SDI接口及標準

　　SDI接口是指數(shù)字串行接口(serial digital interface)。串行接口是把數(shù)據(jù)字的各個比特以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過單一通道順序傳送的接口。由于串行數(shù)字信號的數(shù)據(jù)率很高，在傳送前必須經(jīng)過處理，對原始數(shù)據(jù)流進行擾頻，并變換為NRZI碼，以確保在接收端可靠地恢復(fù)為原始數(shù)據(jù)。這樣在概念上可以將數(shù)字串行接口理解為一種基帶信號調(diào)制。

　　SDI是目前使用最廣泛的數(shù)字視頻接口。它是遵循SMPTE(電影與電視工程師協(xié)會)和EBU-Tech-3267標準制定的。SDI接口不能直接傳送壓縮數(shù)字信號，數(shù)字錄像機、硬盤等設(shè)備記錄的壓縮信號重放后，必須經(jīng)解壓并經(jīng)SDI接口輸出才能進入SDI系統(tǒng)。

　　該標準的第一版是SMPTE 259M，定義了通過串行接口來傳輸數(shù)字化的NTSC、PAL等模擬視頻，也稱作標準清晰度SD-SDI。傳輸SD-SDI所需的數(shù)據(jù)速率是270Mbps。隨著1080i和720p等高清HD視頻標準的出現(xiàn)，SMPTE對接口進行了調(diào)整，在292M標準中定義了時鐘頻率達1.485Gbps級別的串行數(shù)字接口，這便是大家所熟知的HD-SDI,并沿用了75歐姆同軸電纜。此外，為了滿足更高清晰度視頻的要求，SMPTE又定義了424M標準，該數(shù)據(jù)速率可達2.97Gbps。它的出現(xiàn)解決了之前需要雙鏈接HD-SDI的應(yīng)用，這一標準也稱為3G-SDI，可滿足新興數(shù)字電影更高清晰度圖像分辨率的要求。

　　串行數(shù)字接口SDI已經(jīng)被世界上眾多數(shù)字視頻設(shè)備生產(chǎn)廠家普遍采納，并作為標準視頻接口，主要用在非線性編輯系統(tǒng)、視頻服務(wù)器、虛擬演播室以及數(shù)字切換矩陣和數(shù)字光端機等場合。

　　3G-SDI產(chǎn)品實現(xiàn)技術(shù)

　　3G-SDI信號一直被廣電行業(yè)廣泛應(yīng)用，隨著安防行業(yè)的不斷發(fā)展，它的高速率無壓縮數(shù)字的優(yōu)勢逐漸被挖掘，目前市場上已推出了大量的3G-SDI系列產(chǎn)品，包括SDI 轉(zhuǎn)換設(shè)備、SDI數(shù)字切換矩陣設(shè)備以及SDI分配器等。這些設(shè)備均采用3G信號，同時也可兼容1.5G信號，進行長距離傳輸，來滿足用戶多樣化的需求。

　　在此之前，很多用戶及工程商都對廠商的矩陣(Matrix Switcher)能不能處理SDI信號感到信心不足。甚至認為在多路SDI視頻的矩陣交叉電路(Cross-Point)及多影像同步信號(Sync Signal)上，SDI并非CVBS復(fù)合影像信號，不具有垂直同步控制可進行影像切換及影像分配工作的能力，因此對于部分廠商要推出SDI控制矩陣主機，大家顯得意興闌珊，只是持觀望態(tài)度。但在深圳安博會上，SDI等效電路(SDI Equalizer Circuit)及SDI信號分配器(SDI Distributor)技術(shù)的突破及芯片廠商的助力下，SDI控制矩陣應(yīng)運而生。下面我們主要介紹3G-SDI矩陣的產(chǎn)品特性。

　　3G-SDI矩陣的輸入輸出接口分別各使用一根同軸電纜傳輸一路數(shù)字視頻信號。SDI數(shù)字信號具有視音頻信號質(zhì)量高和長距離傳輸?shù)膬?yōu)點，200米距離之內(nèi)不需外加任何硬件。廣泛應(yīng)用于目前的數(shù)字電視技術(shù)系統(tǒng)和安防監(jiān)控系統(tǒng)。

