淺談HD—SDI攝像機(jī)技術(shù)的發(fā)展思路

摘 要：我國社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們對生活品質(zhì)的追求不斷提升，各種高新技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用于人們生活。高清數(shù)字電視作為符合時代的新型電視，在信號傳輸過程中結(jié)合HD-SDI技術(shù)，能夠使電視影像更加清晰，且具有數(shù)據(jù)傳輸功能，符合電視發(fā)展的方向。本次主要探討HD-SDI技術(shù)及技術(shù)特點、發(fā)展困境、發(fā)展路徑，為更好的在數(shù)字電視中應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：傳輸距離；無壓縮；無延時

人們對于“高清化”需求的逐漸提升，這使得“多樣化高清”得到了全面普及，并成為了視頻系統(tǒng)的發(fā)展方向。其中IP網(wǎng)絡(luò)高清與模擬高清在監(jiān)控系統(tǒng)中有著較為廣泛的使用。而隨著存儲壓力、寬帶等問題的解決，使得HD-SDI高清快速興起，并受到人們的重視與關(guān)注。本文主要探討HD-SDI在數(shù)字高清電視中的應(yīng)用。

一、HD-SDI

HD-SDI在電路模型中，包括并聯(lián)電路及串聯(lián)電路、輸出電路等，配置器件為NAX7128S。HD-SDI具備2個視頻接口，三個傳輸通道，通過連接DVI及電纜等，保持信號的持續(xù)輸出。數(shù)字視頻清晰度維持在1920*1080間，色差信號處于960*1080間。根據(jù)順序、數(shù)字亮度及數(shù)字等進(jìn)行掃描，通過數(shù)據(jù)序列方式進(jìn)行校對，在接收端計算數(shù)據(jù)。HD-SDI技術(shù)在高清數(shù)字電視中應(yīng)用，能減少數(shù)據(jù)在傳輸過程中產(chǎn)生的損耗，提升數(shù)字電視的抗干擾能力，標(biāo)準(zhǔn)電視畫質(zhì)，高清數(shù)字電視技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸效率較高，能夠提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹V度，使電視機(jī)接收更多的數(shù)據(jù)，使用戶觀看更多的電視頻道。

二、HD-SDI高清技術(shù)特點

1.無壓縮特征

HD-SDI高清技術(shù)主要是將未壓縮數(shù)字信號在同軸電纜上進(jìn)行快速傳輸，可防止原始圖像出現(xiàn)失真現(xiàn)象。這也是該技術(shù)受到人們關(guān)注與重視的主要原因，與IP高清壓縮技術(shù)相比仍具有較強(qiáng)優(yōu)越性，可有效確保視頻擁有較強(qiáng)保真性與還原能力。同時在HD-SDI視頻信號處理期間，由于沒有壓縮與解碼環(huán)節(jié)可節(jié)省大部分時間，所以可為視頻連貫播放提供有力支持。

2.無延時特征

傳輸網(wǎng)絡(luò)對于HD-SDI高清監(jiān)控沒有任何影響，進(jìn)而可有效防止圖像延遲問題的出現(xiàn)。所謂無延遲與實際仍存在一定差異，無延遲當(dāng)前僅僅為理想理論狀態(tài)，即通過肉眼無法發(fā)現(xiàn)。而HD-SDI高清傳輸延遲可確保在40ms以內(nèi)，以此可稱其具有無延遲特征。

3.傳輸模式

HD-SDI高清技術(shù)傳輸模式與IP高強(qiáng)技術(shù)相比具有較為明顯的優(yōu)勢與作用。結(jié)合實際情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，模擬系統(tǒng)在實際傳輸期間主要使用同軸電纜進(jìn)行傳輸，而當(dāng)IP系統(tǒng)興起后各種數(shù)據(jù)傳輸都需要利用網(wǎng)線實現(xiàn)高速傳輸，這有效表明了如對傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新與完善，就需要以架構(gòu)、布線、設(shè)備等方面為出發(fā)點重新進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計與施工處理，這會使得客戶出現(xiàn)一定麻煩，進(jìn)而導(dǎo)致抵觸心理的出現(xiàn)[3]。但HD-SDI高清技術(shù)傳輸模式與模擬系統(tǒng)相同，主要是利用同軸電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳輸，想要將模擬系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)镠D-SDI高清系統(tǒng)，僅需要技術(shù)人員針對前端設(shè)備與后端設(shè)備進(jìn)行更換，而不需要對其余方面進(jìn)行任何改動，可有效降低客戶系統(tǒng)升級成本。

三、HD-SDI高清發(fā)展面對困境

1.傳輸距離較短

若IP監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸屬于優(yōu)勢，那HD-SDI實際傳輸距離則需要深入研究與探索，也就是說HD-SDI高清技術(shù)傳輸距離相對較短。在該技術(shù)無壓縮模式作用下，使得傳輸數(shù)據(jù)量極高，想要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性與完整性，就需要科學(xué)控制其傳輸距離。通常情況下，HD-SDI實際傳輸距離需要控制在100m至150m之間，與其他監(jiān)控系統(tǒng)相比，傳輸距離相對較短。

