SDI-kaapelin enimmäispituus: siirtoetäisyydet nopeuden ja kaapelityypin mukaan
SDI-kaapelille ei ole olemassa yhtä kiinteää maksimipituutta. Todellinen siirtoetäisyys riippuu kahdesta tekijästä: käytettävästä SDI-standardin bittinopeudesta sekä koaksiaalikaapelin rakenteesta ja vaimennusominaisuuksista. Pienihäviöinen RG6-kaapeli siirtää HD-SDI-signaalia jopa 150 metriä, mutta 12G-SDI-kuvalla kantama voi jäädä alle sataan metriin. Ohut ja taipuisa kytkentäkaapeli puolestaan saattaa saavuttaa rajansa jo 45 metrissä.
Lyhyesti tiivistettynä: single-link 4K60 -signaalille (12G-SDI) kannattaa mitoittaa enintään noin 45 metriä mini-RG59-kaapelilla ja noin 98 metriä laadukkaalla vähävaimennuksisella RG6-kaapelilla, kuten Belden 4794R:llä. HD-SDI-signaalilla hyvälaatuinen RG6 yltää vaivatta reiluun sataan metriin. 3G-SDI-yhteyksissä on aina syytä tarkistaa vastaanottavan laitteen sallima vaimennusbudjetti. Suunnittelussa on myös muistettava jättää riittävästi turvamarginaalia, sillä valmistajien ilmoittamat etäisyydet lasketaan aina puhtaalle kaapelille ilman liittimien aiheuttamaa häviötä.
SDI-kaapelin pituus nopeuden ja kaapelityypin mukaan
Mitä uudempi SDI-sukupolvi on kyseessä, sitä suurempaa bittinopeutta ja korkeampaa taajuutta se käyttää. Korkeat taajuudet vaimenevat kaapelissa nopeammin, mikä lyhentää samalla kaapelilla saavutettavaa toimintaetäisyyttä. Nopeudet määräytyvät SMPTE-standardien mukaan, joista löytyy lisätietoa muun muassa AMD:n standardikatsauksesta: SD-SDI toimii nopeudella 270 Mb/s (ST 259), HD-SDI nopeudella 1,485 Gb/s (ST 292), 3G-SDI nopeudella 2,97 Gb/s (ST 424), 6G-SDI nopeudella 5,94 Gb/s (ST 2081) ja 12G-SDI nopeudella 11,88 Gb/s (ST 2082).
Alla olevassa taulukossa esitetyt pituudet metreinä koskevat yhtenäistä kaapelia ilman liitoksia. RG6-arvot perustuvat Beldenin siirtoetäisyystaulukkoon. Mini-RG59-arvot puolestaan pohjautuvat Belramin mittauksiin sekä yhtiön 1505F-tuotetietoihin.
| SDI-nopeus | Belden 1694A (RG6) | Belden 4794R (vähähäviöinen RG6) | Belden 4855R (mini-RG59) | Belden 1505F (joustava RG59) |
|---|---|---|---|---|
| HD-SDI (1,5G) | 113 m | 151 m | 67 m | 68 m |
| 3G-SDI | 78 m (155 m) | 105 m (209 m) | 47 m (94 m) | 46 m (91 m) |
| 6G-SDI | 105 m | 144 m | 66 m | 60 m |
| 12G-SDI | Ei luokiteltu | 98 m | 45 m | Ei ilmoitettu |
Taulukossa on ilmoitettu 3G-SDI:lle kaksi eri lukemaa, koska Belden käyttää laskelmissaan kahta eri vaimennusbudjettia. Pienempi arvo perustuu siihen, että vastaanotin sietää 20 dB:n vaimennuksen signaalin puolikkaalla kellotaajuudella. Sulkeissa ilmoitettu pituus puolestaan edellyttää laitteelta 40 dB:n sietokykyä. Tarkista aina laitteesi teknisistä tiedoista, kummalle vaimennukselle sen vastaanotinpiiri on mitoitettu.
Miksi kiinteää maksimipituutta ei ole määritelty
SMPTE-standardit eivät määrittele suoraa kaapelin enimmäispituutta metreinä. Sen sijaan standardeissa asetetaan raja sille, kuinka suuren signaalihäviön vastaanottimen tulee kestää virheettömästi. Kaapelivalmistajat, kuten Belden, kääntävät tämän vaimennusbudjetin teoreettisiksi etäisyyksiksi kunkin kaapelimallin vaimennuskertoimen perusteella – aiheesta kerrotaan tarkemmin Beldenin videokaapeleiden suorituskykyä käsittelevässä katsauksessa.
Tästä syystä laitevalmistajien omat suositukset ovat usein huomattavasti konservatiivisempia kuin kaapelitaulukoiden lukemat. Esimerkiksi Barco lupaa 12G-SDI-yhteydelle 50 metrin kantaman Belden 1694A -kaapelilla, vaikka Belden ei itse edes määrittele kyseiselle kaapelille virallista 12G-luokitusta. Kaapeli voi toimia lyhyissä vedoissa, mutta häiriömarginaalia ei jää nimeksikään.
