البيانات الإضافية
البيانات المساعدة هي بيانات تُضاف إلى بيانات أساسية وتستخدم نفس وسيلة النقل. ومن الأمثلة الشائعة عليها صور أغلفة ملفات الوسائط أو البث المباشر ، أو البيانات الرقمية المضافة إلى البث الإذاعي أو التلفزيوني .
تلفزيون
تشير البيانات الإضافية (المختصرة عادةً ببيانات ANC )، في سياق أنظمة التلفزيون ، إلى وسيلة يمكن من خلالها تضمين معلومات غير مرئية (مثل الصوت ، وأنواع أخرى من المحتوى ، والبيانات الوصفية ) ضمن واجهة الاتصال الرقمي التسلسلي . وقد تم توحيد البيانات الإضافية من قبل جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون (SMPTE ) تحت مسمى SMPTE 291M: تنسيق حزمة البيانات الإضافية والمساحة .
يمكن العثور على البيانات الإضافية في أجزاء غير مرئية من خطوط المسح الأفقي ، وتُعرف باسم البيانات الإضافية الأفقية ( HANC ). كما يمكن العثور على البيانات الإضافية في مناطق غير مرئية من إطار الفيديو ، وتُعرف باسم البيانات الإضافية الرأسية ( VANC ).
التفاصيل الفنية
موقع
يمكن وضع حزم البيانات المساعدة في أي مكان ضمن تدفق البيانات الرقمية التسلسلي، باستثناء ما يلي:
- لا ينبغي أن تكون موجودة في الخطوط المحددة كنقطة تحويل (والتي قد تُفقد عند تبديل المصادر).
- يجب ألا يتم وضعها في منطقة الصورة النشطة.
- قد لا تعبر حزم إشارات التوقيت المرجعية (TRS).
تنقسم حزم البيانات المساعدة عادةً إلى نوعين، اعتمادًا على مكان وجودها - غالبًا ما تكون أنواع الحزم المحددة مقيدة بموقع واحد أو آخر.
- تُعرف الحزم الإضافية الموجودة في منطقة التعتيم الأفقي (بعد EAV وقبل SAV )، بغض النظر عن الخط، باسم البيانات الإضافية الأفقية (HANC ). تُستخدم HANC عادةً للبيانات ذات النطاق الترددي العالي، و/أو للعناصر التي تحتاج إلى التزامن مع خط معين؛ وأكثر أنواع HANC شيوعًا هو الصوت المضمن .
- تُعرف الحزم الإضافية الموجودة في منطقة التعتيم الرأسي ، بعد SAV وقبل EAV، باسم البيانات الإضافية الرأسية ( VANC) . تُستخدم VANC عادةً للبيانات ذات النطاق الترددي المنخفض، أو للبيانات التي تحتاج إلى تحديث بمعدل حقل أو إطار واحد فقط. تُخزَّن بيانات الترجمة المصاحبة و VPID عادةً كبيانات VANC.
لاحظ أن حزم ANC التي تقع في مساحة البيانات الموجودة في كل من الفترات الأفقية والرأسية تعتبر HANC وليست VANC.
يجب إدخال حزم VANC بهذه الطريقة:
- (القسم 3 من معيار SMPTE 334M): يمكن أن تظهر حزم بيانات VANC في أي مكان بين حزمتي SAV وEAV TRS في أي سطر بدءًا من السطر الثاني بعد السطر المحدد للتبديل وحتى السطر الأخير الذي يسبق الفيديو النشط، شاملًا. وبالنظر إلى مواصفات نقاط التبديل (المجموعة RP168، الشكل 2)، فإن أول سطرين مسموح بهما هما 12 و275 (لأنظمة 525 سطر/59.94 هرتز) أو 8 و321 (لأنظمة 625 سطر/50 هرتز). يتعارض هذا مع معيار SMPTE 125M، ولا يلبي متطلبات نقل حزم DVITC (رمز التوقيت الرأسي الرقمي) وحزم فهرس الفيديو.
