Вспомогательные данные

Вспомогательные данные — это данные, которые были добавлены к заданным данным и используют ту же форму транспорта. Обычными примерами являются изображения обложек для медиафайлов или потоков , или цифровые данные, добавленные к радио- или телепередачам .

Вспомогательные данные (обычно сокращенно ANC-данные ) в контексте телевизионных систем относятся к средствам, которые посредством невидеоинформации (такой как аудио , другие формы сущности и метаданные ) могут быть встроены в последовательный цифровой интерфейс . Вспомогательные данные стандартизированы SMPTE как SMPTE 291M: Ancillary Data Packet and Space Formatting .

Вспомогательные данные могут быть расположены в не-картинных частях горизонтальных строк развертки , известных как Горизонтальные ANCillary данные ( HANC ). Вспомогательные данные также могут быть расположены в не-картинных областях видеокадра , известных как Вертикальные ANCillary данные ( VANC ).

Вспомогательные пакеты данных могут располагаться в любом месте последовательного цифрового потока данных, за исключением следующих случаев:

• Они не должны располагаться на линиях, обозначенных как точки переключения (которые могут быть потеряны при переключении источников).
• Они не должны располагаться в активной области изображения.
• Они не могут пересекать пакеты TRS (тактового опорного сигнала).

Пакеты вспомогательных данных обычно делятся на два типа в зависимости от того, где они находятся: определенные типы пакетов часто ограничены тем или иным местом.

• Вспомогательные пакеты, расположенные в области горизонтального гашения (после EAV, но до SAV ), независимо от строки, называются горизонтальными вспомогательными данными , или HANC . HANC обычно используется для данных с более высокой пропускной способностью и/или для вещей, которые необходимо синхронизировать с определенной строкой; наиболее распространенным типом HANC является встроенный звук.
• Вспомогательные пакеты, расположенные в области вертикального гашения и после SAV, но до EAV, известны как вертикальные вспомогательные данные или VANC . VANC обычно используется для данных с низкой пропускной способностью или для вещей, которые нужно обновлять только с частотой по полю или по кадру. Данные субтитров и VPID обычно хранятся как VANC.

Обратите внимание, что пакеты ANC, которые лежат в пространстве данных, которое находится как в горизонтальном , так и в вертикальном интервалах, считаются HANC, а не VANC.

Пакеты VANC следует вставлять следующим образом:

• (SMPTE 334M раздел 3): Пакеты данных VANC могут появляться в любом месте между пакетами SAV и EAV TRS в любой строке от второй строки после строки, указанной для переключения, до последней строки, предшествующей активному видео, включительно. Учитывая спецификацию для точек переключения (набор RP168 рисунок 2), первыми разрешенными строками являются 12 и 275 (для систем 525 строк/59,94 Гц) или 8 и 321 (для систем 625 строк/50 Гц). Это противоречит SMPTE 125M и не учитывает требования к переносу пакетов DVITC (Digital Vertical Interval TimeCode) и индекса видео.
• (SMPTE 125M раздел 3.6.2): ​​VANC должен появляться только в строках 1-13, 15-19, 264-276 и 278-282, а строки 14 и 277 зарезервированы для данных DVITC и видеоиндекса. Это противоречит SMPTE 334M и не касается систем 625 строк/50 Гц.

Все пакеты ANC должны начинаться с начальной последовательности; для компонентных интерфейсов (единственный вид последовательного цифрового интерфейса, широко используемый сегодня) начальная последовательность — 0x000 0x3FF 0x3FF. В противном случае эта последовательность недопустима в последовательном цифровом интерфейсе. (В устаревших составных версиях SDI начальная последовательность ANC — это одно слово, 0x3FC).

Три слова следуют сразу за стартовой последовательностью в заголовке. Первое слово после стартовой последовательности — это идентификатор данных или DID , за которым следует либо вторичный идентификатор данных ( SDID ) , либо номер блока данных ( DBN ), за которым следует счетчик данных ( DC ). После слова счетчика данных идут 0–255 (включительно) слова пользовательских данных ( UDW ), за которыми следует слово контрольной суммы ( CS ).

Слово идентификатора данных (вместе с SDID, если используется) указывает тип вспомогательных данных, которым соответствует пакет. Идентификаторы данных находятся в диапазоне от 1 до 255 (FF hex), причем 0 зарезервирован. Поскольку последовательный цифровой интерфейс имеет 10-битный формат, слово DID кодируется следующим образом:

• Биты 0-7 (бит 0 — младший бит ) представляют собой необработанное значение DID.
• Бит 8 — это бит четности битов 0-7.
• Бит 9 является инверсией бита 8.

