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标题: 3G-SDI监控摄像机助力安防行业新发展 [打印本页]

作者: 阿杰 时间: 2012-8-29 18:13
标题: 3G-SDI监控摄像机助力安防行业新发展
　SDI接口及标准
　　SDI接口是指数字串行接口(serialdigitalinterface)。串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高，在传送前必须经过处理，对原始数据流进行扰频，并变换为NRZI码，以确保在接收端可靠地恢复为原始数据。这样在概念上可以将数字串行接口理解为一种基带信号调制。
　　SDI是目前使用最广泛的数字视频接口。它是遵循SMPTE(电影与电视工程师协会)和EBU-Tech-3267标准制定的。SDI接口不能直接传送压缩数字信号，数字录像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后，必须经解压并经SDI接口输出才能进入SDI系统。
　　该标准的第一版是SMPTE259M，定义了通过串行接口来传输数字化的NTSC、PAL等模拟视频，也称作标准清晰度SD-SDI。传输SD-SDI所需的数据速率是270Mbps。随着1080i和720p等高清HD视频标准的出现，SMPTE对接口进行了调整，在292M标准中定义了时钟频率达1.485Gbps级别的串行数字接口，这便是大家所熟知的HD-SDI，并沿用了75欧姆同轴电缆。此外，为了满足更高清晰度视频的要求，SMPTE又定义了424M标准，该数据速率可达2.97Gbps。它的出现解决了之前需要双链接HD-SDI的应用，这一标准也称为3G-SDI，可满足新兴数字电影更高清晰度图像分辨率的要求。
　　串行数字接口SDI已经被世界上众多数字视频设备生产厂家普遍采纳，并作为标准视频接口，主要用在非线性编辑系统、视频服务器、虚拟演播室以及数字切换矩阵和数字光端机等场合。
　　3G-SDI产品实现技术
　　3G-SDI信号一直被广电行业广泛应用，随着安防行业的不断发展，它的高速率无压缩数字的优势逐渐被挖掘，目前市场上已推出了大量的3G-SDI系列产品，包括SDI转换设备、SDI数字切换矩阵设备以及SDI分配器等。这些设备均采用3G信号，同时也可兼容1.5G信号，进行长距离传输，来满足用户多样化的需求。
　　在此之前，很多用户及工程商都对厂商的矩阵(MatrixSwitcher)能不能处理SDI信号感到信心不足。甚至认为在多路SDI视频的矩阵交叉电路(Cross-Point)及多影像同步信号(SyncSignal)上，SDI并非CVBS复合影像信号，不具有垂直同步控制可进行影像切换及影像分配工作的能力，因此对于部分厂商要推出SDI控制矩阵主机，大家显得意兴阑珊，只是持观望态度。但在深圳安博会上，SDI等效电路(SDIEqualizerCircuit)及SDI信号分配器(SDIDistributor)技术的突破及芯片厂商的助力下，SDI控制矩阵应运而生。下面我们主要介绍3G-SDI矩阵的产品特性。
　　3G-SDI矩阵的输入输出接口分别各使用一根同轴电缆传输一路数字视频信号。SDI数字信号具有视音频信号质量高和长距离传输的优点，200米距离之内不需外加任何硬件。广泛应用于目前的数字电视技术系统和安防监控系统。
　　常见的3G-SDI矩阵按照输入、输出通道的不同，一般有4×4、8×8、16×16、32×16、32×32、64×32、64×64、96×96、128×128等。常规的理解是乘号前面的数字代表输入通道的多少，乘号后面的数字代表输出通道的多少。设计一个3G-SDI矩阵的基本原则，也是根据信号源和需要终端数量的多少，决定矩阵的通道数并预留一定的发展空间。下面介绍一下有关3G-SDI矩阵的设计原理。
　　1、3G-SDI矩阵采用创新的结构，LVDS接口可以减少电磁干扰，无需加设外置本地时钟及抖动消除电路，因此可以降低成本，以及减少非必要的工作。另外，全部采用模拟工艺，因此可以减少抖动。
　　2、3G-SDI矩阵内置均衡器(EQ)、时钟恢复器和电缆驱动器，既简化设计又减少许多非必要的工作。其中，均衡器可以提供逆向的频率响应，由于较长的电缆容易产生信号丢失及相移，使信号出现失真，因此它可以为失真信号提供补偿；时钟恢复器可以重新产生极少抖动的信号，调整串行数字视频数据，使数据传输距离更长；电缆驱动器主要用于驱动差分和单端传输线，速率可达3.125Gbps，其所有的差分信号路径可以确保不受外部信号或噪声的干扰。