- (القسم 3.6.2 من معيار SMPTE 125M): يجب أن يظهر رمز VANC فقط في الأسطر من 1 إلى 13، ومن 15 إلى 19، ومن 264 إلى 276، ومن 278 إلى 282، مع تخصيص السطرين 14 و277 لبيانات DVITC وفهرس الفيديو. يتعارض هذا مع معيار SMPTE 334M، ولا يُغطي أنظمة 625 خط/50 هرتز.
تنسيق الحزمة
يجب أن تبدأ جميع حزم ANC بتسلسل بدء؛ بالنسبة لواجهات المكونات (وهي النوع الوحيد من واجهات الاتصال الرقمي التسلسلي المستخدمة على نطاق واسع اليوم)، يكون تسلسل البدء هو 0x000 0x3FF 0x3FF. هذا التسلسل غير مسموح به في واجهة الاتصال الرقمي التسلسلي. (في الإصدارات المركبة القديمة من SDI، يكون تسلسل بدء ANC كلمة واحدة، وهي 0x3FC).
تلي تسلسل البداية في الترويسة ثلاث كلمات مباشرة. الكلمة الأولى بعد تسلسل البداية هي مُعرِّف البيانات ( DID )، متبوعة إما بمُعرِّف البيانات الثانوي ( SDID ) أو رقم كتلة البيانات ( DBN )، ثم عدد البيانات ( DC ). بعد كلمة عدد البيانات، تأتي كلمات بيانات المستخدم ( UDW ) من 0 إلى 255 (شاملة) ، متبوعة بكلمة مجموع التحقق ( CS ).
فعل
تشير كلمة مُعرِّف البيانات (إلى جانب مُعرِّف النظام الرقمي التسلسلي، إن وُجد) إلى نوع البيانات الإضافية التي تُمثلها الحزمة. تتراوح مُعرِّفات البيانات من 1 إلى 255 (بنظام FF الست عشري)، مع حجز الرقم 0. ولأن واجهة الاتصال الرقمي التسلسلي بتنسيق 10 بت، يتم ترميز كلمة مُعرِّف البيانات على النحو التالي:
- البتات من 0 إلى 7 (البت 0 هو البت الأقل أهمية )، هي قيمة DID الخام.
- البت رقم 8 هو بت التكافؤ الزوجي للبتات من 0 إلى 7.
- البت 9 هو معكوس البت 8.
وبالتالي، سيتم ترميز مُعرّف الجهاز الرقمي (DID) 0x61 (01100001) على أنه 0x161 (0101100001)، بينما سيتم ترميز مُعرّف الجهاز الرقمي 0x63 (01100011) على أنه 0x263 (1001100011). تجدر الإشارة إلى أن نظام الترميز هذا يضمن عدم استخدام القيم المحجوزة في واجهة الاتصال الرقمي التسلسلي (من 0 إلى 3 ومن 1020 إلى 1023).
إذا كان مُعرِّف البيانات المباشر (DID) يساوي 128 (0x80) أو أكبر، فإن الحزمة من النوع 1 ، ويكفي مُعرِّف البيانات المباشر لتحديد نوع الحزمة، والكلمة التالية هي رقم كتلة البيانات. أما إذا كان مُعرِّف البيانات المباشر أقل من 128، فهي حزمة من النوع 2 ، والكلمة التالية هي مُعرِّف البيانات الثانوي؛ ويُحدِّد مُعرِّف البيانات المباشر ومُعرِّف البيانات الثانوي معًا نوع الحزمة.
معرف النظام المعرف
لا يكون معرّف الجهاز (SDID) صالحًا إلا إذا كان معرّف الجهاز (DID) أقل من 0x80. معرّف الجهاز (SDID) هو قيمة اسمية مكونة من 8 بت، تتراوح من 0 إلى 255. ويتم ترميزه بنفس طريقة ترميز معرّف الجهاز (DID).