Toimiva nyrkkisääntö suunnitteluun on selkeä: selvitä ensin käytettävän videolaitteen valmistajan ilmoittama kantama ja vertaa sitä vasta sitten kaapelitaulukon arvoihin.
Siirtomatkaa lyhentävät käytännön tekijät
Taulukoiden ilmoittamat etäisyydet pätevät vain katkeamattomalle kaapelille laboratorio-oloissa. Todellisissa asennuksissa signaalitiellä on aina vähintään kaksi liitintä, ja usein mukana on myös kytkentäpaneeleita sekä seinäläpivientejä, jotka tuovat väistämättä lisähäviötä.
Ota huomioon nämä neljä kriittistä tekijää:
- Liittimet. SMPTE ST 424 -standardi vaatii aitoja 75 ohmin BNC-liittimiä. Vaikka 50 ohmin BNC-liitin saattaa sopia paikoilleen mekaanisesti, se aiheuttaa impedanssivirheen ja signaaliheijastuksia SDI-taajuuksilla. Barco muistuttaa, että vanhat vakioliittimet eivät kestä 12G-taajuuksia ja lyhentävät käyttökelpoista siirtoetäisyyttä. Käytä 12G-linkeissä poikkeuksetta 12 GHz:lle tarkoitettuja liittimiä, kuten Gigatronixin 12G BNC -runcoliitintä.
- Kytkentäpisteet. Jokainen välikappale, paneeliliitos tai jakorasian läpivienti heikentää signaalia. Mitä vähemmän liitoksia reitillä on, sitä varmempi yhteys saavutetaan.
- Kaapelin taivutussäde. Liian tiukalle taitettu kaapeli muuttaa sisäistä rakennettaan ja ominaisimpedanssiaan, mikä aiheuttaa signaalihäviötä. Esimerkiksi Belden 4694R -kaapelille pienin sallittu taivutussäde on 69,9 mm.
- Digitaalinen jyrkänneilmiö (cliff edge). SDI-videosignaali ei analogisen kuvan tapaan heikkene vähitellen kohinaksi. Digitaalinen kuva pysyy täysin virheettömänä kriittiseen rajaan asti, minkä jälkeen yhteys katkeaa kerralla kokonaan. Kaapelivetoja ei siksi koskaan pidä mitoittaa aivan äärirajoilleen. WireFlow suositteleekin vähentämään kaapelin ilmoitetusta enimmäispituudesta reilun turvavaran liittimien ja kytkentöjen kompensoimiseksi.
Käytännön esimerkki: 60 metrin veto 4K60-kuvamikserille
Tarkastellaan tilannetta, jossa kameran 12G-SDI-signaali halutaan viedä 60 metrin päähän kuvamikserille, ja kaapelireitillä on yksi seinärasian läpivienti.
- Belden 1694A: Ei virallista 12G-luokitusta. Barcon ilmoittama 50 metrin toimintamatkakin jää alle tarvittavan 60 metrin, joten kaapeli ei sovellu tähän käyttöön.
- Mini-RG59 (4855R): Maksimikantama on 45 metriä, joten kaapeli on auttamatta liian lyhyt.
- Vähähäviöinen RG6 (4794R): Taulukon mukainen kantama on 98 metriä. 60 metrin veto käyttää tästä noin 60 prosenttia, jolloin liittimille ja paneeliläpiviennille jää turvallinen marginaali.
Luotettava suunnittelusääntö on mitoittaa veto enintään 70 prosenttiin kaapelin ilmoitetusta enimmäispituudesta, jos välissä on liitospisteitä. Se ei ole virallinen standardi, mutta toimii erinomaisena käytännön ohjeena. Tässä tapauksessa 70 prosenttia 98 metristä on noin 69 metriä, joten 60 metrin linja toimii varmasti ja luotettavasti.
Jos vedon pituudeksi tulisi 90 metriä, samalla kaapelilla ei jäisi lainkaan pelivaraa. Silloin koaksiaalikaapelin sijaan kannattaa valita signaalijatke.
Oikean kaapelityypin valinta
Ohuita kaapeleita on vaivatonta käsitellä ja reitittää ahtaissa tiloissa, mutta niiden kantama on rajallinen. Valinta kannattaakin tehdä aina käyttökohteen mukaan:
- Kamerarigit ja lyhyet laitekytkennät (alle 10 m): Käytä ohutta ja joustavaa kaapelia, sillä siirtoetäisyys ei muodostu ongelmaksi. Belden 4855R 12G SDI -kaapeli siirtää 12G-kuvaa jopa 45 metriin, ja notkea Belden 1505F toimii 6G-nopeuksilla noin 60 metriin saakka.
