SMPTE ST 2110-20：請傳遞像素

韋斯·辛普森

本文為新頒布的關于基于IP網(wǎng)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(wǎng)絡上的專業(yè)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(shù)據(jù)。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(xiàn)每幀視頻所需的數(shù)據(jù)量。例如，一個使用1.483 Gb/s SDI信號的59.97 Hz 720p視頻信號可以低于1.18Gb/s的數(shù)據(jù)率，作為一個IP數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)）間隔以及消除常用于傳輸如時間碼、格式描述、廣告觸發(fā)、字幕和其它許多有用信息的VANC（垂直輔助數(shù)據(jù)）間隔。音頻及其它非視頻數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)布局非常依賴于正被傳輸?shù)哪撤N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?shù)牟煌囊曨l取樣格式，包括大部分（如果不是全部）被用于專業(yè)視頻制作的格式，如RGB、YCBCR、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(shù)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(guī)定。

為實現(xiàn)互操作性，每個像素組內各個色彩樣本的次序也有規(guī)定。例如，4：2：2 10比特視頻（正常的HD-SDI）像素組長為5字節(jié)（40比特），包含4個代表兩個CB Y0 CR 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(shù)據(jù)報，承載572個像素。其它取樣格式將有不同數(shù)量的像素組和每數(shù)據(jù)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?shù)囊曨l信號之準確格式。RFC 4566中規(guī)定的會話描述協(xié)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(guī)定許多不同的參數(shù)。圖1列出了ST 2110-20要求的參數(shù)和幾個僅被用于某些場合的參數(shù)。圖1最后一列顯示每個列出的參數(shù)對一個SDP（會話描述協(xié)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(shù)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(jié)尺寸的UDP數(shù)據(jù)報的MAXUDP。

每個RTP數(shù)據(jù)報可能包含最多3個取樣行數(shù)據(jù)報頭，各自描述一個取樣行數(shù)據(jù)段。每個報頭指示圖像行（即視頻行）數(shù)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(shù)據(jù)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(guī)范的一個好處是消除在很多行業(yè)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(guī)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。B&P;