تتوافق كلمات DID/SDID من 161 101 (سداسي عشري) مع DID من 61 سداسي عشري، وSDID من 1 (بمجرد إزالة البتتين العاليتين)؛ تشير هذه القيم إلى أن نوع الحزمة محدد بواسطة SMPTE 334M ، ويحتوي على بيانات الترجمة المصاحبة للتلفزيون الرقمي .
ديربان
لا يكون مُعرّف قاعدة البيانات (DBN) صالحًا إلا إذا كان مُعرّف الجهاز (DID) 80 بتًا سداسيًا عشريًا أو أكبر. ويُستخدم (اختياريًا) لتحديد حزم بيانات متعددة من النوع نفسه ضمن حقل معين؛ حيث تحمل كل حزمة بيانات لاحقة من النوع المُحدد مُعرّف قاعدة بيانات (DBN) أعلى بواحد من الحزمة السابقة، مع تكرار العملية حسب الحاجة. مُعرّف قاعدة البيانات (DBN) هو قيمة من 8 بتات، مُشفّرة بنفس طريقة مُعرّف الجهاز (SDID).
العاصمة واشنطن
كلمة "عدد البيانات" هي قيمة مكونة من 8 بتات، مشفرة بنفس طريقة ترميز DID، وتشير إلى عدد كلمات بيانات المستخدم التي ستليها. ويمكن أن تتراوح قيمتها من 0 إلى 255.
UDW
كلمات بيانات المستخدم هي "الحمولة" الموجودة في حزمة ANC. يتم تعريفها وفقًا لنوع الحزمة، ولا يحدد معيار SMPTE 291M استخدامها أو يفرض أي قيود على القيم التي قد تكون موجودة في مساحة UDW. القيد الوحيد هو أنه لا يجوز تضمين القيم المحجوزة في واجهة الاتصال الرقمي التسلسلي (0-3 و1020-1023) في UDW. العديد من تنسيقات ANC، وإن لم تكن جميعها، هي في الأساس تنسيقات 8 بت، وتقوم بتشفير البيانات بنفس طريقة تشفير كلمات الترويسة.
مثال
يحدد معيار SMPTE 352M (معرف حمولة الفيديو) أربعة أنواع من UDW:
| أجزاء | البايت 1 | البايت 2 | البايت 3 | البايت 4 |
|---|---|---|---|---|
| البت 7 | 1 | النقل المتداخل (0) أو النقل التدريجي (1) | محجوز | محجوز |
| البت 6 | 0 | صورة متداخلة (0) أو متدرجة (1) | أخذ عينات أفقية Y´/Y 1920 (0) أو 2048 (1) | محجوز |
| البت 5 | 0 | محجوز | محجوز | محجوز |
| البت 4 | 0 | محجوز | محجوز | النطاق الديناميكي 100% (0 ساعة)، 200% (ساعة واحدة)، 400% (ساعتان)، محجوز (3 ساعات) |
| البت 3 | 1 | معدل الصورة (انظر الجدول 2 من SMPTE 352M) | هيكل أخذ العينات (انظر الجدول 3 والملاحظة 1 في SMPTE 352M) | النطاق الديناميكي 100% (0 ساعة)، 200% (ساعة واحدة)، 400% (ساعتان)، محجوز (3 ساعات) |
| الجزء 2 | 0 | معدل الصورة (انظر الجدول 2 من SMPTE 352M) | هيكل أخذ العينات (انظر الجدول 3 والملاحظة 1 في SMPTE 352M) | محجوز |
| البت 1 | 0 | معدل الصورة (انظر الجدول 2 من SMPTE 352M) | هيكل أخذ العينات (انظر الجدول 3 والملاحظة 1 في SMPTE 352M) | عمق البت 8 بت (0h)، 10 بت (1h)، 12 بت (2h)، محجوز (3h) |
| البت 0 | 1 | معدل الصورة (انظر الجدول 2 من SMPTE 352M) | هيكل أخذ العينات (انظر الجدول 3 والملاحظة 1 في SMPTE 352M) | عمق البت 8 بت (0h)، 10 بت (1h)، 12 بت (2h)، محجوز (3h) |
مجموع التحقق
الكلمة الأخيرة في حزمة ANC هي كلمة التحقق. تُحسب هذه الكلمة بجمع بتات 0-8 (باستثناء البت 9) لجميع الكلمات الأخرى في حزمة ANC، باستثناء تسلسل بداية الحزمة، باستخدام باقي القسمة على 512. ثم يُعرَّف البت 9 من كلمة التحقق بأنه معكوس البت 8. تجدر الإشارة إلى أن كلمة التحقق لا تحتوي على بت التكافؤ؛ بل تُضمَّن بتات التكافؤ للكلمات الأخرى في حسابات التحقق.