　　3、设计过程中，考虑到BNC连接器、电路板走线、电缆驱动器输出阻抗或均衡器(EQ)输入阻抗都各不相同，使导线阻抗出现不连贯的现象，在传送信号时，信号便会被反射回去，从而造成回送损耗。而回送损耗是用以衡量两个受控阻抗值是否对准的标准，因此可以加设一小型电路，便可改善回送损耗。最常用的电路是小型的电感器，但必须与另一75Ω电阻并行连接。
图1
　　3G-SDI产品应用特性
　　SDI数字高清产品从整个监控应用上看已渐趋成熟稳定，3G-SDI产品已成为安防系统多样化发展的一大亮点，进一步满足了市场对产品高清化和高速化的需求。
　　目前，就串行数字接口的分辨度而言，市场上高清晰度串行数字接口(HD-SDI)可支持高达1080/30p，而3G-SDI可支持高达1080/60p，进一步提高了帧速率，使得动作画面更加自然流畅(如图2所示)。
图2
　　3G-SDI产品具有系统可转换性。一直以来，系统转换是SDI应用探讨上最在意的部分，也是一般监控系统想要采用SDI高清架构最先考虑的部分。目前在各种转换器界面(Convertor)及SDI服务器(SDIServer)的不断研发之下，各种不同的支持界面(如HDMI、CVBS、DVI、Ypbpr、SDI、UTP等)已相继产出。
　　SDI信号已可转换畅行于模拟架构或IP结构应用之上。同时由于缆线的可适用性，不管是HD-SDI，还是3G-SDI都可以无阻碍地替换原有同轴模拟摄像机甚至是原有SD标清网络摄像机，更使得系统在网络界面转换之下，进入平台整合。另外，在原模拟及IP系统布线仍可采用之下，系统组成和设备管理操作方式不变，只需更换必要的硬件设备，无需任何训练就能平滑实现从网路标清和模拟监控升级到实时的高清监控。
　　此外，3G-SDI产品还具有信号长距离传输特性、影音控制可平台化管理、宽广视界及应用成本精简特性和图像处理与智能实时结应用特性，这些特性使得3G-SDI产品的应用取得更加广泛的推广。
　　3G-SDI产品的行业应用
　　随着安防市场新产品的大量推广，3G-SDI系列高清产品已得到了更多行业的广泛应用。下面主要聚焦于金融银行和道路交通两个重要行业。
　　1、金融行业的应用
　　目前，金融行业是比较清楚3G-SDI系列高清产品规范用途的应用行业。下面我们以银行为例，银行营业厅场所具有日夜全天候使用、目标物集****定地点、目标物细节多、区域内短距传输架构及无缝建构等特性，部分特定地点(如银行内外摄像机前端)同样适合3G-SDI系列高清产品的应用。
　　在传统的银行摄像机布建上，一个无缝连接的监控系统必须建立在柜台区、金库、营业厅、出入口和ATM柜员机等多处位置。这样平均就有约30组的摄像机在银行内外进行不断地影像监控录像。
　　但若采用3G-SDI高清摄像机后，经实际工程验证，原柜台上的摄像机数量大概可减少33%，营业厅则可减少50%的摄像机数量。不但可以满足原有的涵盖需求，同时柜台柜员的内部动作、人员脸部及穿着等细节、钞券在柜面上的来去、数钞动作的细节、钞票面额等细微部分都可以在3G-SDI的高清实时监控下得以全面掌握。
　　此外，针对发生在银行外部的意外事件中人员的脸部、身型和银行外车辆的车牌、车型及驾驶人影像，在改采3G-SDI高清摄像机后都可达到傲视IP百万像素摄像机的效果。因为银行区域性环境中，前端并无绝对的必要采用IP网络摄像机，采用3G-SDI摄像机反而可以达到真正高清无损失的影像质量。
　　2、交通行业的应用
　　众所周知，交通行业是率先采用3G-SDI系列高清产品的行业之一。以道路监控为例，在道路卡口部分，原本监控至少需要3组设备来监控车牌、车型及驾驶者影像，改采SDI高清摄像机后，则如同采用IP百万像素摄像机一样，仅1组SDI高清摄像机即可完整监控车牌、车型及驾驶者，甚至可将卡口收费过程清晰纳入画面。更可贵的是，SDI所提供的是实时无压缩影像，对于交通事件能提供无遗漏的过程记录，这可能是IP网络监控系统所无法做到的。
　　另外在中段道路传输系统中，无论是采用IP网络架构还是传统模拟光纤传输架构，在SDI信号转换、SDI光端机及SDI影像服务器下，我们可以直接采用SDI转Fiber发射与接收光端机，将SDI摄像机信号直接送到后端，解回实时的SDI信号再进入DVR或是矩阵系统及大屏幕上，实现远距离传输。
　　结语
　　3G-SDI系列产品以其高清化、高速化、低能耗和高性能的优势，满足了市场多样化的需求。这些无可比拟的优势不仅使其为安防行业注入了新的活力，同时也将不断推动安防行业多样化发展，为安防行业保驾护航！

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