Kod czasowy SMPTE LTC VITC: warianty dla broadcast

Kod czasowy SMPTE nadaje każdej klatce wideo znacznik czasu w postaci godziny:minuty:sekundy:klatki. Dzięki temu obraz, dźwięk, światło i automatyka działają idealnie synchronicznie. Kod istnieje od 1969 roku i występuje w kilku wariantach, w zależności od sposobu transportu sygnału.

Trzy warianty

• LTC: kod czasowy na ścieżce audio. Podróżuje zwykłym kablem audio, idealny do wydarzeń na żywo i sterowania oświetleniem.
• VITC: kod czasowy ukryty w samym sygnale wideo. Pozostaje czytelny, gdy obraz jest zatrzymany.
• SMPTE 2059-2: nowoczesny wariant, który rozdziela czas w sieci IP (na bazie PTP).

W praktyce

Większość studiów jest w fazie przejściowej i używa kilku wariantów naraz. Jeden nowoczesny zegar wzorcowy, jak Masterclock GMR6000, dostarcza je wszystkie razem. Pomagamy wybrać to, co pasuje do Twojej konfiguracji.

W każdym studiu broadcast, suicie postprodukcyjnej i wozie transmisyjnym na żywo działa coś, co wygląda jak znacznik czasu: godziny:minuty:sekundy:klatki. To jest kod czasowy SMPTE, standard, który od 1969 roku umożliwia synchronizację audio, wideo, cue oświetleniowych i automatyzacji ze sobą. Ten artykuł wyjaśnia trzy historyczne warianty (LTC, VITC, drop-frame) i jak nowoczesna era IP buduje na nich z SMPTE 2059-2 PTP.

Skąd pochodzi kod czasowy SMPTE?

W 1969 roku Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) ustandaryzowało kodowanie czasu znane jako SMPTE 12M. Cel: znacznik czasu, do którego można się odwoływać na każdej klatce taśmy wideo lub audio, aby różne urządzenia mogły pracować synchronicznie. Pierwszy wariant, Linear Time Code (LTC), umieszczał kod na ścieżce audio. Vertical Interval Time Code (VITC) pojawił się później, umieszczając czas w niewidocznych liniach samego sygnału wideo. Wraz z przejściem na broadcast oparty na IP, SMPTE 2059-2 wchodzi teraz na scenę: kod czasowy oparty na PTP przez IP, część pakietu SMPTE ST 2110.

Czym jest LTC (Linear Time Code)?

LTC to kodowanie audio-częstotliwościowe kodu czasowego. Sygnał składa się z bitów kodowanych bi-phase-mark, z częstotliwością od około 1,2 kHz do 2,4 kHz w zależności od częstotliwości klatek. Każda klatka zawiera 80 bitów: 32 na czas, plus bity użytkownika, bity synchronizacji i flagi.

Cechy:

• Transport przez standardowy kabel audio (XLR, jack, koncentryczny). Odległości do 300 m bez wzmacniacza są typowo osiągalne.
• Odczytywalny przy każdej standardowej prędkości z wyjątkiem zatrzymanej klatki: gdy zatrzymany, kod czasowy też się zatrzymuje, więc urządzenia tracą referencję.
• Niezależny od wideo: możesz generować LTC bez źródła wideo, idealne do postprodukcji audio-only i synchronizacji cue oświetleniowych.

LTC pozostaje najszerzej stosowanym wariantem kodu czasowego dla wydarzeń na żywo, systemów wyzwalania cue oświetleniowych (mosty DMX, PixelFlex) i synchronizacji audio-wideo na długich kablach.

Czym jest VITC (Vertical Interval Time Code)?

VITC umieszcza kod czasowy w przerwie wygaszania pionowego (VBI) sygnału wideo, niewidocznych liniach między klatkami. Nie potrzeba oddzielnego kabla: kod czasowy podróżuje wraz z sygnałem wideo.

Cechy:

• Odczytywalny przy zatrzymaniu i krokowym przechodzeniu między klatkami: VITC odświeża się w każdej klatce, więc nawet zatrzymana taśma zwraca poprawny kod czasowy.
• Nie potrzeba oddzielnej ścieżki audio: wszystkie kanały audio pozostają dostępne.
• Zintegrowany z sygnałem wideo: suity montażowe parsujące strumień wideo otrzymują kod czasowy za darmo.

Czym jest problem 29.97 fps i jak drop-frame go rozwiązuje?

Frustrujący artefakt kolorowej telewizji NTSC: częstotliwość klatek to 29.97 fps, nie schludne 30 fps, które pojawia się w arkuszach danych.

To tworzy problem liczenia dla kodu czasowego. Jeśli liczysz kod czasowy przy 30 fps, ale Twoje wideo działa przy 29.97 fps, po godzinie Twój kod czasowy wyprzedza rzeczywistą liczbę klatek o 3,6 sekundy. Dla broadcast w czasie rzeczywistym: katastrofalne.

Dwa rozwiązania:

Drop-frame timecode (DF): dla każdej minuty, która nie jest podzielna przez 10, dwa numery klatek są „pomijane" w liczeniu. Wynik: kod czasowy odpowiada czasowi zegarowemu na przestrzeni godziny. Kod drop-frame jest oznaczany średnikiem `;` między sekundami a klatkami: `01:00:00;00`. Non-drop-frame (NDF): żadne numery klatek nie są pomijane. Prostszy w montażu, ale kod czasowy wyprzedza czas zegarowy. Oznaczany dwukropkiem: `01:00:00:00`. Używany dla treści 24p, 25p, 30p, gdzie ten problem nie ma zastosowania.

Jakie systemy kolorów i częstotliwości klatek występują?