2.配套設(shè)備缺乏完善性

受到無壓縮傳輸模式影響，HD-SDI與其它系統(tǒng)連接時需要運(yùn)用SDI DVR、SDI編碼器等設(shè)備，雖然已經(jīng)研發(fā)出了相應(yīng)的配套設(shè)施與產(chǎn)品，但仍缺少完善性。以后端存儲為例進(jìn)行分析，若使用常用存儲模式就會導(dǎo)致存儲支出相對較大，這對于HD-SDI的廣泛使用會造成嚴(yán)重影響與威脅。

四、HD-SDI發(fā)展路徑與前景

1.選擇圖像傳感器

通常情況下，各種HD-SDI設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)會提供CCD與CMOS兩種高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，結(jié)合其運(yùn)行原理進(jìn)行分析，CCD實際運(yùn)行期間，所有像素在感光后會形成大量電荷，同時電荷會通過“放大設(shè)備”進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)變處理，這就是電子信號形成的主要流程[4]。其中“放大設(shè)備”對于圖像處理速度有著直接影響，電荷通過單一途徑進(jìn)行傳輸時，若數(shù)據(jù)規(guī)模較大就會出現(xiàn)信號擁堵現(xiàn)象，但HDV格式卻需在較短時間內(nèi)對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，這就使得在實際使用期間，CCD不符合高清數(shù)據(jù)快速讀取標(biāo)準(zhǔn)。而CMOS所有像素短都具有獨立的“放大設(shè)備”進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出，這也使得CMOS不受“放大設(shè)備”造成的影響與威脅，可在較短時間快速處理各種數(shù)據(jù)，確保高清影像輸出具有較強(qiáng)及時性，真正符合高清需求。同時CMOS具有成本小、耗電量低、性能較強(qiáng)等特征，也可與視頻處理電路在相同芯片上，因此CMOS設(shè)備的選擇有著較強(qiáng)科學(xué)性與合理性，并可有效促進(jìn)配套設(shè)備完善性快速提升。

2.數(shù)字模擬并行傳輸

當(dāng)前，HD-SDI高清技術(shù)主要的模式就是HD-SDI數(shù)字電視設(shè)備使用HD-SDI數(shù)字傳輸方法并與網(wǎng)絡(luò)并行輸出端口進(jìn)行科學(xué)對接，也就是實現(xiàn)雙輸出接口模式。其中一路接口為符合SMPTE標(biāo)準(zhǔn)需求的HD-SDI高清數(shù)字輸出端口，符合高清視頻傳輸信號與電視墻實時、無損連接需求；另一路接口則是網(wǎng)絡(luò)輸出端口。根據(jù)實際需求運(yùn)用IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻信號傳輸，在解決HD-SDI高清技術(shù)傳輸距離較短問題的同時，也可為實現(xiàn)后端高強(qiáng)存儲提供良好條件，從基礎(chǔ)上降低視頻數(shù)據(jù)傳輸與存儲的強(qiáng)度。

針對HD-SDI高清技術(shù)的后端存儲工作，也可運(yùn)用智能分析技術(shù)降低高清DVR監(jiān)控存儲強(qiáng)度。HD-SDI數(shù)字電視設(shè)備運(yùn)行期間主要以點對點傳輸系統(tǒng)為基礎(chǔ)，并與DVR直接連接或通過NVR實現(xiàn)混合型連接，這在確保視頻數(shù)據(jù)存儲具有較強(qiáng)穩(wěn)定性的同時，還可為視頻遠(yuǎn)程運(yùn)用奠定堅實基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，HD-SDI高清技術(shù)還存在的存儲問題就是各種垃圾視頻數(shù)據(jù)也被存儲與傳輸，使得傳輸壓力不斷提升，也在一定程度上導(dǎo)致存儲空間的浪費(fèi)。這時就需要根據(jù)實際需求在存儲設(shè)備中加設(shè)智能分析系統(tǒng)，以智能分析技術(shù)為出發(fā)點，將所有垃圾視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行低碼流方式的壓縮與存儲，針對較為重要的高清視頻與音頻數(shù)據(jù)則實施無壓縮存儲，這可有效防止壓縮資源出現(xiàn)浪費(fèi)現(xiàn)象，并真正緩解寬帶傳輸壓力。

結(jié)束語：

綜上所述，HD-SDI高清技術(shù)在發(fā)展過程中受到客觀因素影響，使得其廣泛運(yùn)用受到直接威脅，需要根據(jù)實際需求科學(xué)運(yùn)用數(shù)字模擬并行傳輸、數(shù)字模擬并行傳輸?shù)确椒?，為HD-SDI高清技術(shù)的發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]倪奇志，孫運(yùn).HD-SDI數(shù)字視頻信號處理及傳輸?shù)腇PGA設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（24）：72.

[2]韓鳳娟.HD-SDI/IP數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用分析[J].交通科技，2016（05）：153-157.

[3]孫旭，陳戈珩.HDMI信號轉(zhuǎn)換HD-SDI信號系統(tǒng)[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，37（04）：356-362.

[4]徐大鵬，孫海江.HD-SDI視頻嵌入式圖像采集系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制，2015，23（09）：3213-3215.

作者簡介：

王琦（1979.11-），漢族，吉林省長春市，男，學(xué)士學(xué)位，山東廣播電視臺 地球站正科級，研究方向：衛(wèi)星信號無線傳輸與接收，無線電信號運(yùn)維。