Die Welt der digitalen Videosignale Eine Übersicht von

Armin Harner, CTS

Verkaufsleiter Signalmanagement COMM-TEC

Die Welt der digitalen Videosignale Agenda ■ Kurzvorstellung Armin Harner, CTS

■ Analoge Videosignale

» Übersicht

» Merkmale

» Vor- und Nachteile

■ Digitale Videosignale

» Übersicht

» Merkmale

» Vor- und Nachteile

■ Wichtige Abkürzungen

■ Anwendungen

Die Welt der digitalen Videosignale Kurzvorstellung Armin Harner, CTS

■ Geboren am 18.11.1966 in Augsburg, FH-Studium Nachrichtentechnik (Dipl.Ing. (FH) 1991)

■ Seit 1991 in der AV-Branche (Siemens, ICT AG, COMM-TEC, Kramer, Bellgardt MT, Gefen)

■ Seit heute wieder bei COMM-TEC, als Verkaufsleiter der Business Unit Signalmanagement

■ Mitglied der InfoComm

■ CTS seit 2007

Die Welt der digitalen Videosignale Analoge Videosignale - Übersicht ■ BAS (Bild-Austast-Synchron) = VBS (Video-Blanking-Sync)

Schwarzweiß-Bildübertragung über ein Kabel

■ FBAS (Farb-Bild-Austast-Synchron) = CVBS (Color-Video-Blanking-Sync) = Composite Video

Farb-Bildübertragung (PAL, NTSC, SECAM) über ein Kabel

■ Y/C (Luminanz-Chrominanz) = S-Video

Farb-Bildübertragung (PAL, NTSC, SECAM) über zwei Kabel

■ YPbPr (Luminanz-Chrominanz-Differenz) = Component Video (= unkorrekt: YUV)

Farb-Bildübertragung über drei Kabel (vorwiegend Video, auch kurzzeitig HDTV)

Die Welt der digitalen Videosignale Analoge Videosignale - Übersicht ■ RGB (Rot-Grün-Blau) = RGsB (Rot-Grün/sync-Blau)

Farb-Bildübertragung über drei Kabel (vorwiegend Grafik)

■ RGBS (Rot-Grün-Blau-Sync)

Farb-Bildübertragung über vier Kabel (vorwiegend Grafik)

■ RGBHV (Rot-Grün-Blau-Horizontalsync-Vertikalsync) (= unkorrekt: VGA)

Farb-Bildübertragung über 5 Kabel (vorwiegend Grafik)

Die Welt der digitalen Videosignale Analoge Videosignale – Merkmale

Die Welt der digitalen Videosignale Analoge Videosignale – Merkmale

Die Welt der digitalen Videosignale Analoge Videosignale - Vorteile ■ Vergleichsweise lange Kabelstrecken möglich

■ Fehleranalyse anhand Bildeffekte möglich (Reflexionen, Falschfarben, Rauschen, Unschärfe…)

■ Viel Praxis-Know-How am Markt

■ Günstige Systemkomponenten beim Signalmanagement

Die Welt der digitalen Videosignale Analoge Videosignale - Nachteile ■ Bildqualität abhängig von vielen Faktoren

■ Keine Reproduzierbarkeit der Originalqualität

■ „Auflösung“ nach oben beschränkt

■ Für den Hersteller von Zuspielern und Displays/Projektoren zu teure und zu große Schnittstellen

Die Welt der digitalen Videosignale Digitale Videosignale - Übersicht ■ DVI (Digital Video Interface) – Single Link. Maximale Auflösung: WUXGA bzw. 1080p @ 60 Hz.

Parallele Farb-Bildübertragung über ein vielpoliges System-Kabel

Unterarten:

DVI-D (nur digital, 18-poliger Stecker)

DVI-I (digital und analog (RGBHV), 23-poliger Stecker)

DVI-A (nur analog (RGBHV), 17-poliger Stecker)

Die Welt der digitalen Videosignale Digitale Videosignale – Übersicht ■ DVI (Digital Video Interface) – Dual Link. Maximale Auflösung: WQXGA @ 60 Hz, 4k @ 30 Hz.