Kontekst w skrócie: NTSC (Ameryka Północna, Japonia) historycznie działa na 29,97 fps i 59,94 fps; PAL (Europa, Australia, części Azji) na 25 fps i 50 fps; treści kinowe na 24 fps. Broadcast na żywo w Europie: zazwyczaj 50i lub 50p. Postprodukcja kinowa: 23,976 (często nadal wywodząca się z NTSC), 24 lub 25 fps. Dla nowoczesnego broadcastu na żywo w IP: dominujące 50p lub 59,94p.

Każda częstotliwość klatek ma własny wybór drop/non-drop. Dla większości europejskich treści broadcastowych (25 fps i 50 fps) drop-frame nie jest problemem, tylko częstotliwości wywodzące się z NTSC (29,97, 59,94) tego wymagają.

Czym jest SMPTE 2059-2 i jak odnosi się do PTP?

Przejście z SDI (Serial Digital Interface) na broadcast oparty na IP jest w pełnym toku. W środowisku SDI master clock dostarcza referencję przez black burst (analogowy) lub tri-level sync (HD-SDI). LTC i VITC są dystrybuowane obok sygnału wideo.

W środowisku SMPTE ST 2110 (IP) master clock dostarcza referencję przez PTP według SMPTE 2059-2, profil mediowy na bazie IEEE 1588. Wszystkie urządzenia w studiu (kamery, miksery, rejestratory, kontrolery oświetlenia) otrzymują czas sub-mikrosekundowy przez sieć. Kod czasowy jest wyprowadzany z czasu PTP przez każde urządzenie indywidualnie.

Cechy SMPTE 2059-2:

• Oparty na IEEE 1588v2 Default Profile z parametrami specyficznymi dla SMPTE.
• Domena 127 jako domyślna (inna niż Default Profile na 0).
• Dokładność sub-mikrosekundowa dla synchronizacji z dokładnością do klatki przez IP.
• Kompatybilność wsteczna ze starszymi systemami: grandmaster SMPTE 2059-2 może dostarczać wyjście SDI black-burst równolegle dla wdrożeń hybrydowych.

Który wariant kodu czasowego wybrać kiedy?

Trzy scenariusze z bezpośrednią rekomendacją:

Wydarzenie na żywo, synchronizacja oświetlenia + audio + wideo przez kable. Wybierz LTC. Solidny, długodystansowy, nie wymaga wideo, kontroler oświetlenia i mikser audio mogą się bezpośrednio podłączyć. Studio broadcast SDI, suita montażowa postprodukcji. Wybierz VITC dla źródła SDI plus opcjonalnie LTC dla pomieszczeń audio-only. Master clock generuje oba z jednego źródła. Broadcast IP na SMPTE ST 2110. Wybierz SMPTE 2059-2 PTP jako fundament. Kod czasowy jest wyprowadzany przez każde urządzenie. Zachowaj wyjście LTC dla starszego sprzętu i mostów oświetleniowych.

Dla wdrożeń hybrydowych (często w fazie przejściowej 2024-2028): nowoczesny master clock taki jak Masterclock GMR6000 dostarcza SMPTE 2059-2 PTP, black burst, tri-level sync, LTC i VITC jednocześnie, jedno urządzenie dla każdego scenariusza.

Najczęściej zadawane pytania

Jaka jest różnica między kodem czasowym drop-frame a non-drop-frame?

Drop-frame timecode (DF, oznaczany `;`) pomija dwa numery klatek na minutę, z wyjątkiem co 10. minuty, aby skorygować rozbieżność między 29.97 fps a czasem zegarowym. Non-drop-frame (NDF, oznaczany `:`) przebiega bez korekcji i kończy 3,6 sekundy przed czasem zegarowym po godzinie. Dla treści NTSC 29.97 i 59.94 fps używaj DF; dla 24/25/30 fps używaj NDF.

Czy LTC nadal działa w broadcast opartym na IP?

Tak, i w praktyce prawie zawsze. Nowoczesne master clocks takie jak seria Masterclock GMR generują SMPTE 2059-2 PTP dla urządzeń IP i LTC dla mostów oświetleniowych i starszych rejestratorów jednocześnie. Wdrożenia hybrydowe pozostaną normą na lata.

Ile master clocks potrzebuję w dużym studiu?

Zazwyczaj dwa, dla redundancji. Oba dyscyplinowane GNSS, oba z holdoverem OCXO. Algorytm Best TimeTransmitter Clock PTP automatycznie wybiera, który jest aktywny. Drugi jest w stanie hot-standby. Dla wdrożeń wrażliwych na budżet pojedynczy master clock z dobrym holdoverem też może wystarczyć, poproś o poradę na podstawie konkretnych wymagań ciągłości.

Czy black burst jest martwy w 2026?

Jeszcze nie. Wiele sprzętu broadcast z lat 2015-2020 nie obsługuje SMPTE 2059-2, ale obsługuje black burst lub tri-level sync. Nowoczesny master clock dostarcza oba jednocześnie: PTP dla części IP studia, black burst dla starszych kamer i przełączników. Dopiero po pełnej wymianie sprzętu wyjścia synchronizacji SDI mogą zniknąć.

Następny krok

Zobacz produkty i wyświetlacze Masterclock z kodem czasowym.

Dodatkowo: Zobacz cyfrowe zegary z kodem czasowym (odczyt LTC lub VITC).

Źródła i standardy

Ta strona odwołuje się do następujących oficjalnych standardów i autorytatywnych organów:

1. SMPTE ST 12-1:2014 — Time and Control Code 2. ITU-R TF series — Time signals and frequency standards emissions