B Y0’ C’R Y1’次序的像素的10比特樣本。最多286個這樣的像素組可放入一個標準的UDP數據報,承載572個像素。其它取樣格式將有不同數量的像素組和每數據報像素。

      以不到一千字定義圖像ST 2110-20文件其余大部分專用于定義被傳輸的視頻信號之準確格式。RFC4566中規定的會話描述協議為此信息提供一個機器可讀的布局。

     

      為使視頻格式被完全定義,需要規定許多不同的參數。圖1列出了ST 2110-20要求的參數和幾個僅被用于某些場合的參數。圖1最后一列顯示每個列出的參數對一個SDP(會話描述協議)定義的以27.97fps運行的隔行掃描1920x1080視頻信號(被北美和日本很多廣播公司采用)的所取的值。要注意的是,其它非必需的參數也在ST 2110-20內被定義,如針對非方形像素幅型比(用于標清視頻)的PAR以及針對不同于標準的1460字節尺寸的UDP數據報的MAXUDP。

      每個RTP數據報可能包含最多3個取樣行數據報頭,各自描述一個取樣行數據段。每個報頭指示圖像行(即視頻行)數量和SRD段內第一像素的水平偏移。利用此信息,接收設備能夠重新裝配多個數據報,組成一個完整視頻幀。注意每個圖像(視頻幀)的第一行為0行號,這與用于SDI視頻信號內行的編號方案不同。在SDI和ST 2110-20行編號之間轉換時必須注意。

    正確的圖像

           ST 2110-20內定義的完整視頻格式規范的一個好處是消除在很多行業文件里面普遍存在的歧義。例如,不用太多的搜索就能找到某些列為“1080i59.94”設備及其它列為“1080i/29.97”設備的規格表,有時這些設備來自一家廠家!有了每一個視頻信號所需的一整批SDP,獲得正確的圖像將變得更容易。


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