Parallele Farb-Bildübertragung über ein vielpoliges System-Kabel

Unterarten:

DVI-D (nur digital, 24-poliger Stecker)

DVI-I (digital und analog (RGBHV), 29-poliger Stecker)

Die Welt der digitalen Videosignale Digitale Videosignale – Übersicht ■ HDMI (High Definition Multimedia Interface)

Parallele Farb-Bildübertragung incl. Audio über ein 19-poliges System-Kabel

HDMI 1.0: max. 1080p bzw. WUXGA @ 60 Hz, 8-Kanal PCM, DD, DTS

HDMI 1.1: dto. plus DVD-Audio

HDMI 1.2: dto. plus DVD-Audio, SACD

HDMI 1.3: max. 1440p @ 60 Hz, 3D, Deep Color, 8-Kanal PCM, DD, DTS, DVD-Audio, SACD, DD-HD, TrueHD, DTS-HD

HDMI 1.4: max. 2160p @ 24 Hz bzw. 4k@30 Hz, 3D, Deep Color, 8-Kanal PCM, DD, DTS, DVD-Audio, SACD, DD-HD, TrueHD, DTS-HD, 32 Kanal Audio

HDMI 2.0: max. 2160p @ 60 Hz bzw. 4k@60 Hz, 21:9, 3D, Deep Color, 8-Kanal PCM, DD, DTS, DVD-Audio,SACD, DD-HD, TrueHD, DTS-HD

Die Welt der digitalen Videosignale Digitale Videosignale – Übersicht ■ DP (DisplayPort)

Parallele Farb-Bildübertragung incl. Audio über ein 20-poliges System-Kabel

Versionen:

DP 1.1: max. 3.072 x 1.920 bzw. 2.560 x 1.600 @ 60 Hz, Audio

DP 1.2: max. 3.840 x 2.400 bzw. 4.096 x 2.560 @ 60 Hz, Audio

DP 1.3 (noch nicht verfügbar): 7.680 x 4.320 bzw. 8.192 x 4.320 @ 60 Hz, Audio

MDP (Mini-DisplayPort, DP 1.1a): erst Apple-Standard, dann Vesa Standard. Kompatibel zu DP

Thunderbolt: Bidirektionale Daten- und Displayschnittstelle: 2 x 10,2 GB/s.

DP ++: Dual-Mode DisplayPort: Gibt mit Adapter auch HDMI oder DVI aus.

Die Welt der digitalen Videosignale Digitale Videosignale – Übersicht ■ SDI (Serial Digital Interface)

Serielle Farb-Bildübertragung incl. Audio über Koaxial-Kabel oder LWL

Versionen:

SD-SDI (SMPTE 259M/344M): 480i, 480p, 576i, 576p (1 Kabel)

HD-SDI (SMPTE 292M): 720p, 1080i (1 Kabel)

Dual-Link HD-SDI (SMPTE 372M): 1080p (2 Kabel)

3G-SDI (SMPTE 424M): 1080p (1 Kabel)

6G UHD-SDI (noch nicht offiziell)

12G UHD-SDI (noch nicht offiziell)

Die Welt der digitalen Videosignale Digitale Videosignale – Übersicht ■ FW (FireWire = i.Link = IEEE 1394 = mLAN)

Bus-System für serielle, bidirektionale Farb-Bildübertragung incl. Audio über STP-Kabel

Versionen:

IEEE 1394a (FireWire 400): 100, 200 oder 400Mbit/s (4pol. Kabel, 6pol. mit Stromversorgung)

IEEE 1394b (FireWire 800): 800Mbit/s (9pol. Kabel)

IEEE 1394-2008 (FireWire S3200): 3,2 Gbit/s (9pol. Kabel, bis 100 Meter!)

Die Welt der digitalen Videosignale Digitale Videosignale – Merkmale ■ Videoinformation (Luminanz, Chrominanz, Sync) liegt digital vor, d.h. letztlich binär codiert

(0-1, an-aus,…). Bildübertragung durch entsprechend codierte Daten, die eine gewisse Übertragungsbandbreite benötigen.

■ Jedes digitale Videoformat weist eine andere Datenstruktur auf (seriell/parallel, Bitwortbreite etc.)

