淺析高清銅軸電纜傳輸HD-SDI技術(shù)

文/胡宗進(jìn)

視頻監(jiān)控行業(yè)在標(biāo)清向高清視頻圖像發(fā)展過(guò)程中，圖像分辨率經(jīng)歷了從CIF、4CIF、D1到高清960H、720P、1080P等，目前主流的高清解決方案有三種：·模擬高清960H，也就是我們常說(shuō)的700線；·高清數(shù)字HD-SDI，包含720p和1080p分辨率；

·高清IP，包含720p、1080p、300萬(wàn)、500萬(wàn)等分辨率。

960H和HD-SDI兩種高清解決方案都是基于銅軸電纜來(lái)傳輸高清視頻信號(hào)的，960H高清解決方案同傳統(tǒng)模擬視頻解決方案類似，這里不再贅述。

基于銅軸電纜傳輸高清視頻信號(hào)的技術(shù)解決方案目前有兩種：一是基于HD-SDI技術(shù)，二是基于Intersil公司的SLOC技術(shù)解決方案。今天我們主要圍繞HD-SDI技術(shù)來(lái)探討高清銅軸電纜傳輸技術(shù)。

什么是HD-SDI

HD（High Definition）是高清首字母的縮寫(xiě)，SDI（Serial digital interface）是數(shù)字分量串行接口首字母的縮寫(xiě)，該接口采用銅軸電纜傳輸，以BNC接口作為線纜標(biāo)準(zhǔn)。HD-SDI的提出則起源于演播室視頻數(shù)字化的傳輸需求，它采用的是無(wú)損的非壓縮視頻傳輸技術(shù)。

SDI接口可以簡(jiǎn)單的分為SD-SDI（270Mbps，SMPTE259M）HD-SDI（1.485Gbps，SMPTE 292M），3GSDI（2.97Gbps，SMPTE424M），不同SDI接口，根據(jù)傳輸速率的不同，其基于銅軸電纜高清視頻信號(hào)的傳輸距離、信號(hào)衰減幅度也不一樣。

目前安防行業(yè)廣泛采用的是HD-SDI接口類型的設(shè)備，比如HD-SDI數(shù)字高清攝像機(jī)、HD-SDI DVR、HD-SDI 視頻光端機(jī)、HD-SDI矩陣、HDSDI轉(zhuǎn)換器、HD-SDI編碼器等。采用的HD-SDI高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，是基于SMPTE（電影與電視工程師協(xié)會(huì)）串行鏈路標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)75歐姆銅軸來(lái)傳輸未壓縮數(shù)字視頻的一種高清實(shí)時(shí)攝像機(jī)。

SDI信號(hào)成型大致有以下幾種實(shí)現(xiàn)方案：

·Parallel YUV（模擬顏色編碼），通過(guò)FPGA芯片轉(zhuǎn)換成SDI信號(hào)；

·Parallel YUV（模擬顏色編碼），通過(guò)ASIC整合轉(zhuǎn)換成SDI信號(hào)；

·LVDS YUV（圖像色彩低壓分差信號(hào)），通過(guò)FPGA芯片轉(zhuǎn)換成SDI信號(hào)；

·利用I S P圖像處理模塊直接輸出高解析BT.1120信號(hào)到SDI發(fā)射芯片上。

目前絕大多數(shù)廠家都采用第4種SDI信號(hào)成型方案研發(fā)生產(chǎn)HD-SDI攝像機(jī)。

HD-SDI與高清IP的優(yōu)勢(shì)

大家知道，目前市場(chǎng)上較為成熟的數(shù)字高清系統(tǒng)解決方案有兩大類別：一種是IP化壓縮網(wǎng)絡(luò)視頻的解決方案；另一種是以廣播格式HD-SDI接口的非壓縮視頻的解決方案。采用HD-SDI高清銅軸電纜傳輸技術(shù)的系統(tǒng)較高清IP有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

高清畫(huà)質(zhì)，HD-SDI攝像機(jī)的信號(hào)是經(jīng)過(guò)無(wú)壓縮、無(wú)延時(shí)的，它保證了最原始的高質(zhì)量圖像。而不像IP攝像機(jī)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后對(duì)視頻進(jìn)行編碼壓縮，造成圖像質(zhì)量的下降及資源的損耗。隨著安防行業(yè)高清化、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用的普及，智能化應(yīng)用需求也將日益增長(zhǎng)，而實(shí)現(xiàn)智能化的前提之一即是要保證高質(zhì)量的視頻圖像，無(wú)疑采用HD-SDI技術(shù)是一個(gè)理想的選擇。

高清等級(jí)的實(shí)時(shí)傳輸，HD-SDI相對(duì)于高清IP來(lái)說(shuō)，另一優(yōu)勢(shì)在于圖像畫(huà)面和控制過(guò)程中的實(shí)時(shí)性，大家知道，高清IP延時(shí)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，分別為前端視頻在其模數(shù)轉(zhuǎn)換后的編碼壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸、后端解碼顯示，一般規(guī)定前端設(shè)備與用戶終端設(shè)備間端到端的信息延遲時(shí)間應(yīng)不大于4秒，可以想像，如果這樣的實(shí)地操作必然會(huì)錯(cuò)失很多及時(shí)處理現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的機(jī)會(huì)，很難掌握現(xiàn)場(chǎng)的第一手資料。