　　常見的3G-SDI矩陣按照輸入、輸出通道的不同，一般有4×4、8×8、16×16、32×16、32×32、64×32、64×64、96×96、128×128等。常規(guī)的理解是乘號前面的數(shù)字代表輸入通道的多少，乘號后面的數(shù)字代表輸出通道的多少。設(shè)計一個3G-SDI矩陣的基本原則，也是根據(jù)信號源和需要終端數(shù)量的多少，決定矩陣的通道數(shù)并預(yù)留一定的發(fā)展空間。下面介紹一下有關(guān)3G-SDI矩陣的設(shè)計原理。

　　1、3G-SDI矩陣采用創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)，LVDS 接口可以減少電磁干擾，無需加設(shè)外置本地時鐘及抖動消除電路，因此可以降低成本，以及減少非必要的工作。另外，全部采用模擬工藝，因此可以減少抖動。

　　2、3G-SDI矩陣內(nèi)置均衡器(EQ)、時鐘恢復(fù)器和電纜驅(qū)動器，既簡化設(shè)計又減少許多非必要的工作。其中，均衡器可以提供逆向的頻率響應(yīng)，由于較長的電纜容易產(chǎn)生信號丟失及相移，使信號出現(xiàn)失真，因此它可以為失真信號提供補償;時鐘恢復(fù)器可以重新產(chǎn)生極少抖動的信號，調(diào)整串行數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)傳輸距離更長;電纜驅(qū)動器主要用于驅(qū)動差分和單端傳輸線，速率可達3.125 Gbps，其所有的差分信號路徑可以確保不受外部信號或噪聲的干擾。

　　3、設(shè)計過程中，考慮到BNC連接器、電路板走線、電纜驅(qū)動器輸出阻抗或均衡器(EQ)輸入阻抗都各不相同，使導(dǎo)線阻抗出現(xiàn)不連貫的現(xiàn)象，在傳送信號時，信號便會被反射回去，從而造成回送損耗。而回送損耗是用以衡量兩個受控阻抗值是否對準的標準，因此可以加設(shè)一小型電路，便可改善回送損耗。最常用的電路是小型的電感器，但必須與另一75Ω電阻并行連接(如圖1所示)。

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　　3G-SDI產(chǎn)品應(yīng)用特性

　　SDI數(shù)字高清產(chǎn)品從整個監(jiān)控應(yīng)用上看已漸趨成熟穩(wěn)定，3G-SDI產(chǎn)品已成為安防系統(tǒng)多樣化發(fā)展的一大亮點，進一步滿足了市場對產(chǎn)品高清化和高速化的需求。

　　目前，就串行數(shù)字接口的分辨度而言，市場上高清晰度串行數(shù)字接口(HD-SDI)可支持高達1080/30p ，而3G-SDI可支持高達1080/60p，進一步提高了幀速率，使得動作畫面更加自然流暢(如圖2所示)。

　　3G-SDI產(chǎn)品具有系統(tǒng)可轉(zhuǎn)換性。一直以來，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換是SDI應(yīng)用探討上最在意的部分，也是一般監(jiān)控系統(tǒng)想要采用SDI高清架構(gòu)最先考慮的部分。目前在各種轉(zhuǎn)換器界面(Convertor)及SDI服務(wù)器(SDI Server)的不斷研發(fā)之下，各種不同的支持界面(如HDMI、CVBS、DVI、Ypbpr、SDI、UTP等)已相繼產(chǎn)出。SDI信號已可轉(zhuǎn)換暢行于模擬架構(gòu)或IP結(jié)構(gòu)應(yīng)用之上。同時由于纜線的可適用性，不管是HD-SDI，還是3G-SDI都可以無阻礙地替換原有同軸模擬攝像機甚至是原有SD標清網(wǎng)絡(luò)攝像機，更使得系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)界面轉(zhuǎn)換之下，進入平臺整合。另外，在原模擬及IP系統(tǒng)布線仍可采用之下，系統(tǒng)組成和設(shè)備管理操作方式不變，只需更換必要的硬件設(shè)備，無需任何訓(xùn)練就能平滑實現(xiàn)從網(wǎng)路標清和模擬監(jiān)控升級到實時的高清監(jiān)控。此外，3G-SDI產(chǎn)品還具有信號長距離傳輸特性、影音控制可平臺化管理、寬廣視界及應(yīng)用成本精簡特性和圖像處理與智能實時結(jié)應(yīng)用特性，這些特性使得3G-SDI產(chǎn)品的應(yīng)用取得更加廣泛的推廣。