■ Bei vielen Formaten wird ein Handshake benutzt, d.h. Quelle und Senke „sprechen“ miteinander

■ Ausgeklügelter Kopier- bzw. Contentschutz möglich (Verschlüsselung)

Die Welt der digitalen Videosignale Digitale Videosignale – Vorteile ■ Bestmögliche Bildqualitäten erreichbar

■ Reproduzierbare Originalqualität

■ Plug and Play bei einfachen Systemen (Handshake)

■ Verschlüsselung möglich

■ Maximale Auflösung quasi unbeschränkt (Datenübertragungsrate)

■ Schnittstellen werden für den Hersteller immer günstiger

■ Signalaufbereitung mit entsprechenden Chips einfach

Die Welt der digitalen Videosignale Digitale Videosignale – Nachteile ■ Sehr geringe Kabellängen: Extender obligatorisch

■ Planung und Installation komplexer Systeme erfordern sehr viel Know-How

■ Fehlersuche nur mit Equipment und technischem Spezial-Know-How möglich

■ Überführung von einem digitalen Format zum anderen aufwändig

■ Systemkomponenten für Signalmanagement (noch) relativ teuer

■ Contentschutz „lästig“ im professionellen Bereich

Die Welt der digitalen Videosignale Wichtige Abkürzungen – allgemein ■ Pixelclock (Pixeltakt): Gibt an, wieviel Pixel pro Sekunde auf dem Monitor dargestellt werden.

Wichtiges Datum für die notwendige Leistungsfähigkeit von Signal-Management-Geräten. Beispiel: Die Übertragung von einem 1080p@60Hz Signal: 1.920x1.080x60 Hz = 124,416 MHz.

■ Full-HD (1080p): Auflösung 1.920 x 1.080 Progressive scan. Der Begriff umfasst NICHT die Bildwiederholfrequenz (meist 50 Hz oder 60 Hz oder 24 Hz)! 16:9

■ HD (720p oder 1080i): Auflösung: 1.280 x 720 Progressive Scan. Oder: 1.920 x 1.080 Interlaced. Beide Begriffe umfassen NICHT die Bildwiederholfrequenz (meist 50 Hz oder 60 Hz oder 24 Hz)! 16:9

■ UHD (Ultra HD): Auflösung: 3.840 x 2.160 (4 x Full-HD). Wird auch 4K genannt, aber Achtung:

■ 4K: Hat zwei Bedeutungen: Ultra-HD (3.840 x 2.160). Ursprünglich aber: Kinoformat mit 4.096 Pixel Bildbreite. Vertikale Pixelgröße abhängig vom Bildformat (z.B. Cinemascope: 4.096 x 1.716)

Die Welt der digitalen Videosignale Wichtige Abkürzungen – allgemein ■ VESA-Auflösungen: Computergrafik-Auflösungen, festgelegt durch die

Video Electronics Standards Association

Die Welt der digitalen Videosignale Wichtige Abkürzungen – HDMI/DVI/DP ■ TMDS (Transition-Minimized Differential Signaling): 1 oder 2 Übertragungs-Kanäle pro

Farbe (also 3 Kanäle bei Single-Link und 6 Kanäle bei Dual-Link) plus 1 Kanal für Takt

■ DDC (Display Data Channel): Serieller, bidirektionaler Übertragungskanal für Handshake-Daten (EDID, HDCP)

■ HPD (Hot Plug Detect): Hardwaremäßige Auswertung der Verbindung von Quelle und Senke: „Trigger“ für den Start des Handshakes

■ EDID (Extended Display Identification Data): Informations-Daten (128 Byte), gespeichert in der Senke, wird von der Quelle abgefragt, damit die richtigen Formate automatisch eingestellt werden (Auflösung, Bildwiederholfrequenz, Audio, etc.)

■ HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) & DPCP (DisplayPort Content Protection): Contentschutz durch Verschlüsselung. Komplizierter Handshake beim Verbindungsaufbau und während der Übertragung

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen - Splitter

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen - Switcher

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen - Matritzen

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen – Extender (HDBaseT)

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen – Extender (HDBaseT)

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen – Daisy Net (HDBaseT)

COMM-TEC DaisyNET

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen – Extender (Fiber Optics)

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen - Scaler

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen – Scaler/Switcher

COMM-TEC

Scaler UP-1200

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen – Daisy Chain

Die Welt der digitalen Videosignale Anwendungen – Video over IP

Just Add Power

Just Add Power 2G+ Serie

tvONE 1T-VS-668 Switching Scaler

HDMI inputs on Scaler HDMI Output on Scaler

(De-Embedding)

Switch control from PC

Die Welt der digitalen Videosignale Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!