HD-SDI即高清SDI，是對廣播電視技術領域的數字演播室串行數字接口(SDI，Serial Digital Interface)的擴展，而SDI的提出則起源于演播室視頻的數字化傳輸需求。
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    SDI的實質
    早在1982年，為了統一全世界數字電視制式，前國際無線電咨詢委員會(CCIR)提出了全數字演播室標準——CCIR 601建議書(因CCIR后來被合并為國際電信聯盟ITU下屬的無線電通信委員會，簡稱ITU-R，因此該建議書相應改為ITU-R BT.601)，它規定了演播室分量視頻信號的編碼參數，也即對亮度信號采用13.5MHz取樣，而對兩個色差信號分別采用6.75MHz取樣，由此形成4:2:2的樣點結構，并規定了取樣點位與模擬視頻信號的同步定位關系。然而，為了保證演播室視頻設備間的有效對接，ITU-R又根據美國電影電視工程師協會(SMPTE)和歐洲廣播聯盟(EBU)基于ITU-R BT.601制訂的相關傳輸標準(SMPTE 125M和EBU Tech 3267)進一步制訂了用于規范演播室數字視頻傳輸的國際標準ITU-R BT.656。
    ITU-R BT.656標準要求視頻數據流結構要最大限度地滿足全世界“525行/59.94Hz”和“625行/50Hz”兩大掃描體系，進而明確規定了在對這兩大掃描體系的視頻信號進行數字化時其行、場消隱的時間基準;規定了視頻數據流可有并行及串行兩種形式，進而分別給出了8比特視頻數據在并行傳輸及串行傳輸時的具體格式、串行傳輸時的比特順序(先傳低位，后傳高位);還給出了同步脈沖信號的頻率及方波寬度、脈沖沿抖動等具體參數。ITU-R BT.656的最新接口標準支持10比特精度的數字視頻信號，當用于傳送8比特數據時，需在最低位加兩個零。
    Rec.656標準規定演播室數字視頻設備的物理接口使用11對雙絞線的25針“D”型接插座(其中10對線用于傳輸10比特的并行數據，第11對線用于傳輸27MHz的時鐘;另有1對線用于系統地，1根線用于電纜屏蔽地)。在傳輸時以數字視頻信號的樣值為單位，按Cb，Y，Cr，Y，Cb，Y的順序將各比特并行傳輸，位速率為27Mbps。在每一電視有效行的開始前和結束時，分別有4比特的有效視頻起始標志SAV(Start of Active Video)和有效視頻結束標志EAV(End of Active Video)。整個數字有效行包括720個亮度字和720個色度字(Cb，Cr各360個)。由于數字分量信號的EAV和SAV已含同步信息，因而無需再傳送同步信號，在行、場消隱期間可傳送數字音頻信號和其它輔助數據。
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    有效視頻(Active Video)部分由720個Y、360個Cb和360個Cr(共計1440個樣點)組成，而整個視頻幀結構除了這1440個有效視頻樣點值外，還包括NTCS制258字節或PAL制280字節的水平消隱(EAV和SAV代碼之間的空間)以及垂直消隱(V=1對應的空間)。
    SDI實際上就是把ITU-R BT.656規定的10比特數據字的各個比特以及相應的數據通過單一通道順序傳送(串行傳送)，因此并串轉換后形成的串行數字信號的數據率很高，達到270Mbps(相對于4:2:2取樣的D1格式分量視頻)。
    在傳送前，需對原始視頻數據流進行擾頻，即將輸入數字信號除以多項式X9+X4+1，然后再進行倒置，用多項式X+1除擾頻后的數字流，形成NRZI碼，以確保在接收端可靠地恢復原始數據。這個過程從性質上說可理解為一種基帶信號調制，其標準為SMPTE 259M和EBU Tech 3267，除了對上述基于ITU-R BT.601標準的4∶2∶2結構的數字分量視頻外，還包括了含數字音頻在內的數字復合視頻，其中對PAL制數字復合視頻的最高傳輸碼率為177.3Mbps(D2格式復合視頻)，對NTSC制數字復合視頻的最高傳輸碼率為143.2Mbps(D2格式復合視頻)。圖2為SDI采用加擾的不歸零倒置碼進行傳輸的示意。SDI信號用單根同軸電纜傳送，最長傳輸距離約為300米。
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    HD-SDI的高碼率
    HD-SDI與SDI的基本電氣規范相同，但其傳輸碼率卻遠遠高于SDI。由于在ITU-R BT.1120-2建議書中規定了高清視頻信號的亮度取樣頻率為74.25MHz，兩個色差信號的取樣頻率分別為37.125MHz，因此HD-SDI的基本碼率達到了1485Mbps。考慮到在高頻傳輸情況下傳輸電纜分布參數的影響，在高清視頻信號傳輸時，用電纜的長度將大大縮短。
    當傳輸HD-SDI信號時，信號的有效傳輸距離還不足傳輸普通SDI信號時的三分之一，因此，某些廠家宣傳的所謂將傳統安防視頻監控系統升級為高清監控系統時不需重置電纜的說法是不成立的，除非原系統的覆蓋范圍很小，電纜長度在許用范圍內。這就意味著，當根據HDcctv規范去設計高清監控系統時，一定要考慮HD-SDI信號的傳輸距離，一般應考慮光纖傳輸。
    HD-SDI的數據傳輸格式與SDI的傳輸格式基本一樣，其亮度信號Y和經過時分復用的色差信號Cb、Cr被處理為20比特字。每個20比特字對應一個色差取樣和一個亮度取樣，復用組合方式為：(Cb1Y1)，(Cr1Y2)，(Cb3Y3)，(Cr3,Y4)。
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    事實上，1485Mbps的高碼率僅僅是針對隔行掃描的1080i視頻格式(每秒25幀/30幀，或50場/60場)，對于質量更高的逐行掃描1080p視頻格式(每秒50幀/60幀)，SMPTE還進一步制訂了雙鏈路HD-SDI(Dual Link HD-SDI)標準以及3G-SDI標準。這種Dual Link HD-SDI或3G-SDI標準不僅適合于1080p格式的數字視頻，也適合于傳送3D立體視頻。