　　3G-SDI產(chǎn)品的行業(yè)應(yīng)用

　　隨著安防市場新產(chǎn)品的大量推廣，3G-SDI系列高清產(chǎn)品已得到了更多行業(yè)的廣泛應(yīng)用。下面主要聚焦于金融銀行和道路交通兩個重要行業(yè)。

　　1、金融行業(yè)的應(yīng)用

　　目前，金融行業(yè)是比較清楚3G-SDI系列高清產(chǎn)品規(guī)范用途的應(yīng)用行業(yè)。下面我們以銀行為例，銀行營業(yè)廳場所具有日夜全天候使用、目標物集中特定地點、目標物細節(jié)多、區(qū)域內(nèi)短距傳輸架構(gòu)及無縫建構(gòu)等特性，部分特定地點(如銀行內(nèi)外攝像機前端)同樣適合3G-SDI系列高清產(chǎn)品的應(yīng)用。

　　在傳統(tǒng)的銀行攝像機布建上，一個無縫連接的監(jiān)控系統(tǒng)必須建立在柜臺區(qū)、金庫、營業(yè)廳、出入口和ATM柜員機等多處位置。這樣平均就有約30組的攝像機在銀行內(nèi)外進行不斷地影像監(jiān)控錄像。但若采用3G-SDI高清攝像機后，經(jīng)實際工程驗證，原柜臺上的攝像機數(shù)量大概可減少33%，營業(yè)廳則可減少50%的攝像機數(shù)量。不但可以滿足原有的涵蓋需求，同時柜臺柜員的內(nèi)部動作、人員臉部及穿著等細節(jié)、鈔券在柜面上的來去、數(shù)鈔動作的細節(jié)、鈔票面額等細微部分都可以在3G-SDI的高清實時監(jiān)控下得以全面掌握。此外，針對發(fā)生在銀行外部的意外事件中人員的臉部、身型和銀行外車輛的車牌、車型及駕駛?cè)擞跋?，在改?G-SDI高清攝像機后都可達到傲視IP百萬像素攝像機的效果。因為銀行區(qū)域性環(huán)境中，前端并無絕對的必要采用IP網(wǎng)絡(luò)攝像機，采用3G-SDI攝像機反而可以達到真正高清無損失的影像質(zhì)量。

　　2、交通行業(yè)的應(yīng)用

　　眾所周知，交通行業(yè)是率先采用3G-SDI系列高清產(chǎn)品的行業(yè)之一。以道路監(jiān)控為例，在道路卡口部分，原本監(jiān)控至少需要3組設(shè)備來監(jiān)控車牌、車型及駕駛者影像，改采SDI高清攝像機后，則如同采用IP百萬像素攝像機一樣，僅1組SDI高清攝像機即可完整監(jiān)控車牌、車型及駕駛者，甚至可將卡口收費過程清晰納入畫面。更可貴的是，SDI所提供的是實時無壓縮影像，對于交通事件能提供無遺漏的過程記錄，這可能是IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)所無法做到的。另外在中段道路傳輸系統(tǒng)中，無論是采用IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還是傳統(tǒng)模擬光纖傳輸架構(gòu)，在SDI信號轉(zhuǎn)換、SDI光端機及SDI影像服務(wù)器下，我們可以直接采用SDI轉(zhuǎn)Fiber發(fā)射與接收光端機，將SDI攝像機信號直接送到后端，解回實時的SDI信號再進入DVR或是矩陣系統(tǒng)及大屏幕上，實現(xiàn)遠距離傳輸。

　　結(jié)語

　　3G-SDI系列產(chǎn)品以其高清化、高速化、低能耗和高性能的優(yōu)勢，滿足了市場多樣化的需求。這些無可比擬的優(yōu)勢不僅使其為安防行業(yè)注入了新的活力，同時也將不斷推動安防行業(yè)多樣化發(fā)展，為安防行業(yè)保駕護航!