الاستخدام
الصوت المدمج
الصوت المُضمّن هو حمولة صوتية تتضمن (عادةً) المسار الصوتي (الموسيقى والحوار والمؤثرات الصوتية) لبرنامج الفيديو. يحدد معياران، SMPTE 272M (للجودة القياسية) و SMPTE 299M (للجودة العالية والجيل الثالث)، كيفية تضمين الصوت في المساحة الإضافية. يوفر معيارا الجودة القياسية والجودة العالية ما يصل إلى 16 قناة صوتية بصيغة PCM، بينما يسمح معيار الجيل الثالث بما يصل إلى 32 قناة، تُشفّر عادةً بصيغة AES3 . في الجودة العالية، تُنقل حزم بيانات الصوت المُضمّن في مساحة HANC لتدفق بيانات Cb/Cr (اللون) المتوازي.
بالإضافة إلى ذلك، يُعرّف كلا المعيارين حزم التحكم الصوتي . تُنقل حزم التحكم الصوتي في حيز HANC ضمن دفق البيانات المتوازي Y (السطوع)، وتُدرج مرة واحدة لكل حقل في سطر الفيديو الثاني بعد نقطة التبديل (انظر SMPTE RP168 لمعرفة نقاط التبديل في معايير الفيديو المختلفة). تحتوي حزمة التحكم الصوتي على بيانات وصفية متعلقة بالصوت، مثل توقيته بالنسبة للفيديو، والقنوات الموجودة، وما إلى ذلك.
حزم الصوت المضمنة هي حزم من النوع 1.
EDH
تُستخدم حزم EDH للكشف عن الأخطاء في واجهات التعريف القياسي (وهي ليست ضرورية في واجهات HD، حيث تتضمن واجهة HD-SDI كلمات التحقق CRC المدمجة).
مراجع
- SMPTE : SMPTE 291M-1998: تنسيق حزم البيانات والفضاءات المساعدة
- SMPTE : ANSI/SMPTE 125M-1995: إشارة فيديو مكونة 4:2:2؛ واجهة رقمية متوازية بتية
- SMPTE : ANSI/SMPTE 334M-1995: تعيين البيانات المساعدة الرأسية لواجهة البت التسلسلية
- SMPTE : RP168-2002: تعريف نقطة تبديل الفاصل الزمني الرأسي لتبديل الفيديو المتزامن
- SMPTE : SMPTE 299-1:2010: تنسيق الصوت الرقمي 24 بت لواجهة SMPTE 292 التسلسلية
- SMPTE : SMPTE 299-2:2010: توسيع تنسيق الصوت الرقمي 24 بت إلى 32 قناة لواجهات البت التسلسلية بسرعة 3 جيجابت/ثانية
- SMPTE : تعيينات كلمات تعريف البيانات لمعرفات DID المسجلة
- تكنولوجيا الأفلام والفيديو
- واجهة رقمية تسلسلية
- معايير SMPTE