Komponenten

Die Baugruppe XSDI macht für das NEXUS-System Audiosignale verfügbar, die in einem nach SMPTE 259M spezifizierten digitalen seriellen Videodatenstrom »Serial Digital Interconnect« eingebettet sind. Weiterhin lassen sich auch beliebige NEXUS-Audiodaten in einen Videodatenstrom schreiben. Die Karte stellt sowohl einen Videoeingang als auch einen Videoausgang zur Verfügung, sodass Videosignale ohne Verwendung weiterer Hardwarekomponenten durchgeschleift werden können. Sollen nur Audiodaten aus einem Videosignal extrahiert werden, ist selbstverständlich auch die Nutzung als reine Eingangskarte möglich.
Gegenüber anderen Lösungen wurde die XSDI als universelles SDI-Interface konzipiert. Die Baugruppe wurde vollständig neu entwickelt, ohne dabei auf Standardapplikationen zugreifen zu können. Sie bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, Audiodaten aus einem Videodatenstrom zu lesen beziehungsweise dem Datenstrom hinzuzufügen:

› De-Embedding Audiosignale lassen sich beliebig aus dem Videosignal extrahieren und können im NEXUS-Audionetzwerk normal genutzt und übertragen werden. Da der Videodatenstrom dabei nicht beeinflusst wird, bleiben die Audiodaten für das ausgegebene Videosignal erhalten.

› Replacing Aufgrund der Vielzahl möglicher Datenstrukturen bietet die XSDI auch die Möglichkeit, neue Audiodaten in bereits vorhandene Datenstrukturen zu schreiben. Hierbei werden ausschließlich die reinen Audiodaten neu eingebettet. Dieser Modus erlaubt eine hohe Kompatibilität zu nicht normgerechten Datenströmen, etwa wenn innerhalb eines Blocks nur zwei Audiokanäle definiert sind.

› Deletion Audioblöcke, die bereits im Videodatenstrom enthalten oder zur Löschung markiert sind, lassen sich vollständig entfernen und überschreiben.

Das Interface XSDI ist optional auch mit optischen Steckverbindern SC lieferbar, für große Entfernungen bis 40 km auch mit Single-Mode-Transceiver. Die BNC-Variante bietet serienmäßig zwei parallele Ausgänge.

Vielfältige Varianten

Die Baugruppe XSDI verarbeitet Signale entsprechend Standard SMPTE 259M (4:2:2, Component, 270 MBit). Die in den Videosignalen enthaltene Zeilenzahl kann wahlweise 525 oder 625 betragen; die Formate werden automatisch detektiert.
Der Standard SMPTE 272M-A,C, der maximal vier Blöcke, bestehend aus jeweils vier 20/24-Bit-Audiokanälen, vorsieht, wird von der Karte vollständig unterstützt. Einzelne, aber auch mehrere Kanäle lassen sich gleichzeitig aus dem Datenstrom lesen oder ihm hinzufügen.
Die Spezifikation SMPTE 272M-A,C erlaubt unterschiedliche Arten der Einbettung von Audiodaten in einen Videodatenstrom. Dies kann in einer weitreichenden Übertragungskette zu Problemen führen, die unter Umständen ein weiteres inkrementelles Einbetten von Audiodaten verhindern. Die Baugruppe ermöglicht es aus diesem Grund, bestehende Datenstrukturen neu zu ordnen und – gegebenenfalls mit den hinzuzufügenden Audiodaten – vollständig neu zu schreiben.
Zur Rekonstruktion des systembedingt isochronen Audiodatenstroms dient ein FIFO-Zwischenspeicher, dessen Puffer – individuell angepasst für das empfangene Signal – zwischen 30, 40 und 64 Samples umgeschaltet werden kann.

Signalprozessor

Die XSDI ist serienmäßig mit einem DSP ausgestattet, der eine Signalanpassung und -bearbeitung unabhängig von weiteren Baugruppen ermöglicht. Die Ein- und Ausgangspegel können getrennt voneinander eingestellt werden. »Verpolte« Signale lassen sich mit dem Phasentausch korrigieren.
Sollen Audiosignale nicht mit der NEXUS-internen 24-Bit-Auflösung, sondern mit nur 16 Bit oder 20 Bit ausgegeben werden, kann die Signalqualität durch zuschaltbares »Dithering« deutlich verbessert werden. Zusätzlich lässt sich durch »Noiseshaping« die entstehende Rauschenergie in Frequenzbereiche transformieren, auf die das menschliche Gehör unempfindlicher reagiert; die erzielte Rauschminderung im Bereich unterhalb von 1 kHz liegt bei etwa 15 dB.

Fehlererkennung

Für eine zuverlässige Funktionsweise wird der Status des Eingangssignals mehrfach überprüft: »RX Video PLL Lock», »Signal Condition OK«, Detektion der Zeilenanzahl und des Formats, Audio-/Videosynchronizität, EDH-Status, Verfügbarkeit und Format (20/24 Bit) der Audioblöcke, FIFO-Fehler (Over-/Underflow), Überprüfung der Checksumme des Audioblocks und »Parity Check« des Audiokanals.
Drei Leuchtdioden auf der Frontplatte informieren über den Baugruppenstatus. Angezeigt werden unter anderem Synchronfehler, Bypass-Mode und der Zustand der Ein- und Ausgangs-PLL.
Der integrierte Testgenerator unterstützt den Anwender bei der Installation oder Fehlersuche. Das Videosignal kann zwischen 525 und 625 Zeilen umgeschaltet werden, für den Bildinhalt sind wahlweise Farbbalken oder Schwarzbild wählbar. Der Modus »Pathologicals« ermöglicht eine weit reichende Fehleranalyse.

Inkompatible Daten

Manchmal ist es wünschenswert, bestehende Datenstrukturen des Datenstroms beizubehalten, etwa bei inkompatiblen Formaten. Hierfür bietet die Baugruppe einen »Replacing«-Modus, bei dem einzubettende Audiodaten unter Beibehaltung bestehender Strukturen dem Videodatenstrom hinzugefügt werden. Befinden sich jedoch im Videodatenstrom Datenblöcke, die mit dem Interface nicht verarbeitet werden können, besteht dennoch die Möglichkeit, diese transparent an den Ausgang weiterzureichen.

Zusatzdaten

Zusatzdaten im Datenstrom, die zu AES-3 kompatibel sind, werden von der Baugruppe XSDI übernommen und können innerhalb des NEXUS-Systems übertragen und über entsprechende Baugruppen ausgeben werden, etwa mit AES/EBU-Ausgangskarten XET.
Audiodaten, die in den Ausgangsvideodatenstrom eingebettet werden, lassen sich ebenfalls mit Zusatzdaten versehen. Hierbei besteht die Möglichkeit, Daten aus AES-3-kompatiblen Quellen zu übernehmen – etwa von einer AES/EBU-Eingangsbaugruppe XER – oder vollständig durch die Hauptsteuerkarte XCPU neu zu generieren.

Steckverbinder

Die Baugruppe wird wahlweise mit BNC oder/und optischem Interface (LC, Single-Mode, Multi-Mode) bestückt. Die reine BNC-Variante verfügt über einen Eingang und zwei Ausgänge. Die Kombinationsvariante wird mit je einem Ein-/Ausgang als BNC und je einem optischen Ein-/Ausgang geliefert. Als optischer Steckverbinder wird ein SFP-Modul mit LC-Stecker eingesetzt.
Der Einsatz verschiedener optischer Module ist vor Ort möglich. Die Verwendung von zwei Interfaces macht eine Formatwandlung möglich.