Lichtton im Zweitakt

Ein Gleichtakt ist nicht immer positiv, oft muss man mit mehreren verschieden getakteten Signalen asynchron umgehen. Auf der neuen XSDI-Karte sorgen zwei kleine Änderungen für eine intelligente Lösung mit großer Wirkung.

Seit gut zwei Jahren hat sich die SDI Interfacekarte für NEXUS einen festen Platz in Rundfunkinstallationen erarbeitet. Schließlich ermöglicht sie einen intelligenten und praxisgerechten Umgang mit allen 16 im SDI-Format definierten Audiokanälen – weit mehr als die meisten Embedder bieten können. Die neue Version XSDI 02 wartet zusätzlich mit integrierten Audio-Abtastratenwandlern sowie jederzeit wechselbaren optischen Transceiver- Modulen auf. Diese eher unspektakulär anmutenden Änderungen eröffnen bei näherer Betrachtung eine Vielzahl neuartiger Möglichkeiten, beispielsweise im Ü -Wagen oder im Hauptschaltraum.

SDI: Tonfilm ohne Standard

Serial Digital Interconnect oder kurz SDI ist ein weltweit gebräuchlicher Standard für die Übertragung eines digitalen Videosignals mit eingebetteten Audio- und Zusatzdaten. Der gemeinsame, synchrone Übertragungsweg für Bild- und Tondaten über eine einzige Leitung bietet in der Praxis handfeste Vorteile, sei es beim Versenden über Satellitenstrecken oder beim Routing über SDI-Videokreuzschienen. Allerdings wird die Einbettung digitaler Audiosignale in den SDI-Datenstrom vom Standard nicht eindeutig definiert und wirft damit Kompatibilitätsprobleme zwischen SDI-Komponenten unterschiedlicher Hersteller auf. Die Entwicklung einer möglichst universell nutzbaren Embedder und De-Embedder-Lösung ist daher keineswegs trivial! Die Struktur des seriellen SDI-Videodatenstroms basiert auf der – aus heutiger Sicht veralteten – Annahme, dass digitale Videodaten durch lineare A/D-Wandlung analoger Videosignale erzeugt werden. Deshalb enthält SDI genau wie analoge Videosignale horizontale wie auch vertikale Austastlücken ohne Bildinformationen. Diese Bereiche stehen somit für die Übertragung anderer Daten zur Verfügung. Timecode wird beispielsweise in die vertikalen Austastlücken¹  nach jedem Halbbild geschrieben, während die nach jeder Zeile auftretenden horizontalen Austastlücken²  im SDI-Standard unter anderem Audiosignale übertragen können. Allerdings gibt es dort keinen explizit für den Ton reservierten Datenbereich. Alternativ könnten an gleicher Stelle nämlich auch erweiterte Daten oder Steuerdaten eingebettet werden. Der Standard sieht bis zu vier Datenblöcke vor, von denen jeder vier Kanäle mit jeweils 20 Bit Auflösung – zwei AES/EBU-Signale mitsamt Zusatzdaten – enthalten kann. Theoretisch lassen sich also in vier Blöcken bis zu 16 Audiokanäle übertragen. Doch hier wird es schwierig, denn viele der heute gebräuchlichen SDI-Komponenten wie etwa MAZ-Aufzeichnungsgeräte verarbeiten lediglich den ersten dieser vier Audioblöcke, sprich vier Kanäle. Will man mit 24 Bit Auflösung übertragen, dann muss man tricksen und die fehlenden vier Bit in einem zusätzlichen Datenblock ablegen. Aber auch hier ist Vorsicht geboten, denn nicht alle De-Embedder unterstützen diese Aufteilung der Audiosignale, weshalb eventuell die letzten vier Bit vom Empfänger ignoriert werden.

