08.02.2019 | Ausgabe 1-2/2019

Fit for 4K

Quelle: Vitaly Krivosheev (fotolia)

Die Infrastruktur von Studios und Sendeanstalten ist derzeit auf 1080i-, 720p-und 1080p-Videosignale ausgelegt. Die Technik entwickelt sich jedoch weiter. 4K gewinnt zunehmend an Bedeutung. Das hat auch  Auswirkungen auf die Broadcast-Industrie. Zur Übertragung von 4K-Signalen stehen am Markt Koaxialkabel verschiedener Hersteller zur Verfügung. Der Beitrag stellt die UHD-Serie von Draka vor.

HD-SDI ist das derzeitige Interface zur seriellen Übertragung von unkomprimierten Bild-, Ton- und Metadaten für HDTV im professionellen Studio- und Produktionsumfeld. Am weitesten verbreitet sind die beiden Standards 1080i (1920 x 1080 Pixel) und 720p (1280 x 720 Pixel), die in der Norm SMPTE 292M beschrieben werden und eine Übertragungsrate von 1,5 Gbit/s besitzen. Darüber hinaus sind bereits einige  Infrastrukturen für den in der Norm SMPTE 424M beschriebenen Standard 1080p mit 3 Gbit/s ausgelegt. Die SDI-Schnittstelle basiert elektrisch auf Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand von 75 Ω und verwendet zum Anschluss BNC-Steckverbinder. Beide Normen legen eine maximale Dämpfung des Signals von 20 dB bei ½ Clock Frequenz fest. Schaut der Auskunftssuchende im Datenblatt eines Koaxialkabels die Dämpfungswerte bei eben dieser ½ Clock Frequenz nach, kann er daraus die maximale Einsatzlänge nach der entsprechenden Norm ermitteln. Hierzu als Beispiel das Bestimmen der maximalen Einsatzlänge nach SMPTE 424M mit einem Draka 

Kabel 1.4/6.6AF: Das Draka-Koaxialkabel 1.4/6.6AF hat bei der Frequenz von 1,5 GHz (= ½ Clock Frequenz) laut Datenblatt eine Dämpfung von 19 dB auf 100 Meter. Da maximal eine Dämpfung von 20 dB erlaubt ist, ergibt sich eine maximale Einsatzlänge von 105 Metern.

In der Film- und Fernsehwelt gewinnt 4K immer mehr an Bedeutung / Quelle: pexels.com

Koaxialkabel goes 4K 
In der Film- und Fernsehwelt findet derzeit eine Diskussion  über höhere Datenströme statt. 4K-Auflösung oder einfach 4K heißt die Technologie, die eine immer wichtigere Rolle spielt. 4K steht für 4.000 und meint damit in etwa die Höhe der horizontalen Bildpunkte. Genauer gesagt 3.840 Pixel in der Breite und 2.160 in der Höhe. Diese Werte sind im Standard SMPTE ST 2082 festgeschrieben. 4k bedeutet demnach eine vierfach höhere Auflösung als Full HD (2 x HD-Breite und 2 HD-Höhe). Die Datenübertragung erfolgt mit einem Datenstrom von 12 Gbit/s. Das entspricht einer ½ Clock Frequenz von 6 GHz. Die Norm sieht außerdem eine maximal erlaubte Dämpfung von nun 40 dB vor. Unter Einsatz der 4K-Technik ist der Informationsgehalt der Bilder signifikant höher.

Drei Möglichkeiten
Der Broadcast-Produktion stehen für 4K-Übertragungen drei Lösungen zur Auswahl: Single-Link (1 x 12 Gbit/s,  ½ Clock Frequenz von 6 GHz), Dual-Link (2 x 6 Gbit/s, ½ Clock Frequenz von 3 GHz) und Quad-Link (4 x 3 Gbit/s, ½ Clock Frequenz von 1,5 GHz). Technisch bedingt, führen Broadcast-Unternehmen 4K-Übertragungen überwiegend in Quad Link aus (4 x 3 Gbit/s). In der Praxis erweist sich der Einsatz von Quad Link jedoch als unwirtschaftlich. Anzustreben ist eine Single-Link-Übertragung mit 1 x 12 Gbit/s. Der Vorteil liegt auf der Hand: Im Gegensatz zu Quad Link, wo die Techniker für jedes Signal vier Kabel ziehen müssen, reduziert sich die Anzahl bei Single Link auf nur ein Koaxialkabel. Neben geringeren Material- und Installationskosten profitieren die Broadcast-Unternehmen von einfacherem Handling.Weniger Kabelvolumen bedeutet außerdem weniger Gewicht und Platzbedarf.

Bei der Live-Übertragung großer Sport- Events setzenTV-Sender zunehmend auf 4K. / Quelle: pexels.com

Ready for Market
Basierend auf diesen Vorgaben hat Draka Koaxialkabel für 4K-Übertragung entwickelt. Die neue UHD-Serie  umfasst beispielsweise das UHD50 und UHD100. Beider Entwicklung der neuen Serie legte man großen Wert darauf, die Anforderungen der Ü-Wagenhersteller zu berücksichtigen   beispielsweise das Einhalten der äußeren Kabel- Durchmesser von 4,5 und 7 Millimeter. Dies wurde erreichtdurch höhere Verzellung des Dielektrikums und einem  versilberten und optimierten Innenleiter.

Bei der technischen Realisierung ist die Qualität der Komponenten von entscheidender Bedeutung. Um ein maximales Ergebnis zu erreichen, sollten Steckverbinder,  Equalizer und Kabel aufeinander abgestimmt sein. Toleranzen sind so gering wie möglich zu halten.

Die Bestimmung der maximalen Einsatzlänge erfolgt ähnlich wie im vorausgehenden Beispiel beschrieben. Jetzt geht es um die Bestimmung der maximalen Einsatzlänge  nach SMPTE 2082M mit einem Draka Kabel1.4/6.6AF, Single Link. Das Draka Koaxialkabel 1.4/6.6AF  hat bei der Frequenz von 6 GHz (=½ Clock Frequenz) eineDämpfung von 41,6 dB auf 100 Meter. Da nun maximal  eine Dämpfung von 40 dB erlaubt ist ergibt sich somit eine maximale Einsatzlänge von 96 Metern. (siehe Tabelle)

Die Frage, warum fast kein Unterschied zur SMPTE 424M besteht, lässt sich durch die nun erlaubte höhere Dämpfung beantworten. Technisch betrachtet sind die Equalizer der neueren Generation leistungsfähiger. Sie erlauben, entsprechend höhere Dämpfungen zu realisieren.  Leider ist nicht immer eindeutig zu erkennen, welcheGeneration von Equalizer verbaut ist. Ein praktischer Test des technischen Equipments ist deshalb immer  ratsam. Diese haben einen entscheidenden Anteil an derrealisierbaren maximalen Kabellänge.

Ein Blick in die Glaskugel zeigt, ...  … dass die Entwicklung auch bei 4 K nicht stehenbleibenwird. Um die Anforderungen künftiger Broadcast-Infrastrukturen erfüllen zu können, sind bereits Lösungen in der Diskussion. Darunter AVB (Audio Video Bridging) und SMPTE 2022. Oder ist 8K die richtige Lösung, wenn 4K nicht mehr  ausreicht?

Egal wohin die Reise geht, Kupferkabel sind aufgrund der großen Bandbreite in ihrer Übertragungsreichweite  begrenzt. Optische Kabel hingegen haben nahezu keine Einschränkungen.


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