平滑過(guò)渡到高清，HD-SDI系統(tǒng)對(duì)于傳統(tǒng)CCTV的工程商和用戶而言，如同CCTV一樣的安裝方式、布線方式、使用方式，使用已有的銅軸電纜，只需更換前端攝像機(jī)及節(jié)點(diǎn)設(shè)備即可平滑升級(jí)到高清。而不像高清IP系統(tǒng)架構(gòu)，涉及到專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)通信知識(shí)、計(jì)算機(jī)知識(shí)、存儲(chǔ)知識(shí)、平臺(tái)軟件知識(shí)等等，對(duì)于絕大多數(shù)從傳統(tǒng)模擬監(jiān)控時(shí)代走過(guò)來(lái)的工程商、集成商技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，是一個(gè)不小的考驗(yàn)，需要花一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間學(xué)習(xí)應(yīng)用。所以，對(duì)于廣大的工程商、集成商而言，高清HD-SDI系統(tǒng)較高清IP系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

HD-SDI系統(tǒng)解決方案

HD-SDI系統(tǒng)解決方案產(chǎn)品包括前端視頻采信HD-SDI攝像機(jī)、HD-SDI傳輸設(shè)備（包含HDSDI光端機(jī)、HD-SDI編碼器）、HD-SDI存儲(chǔ)設(shè)備（HD-SDI DVR）、HD-SDI矩陣、HD-SDI顯示器等。隨著HD-SDI配套產(chǎn)品的日益完善，一整套HD-SDI系統(tǒng)解決方案可運(yùn)用到大、中、小型視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，具體詳見(jiàn)HD-SDI接口的高清解決方案圖。

HD-SDI市場(chǎng)發(fā)展分析

視頻監(jiān)控行業(yè)在標(biāo)清向高清視頻圖像發(fā)展過(guò)程中，構(gòu)建一個(gè)從模擬監(jiān)控系統(tǒng)平滑升級(jí)到高清系統(tǒng)的解決方案，對(duì)廣大工程商和集成商而言無(wú)疑是最大的受益者。從2010年美國(guó)安防展開(kāi)始后，陸續(xù)有很多廠家開(kāi)始關(guān)注安防行業(yè)的HD-SDI技術(shù)的應(yīng)用，HD-SDI最早大規(guī)模應(yīng)用是在韓國(guó)，一些韓國(guó)廠家和其它國(guó)家的芯片公司開(kāi)始研發(fā)生產(chǎn)HD-SDI相關(guān)產(chǎn)品，比如Webgate、Wonwoo、NextChip、Stretch、Gennum、Grain、Ufine等。早期HDSDI在中國(guó)發(fā)展并不順利，只有少數(shù)廠家在推動(dòng)，大多數(shù)廠家只是處于觀望態(tài)度，主要原因有以下兩個(gè)方面：

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未健全，早期只有少數(shù)廠家嘗試應(yīng)用HD-SDI視頻監(jiān)控控解決方案，而且數(shù)字編碼圖像信號(hào)格式難以兼容不同廠家的HD-SDI DVR，眾多的SDI/HDMI/DVI轉(zhuǎn)換器難以與其它廠家的HDSDI設(shè)備兼容，而且HDCCTV聯(lián)盟當(dāng)時(shí)也正處于一個(gè)剛剛建立成長(zhǎng)期。

成本高，由于HD-SDI相關(guān)產(chǎn)品最初由國(guó)外引入，加之全球安防廠商都在關(guān)注高清IP的發(fā)展，加入HDCCTV陣營(yíng)的有影響力的安防廠家并不多，相關(guān)產(chǎn)品、芯片尚處于預(yù)研階段，其配套產(chǎn)品，包括HD-SDI數(shù)字高清攝像機(jī)、HD-SDI DVR、HD-SDI視頻光端機(jī)、HD-SDI矩陣、HD-SDI轉(zhuǎn)換器、HDSDI編碼器等可選余地太小，整體采購(gòu)成本降不下來(lái)，量小導(dǎo)致早期成本偏高。

經(jīng)過(guò)幾年高清系統(tǒng)飛速發(fā)展和HDCCTV聯(lián)盟成長(zhǎng)（目前HDCCTV聯(lián)盟已發(fā)布了2.0標(biāo)準(zhǔn)，增加了雙向語(yǔ)音、數(shù)宇通訊和銅軸共電PoC等技術(shù)），HDSDI系統(tǒng)憑其自身的優(yōu)勢(shì)（高清畫(huà)質(zhì)、高清等級(jí)的實(shí)時(shí)傳輸、平滑過(guò)渡到高清等）已經(jīng)深入人心，在上游芯片廠商和本土安防廠商的共同努力下，HDSDI的價(jià)格、配套產(chǎn)品、系統(tǒng)解決方案已經(jīng)能夠滿足高清監(jiān)控用戶的要求。目前景陽(yáng)公司已推出全系列HD-SDI 攝像機(jī)（包含槍機(jī)、紅外一體機(jī)、半球、智能高清球等），其成本已經(jīng)和高清IP攝像機(jī)相差無(wú)幾。其中HD-SDI槍機(jī)、200萬(wàn)HD-SDI智能球等產(chǎn)品已成功應(yīng)用于浙江某平安城市監(jiān)控項(xiàng)目，HDSDI部分產(chǎn)品已成功入圍中標(biāo)廣州平安城市項(xiàng)目。

結(jié)束語(yǔ)

基于銅軸電纜傳輸高清視頻HD-SDI技術(shù)，它不僅可以重復(fù)利用原有CCTV銅軸電纜進(jìn)行高清視頻信號(hào)的傳輸，而且憑借其高清畫(huà)質(zhì)、無(wú)延時(shí)、操作方便等優(yōu)勢(shì)，勢(shì)必將成為高清監(jiān)控市場(chǎng)的一個(gè)重要成員，隨著HDCCTV聯(lián)盟的日趨完善和HD-SDI相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，相信基于銅軸電纜傳輸?shù)母咔逡曨lHD-SDI技術(shù)將在安防領(lǐng)域找到自己的一片天地！