Mit Audiobearbeitung

Die XSDI-Karte für NEXUS bietet all diese Optionen – und noch viel mehr. Sie arbeitet als De-Embedder und gleichzeitig als Embedder für alle 16 im SDI-Standard möglichen Audiokanäle und ist mit allen gebräuchlichen Geräten kompatibel. Dabei kann jede der vier Audiogruppen des SDI-Datenstroms unabhängig voneinander bearbeitet werden. Zur Wahl steht, Audiosignale auszulesen, neu in das SDISignal einzubetten, bestehende Audiodaten zu löschen oder sie durch neue aus dem Router zu ersetzen. Der Bildinhalt des SDI-Signals wird bei diesen Operationen selbstverständlich nicht angefasst, sondern lediglich transparent auf den Ausgang derselben SDI-Karte weitergereicht. In der Kombination aus parallel nutzbarem De-Embedder und Embedder liegt eine der großen Stärken der XSDI-Karte. Sie ermöglicht es, dem ankommenden SDI-Signal Audiosignale zu entnehmen, diese im NEXUS-Router oder einem angeschlossenen Mischpult zu bearbeiten und es dann im Austausch für die ursprünglich übertragenen Audiodaten unmittelbar wieder in den SDI-Datenstrom zu integrieren – und das alles in Echtzeit. Dementsprechend werden die Audioschnittstellen der Karte innerhalb der Matrix-Oberfläche des Routers auch unabhängig als jeweils 16 Ein- und Ausgänge dargestellt, die sich genau wie herkömmliche Audio-I/Os innerhalb der Kreuzschiene verwenden lassen. Die Fähigkeit der XSDI-Karte, gleichzeitig als Embedder und als De-Embedder zu arbeiten, wird besonders dann interessant, wenn die Karte auf der SDI-Seite nicht fest in eine ankommende oder abgehende SDI-Leitung eingeschleift, sondern stattdessen an einen SDI-Router angebunden wird. Damit lassen sich – ähnlich wie auf der Audioseite im NEXUS – auch auf der SDI-Seite vielfältige Konfigurationen ohne Umverkabelung realisieren. Gerade in einem Ü-Wagen stellen sich täglich neue Aufgaben, für die ansonsten oft mehrere Karten erforderlich wären. So lässt sich mit Hilfe eines SDI-Routers zum Beispiel ein noch zu vertonendes Sendesignal auf den Eingang der XSDI-Karte routen. Über einen zweiten Video-Koppelpunkt wird dann das nunmehr vertonte SDI-Ausgangssignal der Karte auf die Sendeleitung geführt.

Taktwechsel

Für den Einsatz der XSDI-Karte musste das SDI-Signal bisher synchron zum Takt des NEXUS-Basisgerätes laufen. Verarbeitet ein Hauptschaltraum oder ein Ü -Wagen allerdings extern zugeführte SDI-Signale, so sind diese nicht synchron zum Haustakt und damit auch nicht zum NEXUS. Ein in solchen Fällen häufig eingesetzter Framestore hilft nur bei der Bildsynchronisierung. Viele dieser Geräte sind aufgrund ihres Funktionsprinzips nicht transparent für eingebettete Audiosignale – hier bleibt der Ton schlicht und einfach auf der Strecke. Mit der neuen XSDI-Variante betritt STAGETEC technologisches Neuland: Durch die Einführung der neuen Audio- Abtastratenwandler wird innerhalb der XSDI zwischen dem asynchronen SDISignal und dem zum Haustakt synchronen NEXUS eine „Taktgrenze“ geschaffen, anders ausgedrückt: zwischen dem Videound dem Audioteil der Karte. Damit muss das SDI-Signal nicht mehr zwingend mit NEXUS synchron sein. Der Teil der Karte, den das SDI-Signal durchläuft, wird völlig autark! Der Takt des SDI-Signals wird natürlich durch die Abtastratenwandlung der Audiosignale nicht angetastet, sondern bleibt auch auf der Ausgangsseite der Karte weiterhin asynchron. Die Abtastratenwandler der XSDI-Karte sind optional und können in Form kleiner Tochterplatinen zusätzlich auf die Karte aufgesteckt werden. So zahlt nur derjenige Anwender für die Zusatzfunktion, der sie auch tatsächlich braucht.

Kein Anschluss?

Die neue Generation der XSDI-Karte beinhaltet noch eine weitere wichtige Verbesserung. Bisher konnte der Kunde anschlussseitig zwischen drei Varianten wählen: BNC, Singlemode- oder Multimode- Glasfaseranschluss. Die neue Karte wird dagegen in einer Ausführung geliefert, die immer elektrische und optional zusätzlich optische Schnittstellen beinhaltet. Der Clou dabei: Das Schnittstellenmodul wird lediglich aufgesteckt, sodass der Anwender schnell und einfach zwischen Singlemode- und Multimode-Modulen wechseln kann. Bislang waren die Module aufgelötet, sodass man sich bei der Bestellung der Karte auf ein Format festlegen musste. Das Umstecken der Module geht übrigens ohne Ausbau der Karte vonstatten. Das ist nicht nur für die SDI-Karte eine clevere Lösung, sondern wird zukünftig auch bei den NEXUS-Glasfaserkarten Anwendung finden.

Hilft immer

Die Einsatzmöglichkeiten der SDI-Technologie sind ausgesprochen vielfältig. Sie reichen vom eleganten „Transport“ mehrsprachiger Fassungen einer TV-Produktion auf einer einzigen Leitung bis hin zur Nutzung der Audiokanäle für bildunabhängige Aufgaben wie Kommando- und Rufsysteme oder sogar zur transparenten Weiterleitung von Steuersignalen externer Geräte. Zusammen mit der neuen Option der Audio-Abtastratenwandlung können all diese Funktionen nun auch für asynchrone SDI-Quellen genutzt werden. Damit erweist sich NEXUS einmal mehr als Garant für innovative Problemlösungen.  

¹   Vertical Ancillary Data, VANC
²   Horizontal Ancillary Data, HANC