開始您的比賽—從開球到最后達陣的精確計時
來源：http://www.sdyoujian.cn 作者：億金電子 2024年12月13
如果您是足球迷，那么在正確的時間將正確的攝像機角度同步傳輸到您的電視機上，對于您的比賽日觀看體驗至關重要。無論是從鳥瞰無人機、現場手持設備還是其他角度，與音頻一起編排的視頻源都能為您提供實時事件序列和對比賽的連貫理解。也就是說，如果數據傳輸時間正確并且廣播系統同步。
最佳的直播觀看體驗需要大量的工程復雜性。大量數據必須通過具有不同帶寬、性能要求和接口的電子系統傳輸 - 從現場到生產設施，再到云和衛星，最后從流到電視機。在廣播制作的動態世界中，數據傳輸的精確定時和同步是高效視頻處理和無縫過渡的支柱。
本博客深入探討了實時廣播中計時和同步挑戰的關鍵方面以及解決方案。從開球到最后達陣，一切都與精度有關。
Picture Perfect Stream：工作室中的精確計時
現代工作室配備了多個攝像頭、音頻輸入和視頻處理器，其復雜性要求采用細致的計時和同步方法。在工作室中使用多個攝像機或視頻源時，同步可確保在源源之間無縫切換。缺乏同步可能會導致過渡期間出現故障、延遲或視頻質量下降，從而影響整體制作價值。
與參考時間的同步使開關設備能夠在視頻源之間無縫轉換，而無需緩沖或重新同步輸入信號。主同步發生器用作制作工作室中所有視頻設備的中央計時源。該發生器分配一個公共的主同步信號，稱為發生器鎖 （genlock）。復合視頻信號中的一個例子是黑色突發，這是一種具有黑色視頻幀的同步鎖相，包括用于同步的定時信息，用于所有連接的視頻源和處理器。
來自遠程源的視頻信號會變得更加復雜，例如足球場中的外部廣播攝像機可能無法訪問主同步鎖相信號。這些信號通常不同步地到達制作工作室，這給集成到工作室工作流程帶來了挑戰。在這些情況下，幀同步器充當中介，緩沖傳入的視頻信號，并將其計時與工作室的主同步源對齊。該過程包括重新定時遠程視頻信號，以產生與其他演播室設備同步的同步鎖相 SDI 輸出。該功能對于將遠程素材集成到直播中至關重要，可確保所有信號一致且同步，無論其來源如何。
這種編排可確保所有攝像機、混音器和處理器在時序方面 “說同一種語言”，避免視覺或聽覺錯位。精確同步消除了延遲并確保了一致的輸出。
廣播網絡通常采用各種傳輸設備類型，每種設備類型都需要特定的計時組件。這些組件可能包括用于通用時序的單端時鐘、串行器/解串器 （SERDES） 應用所必需的低抖動差分時鐘，以及支持 IEEE 1588 或音頻視頻橋接/時間敏感網絡 （AVB/TSN） 等標準的專用同步設備。
專業攝像機同步
專業攝像機是工作室制作的核心，其性能依賴于精確的同步。以下是同步在典型攝像機設置中的級聯方式：
1、用于同步的 Genlock：攝像機通過同步鎖相將其視頻處理器采樣時鐘、同步脈沖和串行數字接口 （SDI） 時鐘與演播室的主同步信號同步。這可確保所有攝像機都與工作室的時序參考完美對齊。
2、低抖動時鐘：視頻處理器需要具有極低抖動 （不需要的時序變化） 的時鐘，因為任何時序不一致都會直接影響模數 （A/D） 轉換器的性能。高抖動會降低信噪比，從而影響視頻質量。
3、音視頻同步：麥克風音頻信號使用音頻處理器進行數字化處理。音頻采樣時鐘與視頻時鐘同步，以確保音頻和視頻流在嵌入到 SDI 流時完美對齊。
4、水平同步 （HSYNC）： 從主同步發生器生成的復合視頻信號中提取 HSYNC 信號。為此，復合視頻信號（包括黑場色同步參考）被饋送到同步分離器中。此 separator 刪除 signal 中不需要的部分并隔離 timing 數據。這個提取的 HSYNC 信號被鎖定到 timing generator 上。發生器過濾信號中的抖動并產生穩定的視頻采樣時鐘。
SiTime 晶振是精密計時領域的領導者，提供基于硅 MEMS 的解決方案，非常適合廣播設備。為直播提供了許多時序解決方案，包括 Cascade™ 時鐘片上系統系列。Cascade 系列包括網絡同步器、抖動消除器和時鐘發生器。這些器件克服了與傳統 quartz 計時解決方案相關的質量和可靠性問題。由于 Cascade 系列將 MEMS 諧振器集成到時鐘中，因此不需要石英參考器件。這提高了系統的彈性，并消除了石英晶體的固有弱點，例如活動下降以及對沖擊和振動的敏感性。此外，通過集成諧振器，它消除了電路板上的器件，最大限度地減少了分配給時序的空間并簡化了 PCB 板設計。
除了級聯時鐘系列之外，SiTime 還提供完整的基于硅 MEMS 的廣播振蕩器系列，包括低抖動差分端振蕩器、TCXO晶振 和 OCXO晶振，與傳統石英晶體替代品相比，它們具有更好的性能和更低的功耗，以及數字控制等重要功能，可輕松微調輸出頻率。
高精度計時硬件對于直播至關重要
從視頻和音頻信號的精確對齊到遠程源的無縫集成，同步使廣播公司能夠向觀眾提供專業級內容。使用主同步發生器、HSYNC 信號和幀同步器等高級工具可確保工作室的每個組件協調運行。使用基于 MEMS 的硅精密計時芯片可提供卓越的穩定性，可以減少高數據速率應用、新聞、娛樂和體育直播中對持續重新同步的需求，在這些應用中，多個攝像頭將數據饋送到集中處理中心。精確的計時可確保所有這些流保持同步，因此當廣播到達您家時，它看起來流暢且不間斷。
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