开始您的比赛—从开球到最后达阵的精确计时
来源：http://m.hneyq.com 作者：亿金电子 2024年12月13
如果您是足球迷，那么在正确的时间将正确的摄像机角度同步传输到您的电视机上，对于您的比赛日观看体验至关重要。无论是从鸟瞰无人机、现场手持设备还是其他角度，与音频一起编排的视频源都能为您提供实时事件序列和对比赛的连贯理解。也就是说，如果数据传输时间正确并且广播系统同步。
最佳的直播观看体验需要大量的工程复杂性。大量数据必须通过具有不同带宽、性能要求和接口的电子系统传输 - 从现场到生产设施，再到云和卫星，最后从流到电视机。在广播制作的动态世界中，数据传输的精确定时和同步是高效视频处理和无缝过渡的支柱。
本博客深入探讨了实时广播中计时和同步挑战的关键方面以及解决方案。从开球到最后达阵，一切都与精度有关。
Picture Perfect Stream：工作室中的精确计时
现代工作室配备了多个摄像头、音频输入和视频处理器，其复杂性要求采用细致的计时和同步方法。在工作室中使用多个摄像机或视频源时，同步可确保在源源之间无缝切换。缺乏同步可能会导致过渡期间出现故障、延迟或视频质量下降，从而影响整体制作价值。
与参考时间的同步使开关设备能够在视频源之间无缝转换，而无需缓冲或重新同步输入信号。主同步发生器用作制作工作室中所有视频设备的中央计时源。该发生器分配一个公共的主同步信号，称为发生器锁 （genlock）。复合视频信号中的一个例子是黑色突发，这是一种具有黑色视频帧的同步锁相，包括用于同步的定时信息，用于所有连接的视频源和处理器。
来自远程源的视频信号会变得更加复杂，例如足球场中的外部广播摄像机可能无法访问主同步锁相信号。这些信号通常不同步地到达制作工作室，这给集成到工作室工作流程带来了挑战。在这些情况下，帧同步器充当中介，缓冲传入的视频信号，并将其计时与工作室的主同步源对齐。该过程包括重新定时远程视频信号，以产生与其他演播室设备同步的同步锁相 SDI 输出。该功能对于将远程素材集成到直播中至关重要，可确保所有信号一致且同步，无论其来源如何。
这种编排可确保所有摄像机、混音器和处理器在时序方面 “说同一种语言”，避免视觉或听觉错位。精确同步消除了延迟并确保了一致的输出。
广播网络通常采用各种传输设备类型，每种设备类型都需要特定的计时组件。这些组件可能包括用于通用时序的单端时钟、串行器/解串器 （SERDES） 应用所必需的低抖动差分时钟，以及支持 IEEE 1588 或音频视频桥接/时间敏感网络 （AVB/TSN） 等标准的专用同步设备。
专业摄像机同步
专业摄像机是工作室制作的核心，其性能依赖于精确的同步。以下是同步在典型摄像机设置中的级联方式：
1、用于同步的 Genlock：摄像机通过同步锁相将其视频处理器采样时钟、同步脉冲和串行数字接口 （SDI） 时钟与演播室的主同步信号同步。这可确保所有摄像机都与工作室的时序参考完美对齐。
2、低抖动时钟：视频处理器需要具有极低抖动 （不需要的时序变化） 的时钟，因为任何时序不一致都会直接影响模数 （A/D） 转换器的性能。高抖动会降低信噪比，从而影响视频质量。
3、音视频同步：麦克风音频信号使用音频处理器进行数字化处理。音频采样时钟与视频时钟同步，以确保音频和视频流在嵌入到 SDI 流时完美对齐。
4、水平同步 （HSYNC）： 从主同步发生器生成的复合视频信号中提取 HSYNC 信号。为此，复合视频信号（包括黑场色同步参考）被馈送到同步分离器中。此 separator 删除 signal 中不需要的部分并隔离 timing 数据。这个提取的 HSYNC 信号被锁定到 timing generator 上。发生器过滤信号中的抖动并产生稳定的视频采样时钟。
SiTime 晶振是精密计时领域的领导者，提供基于硅 MEMS 的解决方案，非常适合广播设备。为直播提供了许多时序解决方案，包括 Cascade™ 时钟片上系统系列。Cascade 系列包括网络同步器、抖动消除器和时钟发生器。这些器件克服了与传统 quartz 计时解决方案相关的质量和可靠性问题。由于 Cascade 系列将 MEMS 谐振器集成到时钟中，因此不需要石英参考器件。这提高了系统的弹性，并消除了石英晶体的固有弱点，例如活动下降以及对冲击和振动的敏感性。此外，通过集成谐振器，它消除了电路板上的器件，最大限度地减少了分配给时序的空间并简化了 PCB 板设计。
除了级联时钟系列之外，SiTime 还提供完整的基于硅 MEMS 的广播振荡器系列，包括低抖动差分端振荡器、TCXO晶振 和 OCXO晶振，与传统石英晶体替代品相比，它们具有更好的性能和更低的功耗，以及数字控制等重要功能，可轻松微调输出频率。
高精度计时硬件对于直播至关重要
从视频和音频信号的精确对齐到远程源的无缝集成，同步使广播公司能够向观众提供专业级内容。使用主同步发生器、HSYNC 信号和帧同步器等高级工具可确保工作室的每个组件协调运行。使用基于 MEMS 的硅精密计时芯片可提供卓越的稳定性，可以减少高数据速率应用、新闻、娱乐和体育直播中对持续重新同步的需求，在这些应用中，多个摄像头将数据馈送到集中处理中心。精确的计时可确保所有这些流保持同步，因此当广播到达您家时，它看起来流畅且不间断。
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