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HD-SDI高清视频监控是未来发展的一个重要方向

2012-03-08 15:30:33 htcview 138
HD-SDI高清视频监控是未来发展的一个重要方向 

近两年,源于广电的SDI技术在视频监控领域获得重视,并得到初步的应用。

SDI即serial digital interface,通俗而言即是数字非压缩技术。视频经过模数转换后,有两条路可走——压缩或者非压缩,IP监控走的是压缩的路子,其好处是大量的压缩带宽,使视频在IP网络上传输成为可能,同时视频资料的存储容量不至于海量,但是代价是带来了视频质量的下降,操控存在延迟性以及开放性所带来的隐患。如果走非压缩的路子(即数字非压缩技术),其技术标准也有多种,比如常见的HDMI、DVI和SDI。顾名思义,数字非压缩视频技术中视频模数转换后不再压缩,只是按特殊方式编码(此编码不同于压缩编码,不存在有损压缩的过程)。非压缩带来的好处是视频质量最大限度的保真,同时几乎没有延迟,而其带来的代价则是视频信号数据量极大。

SDI目前根据视频分辨率和帧率分为3个标准:1SD-SDI即标清SDI,主要针对标清分辨率,每秒25帧或30帧(分辨是PAL制和NTSC制,下同)。模数转化后的视频带宽大致为250Mbps左右(如果是16:9,则为360Mbps左右);HD-SDI即高清SDI,这个标准主要针对分辨率为1080P,帧率为25或者30,模数转换后的数据量为1.485Gbps;3G-SDI,高清高帧率SDI,分辨率仍为1080P,但是帧率增大到50或者60,模数转换后的数据量为2.97Gbps。由此可见,视频模数转换后不经过压缩的原始数据量是很大的,如果不经过压缩,如此大的数据量是IP网络根本无法承载的,同时如果直接存储这些数据,存储容量将十分惊人。

由于标清视频几乎全都采用模拟方式,所以在监控领域SD-SDI意义不大,而3G-SDI数据量太大,如此高的帧率在监控领域也无必要,故3G标准的SDI也不大可能广泛应用。就目前而言,真正可能在监控领域中打开局面的是HD-SDI,这种标准在提供分辨率为1080P的高清视频的同时,最大限度地保留了视频的所有细节,同时操控的延迟性几乎等同于传统模拟系统。

在众多的数字视频非压缩标准中,SDI是最有前途的或者说是最有可能运用于监控领域的,其原因主要是:HD-SDI使用高等级同轴电缆无中继传输的距离达到100米左右,在众多视频非压缩标准中是最远的,为现场使用带来了便利。具体基于HD-SDI的监控系统,其优势主要在于:

  • 线缆使用高品质同轴电缆,接头使用高品质BNC接头。这些都是和以前的模拟监控系统完全兼容的,原有模拟监控系统只要保留传输线路就可以升级为SDI系统,当然原模拟系统中几乎所有设备都要同步更新为相应的SDI类设备,比如SDI前端、SDI光端机、SDI视频分配器、SDI矩阵、SDI-DVR等。新构建的系统结构几乎完全类似于原传统模拟系统,为工程商设计施工提供了很大的便利;
  • 不失真的可靠度,HD-SDI不像IP系统那样视频资料是压缩后以封包方式在网络上传输,HD-SDI视频以未经压缩的信号在同轴电缆传输,稳定可靠,不失真;
  • 高清等级的实时图像,SDI在视频产生和传输过程中没经过压缩和封包化以及解码的过程,不产生IP高清图像的延迟,在讲究实时监控的场合特别合适,如赌场、道路交通;
  • 可在同轴电缆上做多工传输。同轴电缆上不但可以传输视频,还可以传输音频,这样模拟系统中的视频矩阵和音频矩阵就可以合二为一,同时SDI标准还支持在同轴电缆上传输控制信号,未来PTZ的控制信号也可以通过同轴电缆传输,无需敷设控制线缆,电源也极有可能通过同轴电缆传输。如此真正实现一根同轴电缆传输多种信号,节省布线成本;
  • 为智能视频分析提供所需的优质视频信号,未压缩的高清视频信号将大大提高智能视频分析的准确性;
  • 具备和模拟系统类似的信号安全性和系统开放性扩展潜力。

HD-SDI系统目前存在的最大问题有以下几点:

1、前端防雷不好解决

SDI来自广电领域,主要用于室内环境,并没有大规模用于外场的先例,相关标准的制定也没有考虑工业环境下的应用,相关的防雷技术之前并无储备。SDI电缆传输的是高频数字信号,防雷器的原理和设计与模拟视频完全不同,目前应该说还没有很好的解决方案。针对此问题,可以考虑用光纤解决,安装在外场的摄像机可以就近接入SDI光端机,还可以更进一步,SDI前端直接用光纤端口输出视频信号,一旦使用光纤传输,干扰和防雷就基本解决。即使不用于室外项目,HD-SDI系统也可以用于例如地铁之类的室内项目。

2、线缆的等级

HD-SDI高清视频信号最好能在专门的SDI线缆上传输以保证视频信号的最好效果,但专门的SDI线缆包括接头都很贵,在实际项目中,如果全部采用专用的SDI线缆将增大建设成本,而经过实际测试,选用高级别的同轴电缆和BNC头也能基本保证视频效果。况且,只要SDI使用逐渐广泛,相关辅材的价格一定会大幅下降。

3、存储的解决

如上所述,高清非压缩视频信号数据量非常大,用这样的数据量直接去存储的代价是相当大的,所以从实际考虑,视频的存储还是需要进行压缩的,具体来说,可以采用SDI-DVR解决也可以用SDI编码器配合NVR解决。可根据项目实际灵活选择。即使如此,HD-SDI系统相比HD-IP系统的优势也是明显的:在保持存储容量质量一致的前提下,HD-SDI系统在实时操控方面全面胜出,同时,HD-SDI系统由于操控完全无延迟,所以可以做到所见即所存,不会丢失重要的视频。

4、矩阵规模

目前SDI矩阵的系统规模受制于上游芯片厂商,同时产品的设计和制造技术和模拟矩阵也有很大不同,所以目前大容量的模块化可扩容的SDI矩阵很少,市面上基本都是小规模(64×16等)的产品。不过,这点也不是问题,如果SDI系统能获得广泛的应用,芯片和设计技术都会很快得到突破,大规模的SDI矩阵也很快就会出现。

在实际项目中,HD-SDI系统可以单独构成一套系统使用,但是更有可能的情况是和别的系统结合使用或者作为整个大监控网络中的一个节点。图1所示是HD-SDI系统和IP系统结合使用的案例。

上述系统是在IP系统里内嵌了一套HD-SDI系统,满足了用户对系统内部分高清视频画质和操控实时性的需求。

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