Таким образом, DID 0x61 (01100001) будет закодирован как 0x161 (0101100001), тогда как DID 0x63 (01100011) будет закодирован как 0x263 (1001100011). Обратите внимание, что эта схема кодирования гарантирует, что зарезервированные значения в последовательном цифровом интерфейсе (0-3 и 1020-1023) никогда не будут использоваться.

Если DID равен 128 (0x80) или больше, то пакет является пакетом типа 1 , и DID достаточен для идентификации типа пакета, а следующее слово является номером блока данных. Если DID меньше 128, то это пакет типа 2 , и следующие слова являются вторичным идентификатором данных; DID и SDID вместе идентифицируют тип пакета.

SDID действителен только если DID меньше 0x80. SDID — это номинально 8-битное значение в диапазоне от 0 до 255. Он кодируется таким же образом, как и DID.

Слова DID/SDID 161 101 (шестнадцатеричные) соответствуют DID 61 шестнадцатеричным и SDID 1 (после удаления двух старших битов); эти значения указывают на то, что тип пакета определяется SMPTE 334M и содержит данные скрытых субтитров DTV .

DBN действителен только в том случае, если DID равен 80 hex или больше. Он (опционально) используется для идентификации нескольких пакетов одного типа в поле; каждый последующий пакет указанного типа имеет DBN, который на единицу больше, чем у предыдущего пакета, при необходимости циклически повторяясь. DBN — это 8-битное значение, закодированное таким же образом, как SDID.

Слово Data Count — это 8-битное значение, закодированное таким же образом, как DID, которое указывает, сколько слов пользовательских данных должно следовать. Оно может иметь диапазон от 0 до 255.

Слова пользовательских данных являются «полезной нагрузкой», присутствующей в пакете ANC. Они определяются в соответствии с типом пакета, SMPTE 291M не определяет их использование и не накладывает никаких ограничений на значения, которые могут присутствовать в пространстве UDW. Единственное ограничение заключается в том, что зарезервированные значения в последовательном цифровом интерфейсе (0-3 и 1020-1023) не могут быть включены в UDW. Многие форматы ANC, хотя и не все, по сути являются 8-битными форматами и кодируют данные таким же образом, как кодируются слова заголовка.

SMPTE 352M (Video Payload ID) определяет четыре UDW:

Последнее слово в пакете ANC — это слово контрольной суммы. Оно вычисляется путем вычисления суммы (по модулю 512) битов 0-8 (не бита 9) всех остальных слов в пакете ANC, за исключением последовательности начала пакета. Затем бит 9 слова контрольной суммы определяется как инверсия бита 8. Обратите внимание, что слово контрольной суммы не содержит бит четности; вместо этого биты четности других слов включаются в расчеты контрольной суммы.

Встроенный звук — это полезная звуковая нагрузка, которая (обычно) представляет собой звуковую дорожку (музыку, диалоги и звуковые эффекты) для видеопрограммы. Два стандарта, SMPTE 272M (для SD) и SMPTE 299M (для HD и 3G), определяют, как звук встраивается во вспомогательное пространство. Стандарты SD и HD предусматривают до 16 каналов звука PCM, в то время как 3G допускает до 32 каналов, обычно закодированных в формате AES3 . В HD встроенные пакеты аудиоданных переносятся в пространстве HANC параллельного потока данных Cb/Cr (цветность).

Кроме того, оба стандарта определяют пакеты управления аудио . Пакеты управления аудио переносятся в пространстве HANC параллельного потока данных Y (яркость) и вставляются один раз в поле на второй видеостроке после точки переключения (см. SMPTE RP168 для точек переключения различных видеостандартов). Пакет управления аудио содержит связанные со звуком метаданные, такие как его синхронизация относительно видео, какие каналы присутствуют и т. д.

Встроенные аудиопакеты — это пакеты типа 1.

Пакеты EDH используются для обнаружения ошибок в интерфейсах стандартной четкости (они не нужны в интерфейсах HD, поскольку интерфейс HD-SDI включает встроенные контрольные слова CRC ).

• SMPTE : SMPTE 291M-1998: Форматирование пакетов и пространства дополнительных данных
• SMPTE : ANSI/SMPTE 125M-1995: компонентный видеосигнал 4:2:2; параллельный цифровой интерфейс
• SMPTE : ANSI/SMPTE 334M-1995: Вертикальное отображение вспомогательных данных для последовательного интерфейса
• SMPTE : RP168-2002: Определение точки переключения вертикального интервала для синхронного переключения видео
• SMPTE : SMPTE 299-1:2010: 24-битный цифровой аудиоформат для последовательного интерфейса SMPTE 292
• SMPTE : SMPTE 299-2:2010: Расширение 24-битного цифрового аудиоформата до 32 каналов для последовательных интерфейсов со скоростью 3 Гбит/с
• SMPTE : Назначение слов идентификации данных для зарегистрированных DID