- Kiinteät asennukset ja pitkät linjat: Valitse paksumpi, vähävaimennuksinen RG6-kaapeli. Sen asentaminen ja taivuttelu vaatii enemmän tilaa, mutta signaali kantaa huomattavasti pidemmälle.
- Liikkuvat kamerat: Aseta kaapelin taipuisuus ja mekaaninen kestävyys etusijalle ja pyri pitämään vedot mahdollisimman lyhyinä.
Tutustu kattavaan koaksiaalikaapeleiden valikoimaamme, josta löydät laadukkaat 12G- ja 6G-kaapelit sekä erittäin joustavat ja spiraalirakenteiset BNC-kaapelit. Valmistamme 4855R- ja 1505F-kaapeleita tilauksesta myös räätälöidyillä määrämitoilla.
Kun perinteinen koaksiaali ei enää riitä
Jos asennus vaatii pidempää siirtomatkaa kuin koaksiaalikaapeli sallii, ratkaisu ei yleensä löydy pelkästään entistä paksummasta kaapelista. Tällöin kannattaa hyödyntää jotakin seuraavista menetelmistä:
Ekvalisointi ja signaalin uudelleenkellotus (reclocking). Osa vastaanottimista ja jakovahvistimista osaa korjata vaimentunutta signaalia ja luoda kellosignaalin uudelleen. Saavutettava etäisyys riippuu käytetystä piirisarjasta ja SDI-nopeudesta. Esimerkiksi Texas Instrumentsin kehittämä taajuuskorjainpiiri kykenee Belden 1694A -kaapelilla etäisyyksiin 75 m (12G), 120 m (6G), 200 m (3G) ja 300 m (HD), mikä ylittää selvästi tavalliset kaapelitaulukot. Laitteiden välillä on kuitenkin suuria eroja, joten vastaanottimen tekniset tiedot on aina tarkistettava erikseen.
Signaalireitin puoliväliin sijoitettu toistin puolestaan jakaa pitkän matkan kahteen hallittavaan osaan. Esimerkiksi Atomos Connect Repeat SDI mahdollistaa 3G-, HD- ja SD-SDI-signaalien siirtämisen koaksiaalilla yli 200 metrin päähän.
Optinen valokuitu. Pitkille etäisyyksille ja suurille bittinopeuksille valokuitu on kaikkein luotettavin vaihtoehto. Kuitumuunnin muuntaa sähköisen SDI-signaalin optiseksi valoksi ja toisessa päässä jälleen takaisin SDI-muotoon. Esimerkiksi Muxlabin 12G-kuitujatke kantaa jopa 10 kilometriä yksimuotokuidulla kaikilla nopeuksilla, kun taas tavallisella koaksiaalilla sama laite yltää 12G-kuvalla vain 40 metriin. Kuitu on samalla täysin immuuni sähkömagneettisille häiriöille. Monipuolinen AVMATRIX FE1121-12G -kuitujatke tukee 12G-, 6G- ja 3G-SDI-yhteyksiä.
Langaton videonsiirto. Liikkuvissa kameratuotannoissa kaapeli voi olla tiellä pituudesta riippumatta. Langattomista vaihtoehdoista löydät lisätietoa langattomien videolähetinjärjestelmien oppaastamme.
Jos vielä vertailet SDI- ja HDMI-kaapelointia tuotannossasi, lue myös videotuotannon HDMI-kaapeleiden valintaopas, jossa käydään läpi HDMI-tekniikan siirtorajat.
Yhteenveto
- SDI-standardeissa ei määritellä yhtä ehdotonta enimmäispituutta, vaan kantama riippuu bittinopeudesta, kaapelin vaimennuksesta ja vastaanottimen sietokyvystä.
- 12G-SDI-yhteydellä saavutetaan tyypillisesti noin 45 metrin kantama mini-RG59-kaapelilla ja noin 98 metriä vähähäviöisellä RG6-kaapelilla (Belden 4794R). Suosittua Belden 1694A -kaapelia ei ole virallisesti luokiteltu 12G-nopeuksille.
- Valmistajien taulukkoarvot kattavat ainoastaan kaapelin. Jätä mitoitukseen aina riittävä turvamarginaali liittimiä ja kytkentäpisteitä varten, jotta signaali ei kaadu digitaaliseen jyrkänneilmiöön.
- Varmista, että käytät aina aitoja 75 ohmin BNC-liittimiä, joiden taajuuskaista vastaa järjestelmäsi SDI-nopeutta.
- Kun koaksiaalin siirtoraja tulee vastaan, arvuuttelun sijaan kannattaa ottaa käyttöön uudelleenkellottava jakovahvistin, SDI-toistin tai valokuitumuunnin.
Kerro meille käyttämäsi SDI-nopeus, kaapelivedon pituus ja reitin kytkentäpisteiden määrä, niin autamme valitsemaan parhaiten soveltuvan kaapelin tai signaalijatkeen. Ota yhteyttä MediaGearin asiantuntijoihin, niin varmistetaan yhdessä järjestelmäsi toimivuus jo ennen tilausta.
