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  HD-SDI矩阵与传统模拟矩阵完全不同,数字电路对于信号的理解、芯片的使用、线路的布局、大规模矩阵的信号指标、控制、功能都提出更高的挑战,HD-SDI矩阵的广泛应用对于那些技术积累不强的传统矩阵厂商,矩阵的规模、多信号格式及矩阵高清字符等将是瓶颈问题,预计国内的矩阵厂商阵营将重新洗牌。

  混合型矩阵

  基于国内视频信号种类繁多,既有传统的模拟复合CVBS-D1、模拟高清YPbPr、计算机VGA、RGBHV、DVI、HDMI、HD-SDI等,多信号格式的混合型矩阵应运而生,输入信号可以是任意一种视频信号,甚至包括光纤和IP信号,输出通常为DVI、HDMI、VGA等便于连接大屏幕显示,当然也包括HD-SDI输出用于存储等,其难点主要在信号的接口转换,而信号转换的难点在于信号的全格式转换,比如复合信号的转换存在倍线问题、1080/60i则需转换为1080/30P。

  虽然多格式混合矩阵也可以实现HD-SDI信号的输入和输出,但是造价要比HD-SDI矩阵高很多,好处是极大的方便了系统连接和控制,其核心则通常为DVI信号的交换。

  HD-SDI矩阵的未来发展趋势

  未来矩阵规模的扩展大体可分为两类:纵向扩展和横向开展。

  纵向扩展:即矩阵的路数的扩展,目前从8x8、32x32、64x64、128x128到256x128规模的产品已经面试投产。

  由于安防监控行业的规模广阔,视频采集数量巨大,要求HD-SDI矩阵的规模不会比传统模拟矩阵小,不论是传输、处理、显示,都需要通过矩阵进行信号交换,虽然目前国内HD-SDI矩阵规模已经突破256x128,但未来矩阵的规模将可能要求512路甚至更大。

  当然,小型HD-SDI矩阵(64x16以下)可能不会少见,因为国外芯片商一般都提供典型电路,有一定基础的厂商势必会迅速生产一批小型HD-SDI矩阵抢占市场,但是广大的工程商和用户需注意,这里将会是鱼龙混杂,因为矩阵的规模、传输距离和信号指标将是难以解决的致命问题。

  横向开展:即多信号格式和多功能的扩展。如前文所述,未来的高清监控市场很可能是模拟、数字、IP兼容的格局,那么必将要求HD-SDI矩阵具备多格式混合矩阵的功能,包括光信号的输入和IP信号输入等,HD-SDI矩阵将成为信号交换处理的平台。

  同样,HD-SDI矩阵作为信号平台,在控制、报警、字符、显示等方面也都提出新的课题,控制、报警系统要求兼容各级平台的内容和功能,高清字符则完全颠覆之前传统模拟矩阵字符叠加的概念,输出显示则可能将信号切换、转换、拼接控制、画面融合等功能集成到一起。

  矩阵结构决定规模和品质

  决定矩阵规模最重要的因素就是矩阵产品的结构,模块化、插板式、刀片式、冗余式结构,将是HD-SDI矩阵发展的必由之路。

  真正的模块化插板式结构,是矩阵系统内所有源部件全部都可以带电热插拔,并且最好是前插板,包括控制、电源系统,因为几乎所有的故障都来自有源电路。这种结构极大的方便了故障解决和系统维护。同时,由于模块化的设计,使得矩阵的扩展变成公式下模块的物理堆积,形成规模生产,又极大的提升了产品的生产速度,大幅减少产品故障率,成本和价格也相应降低。

  余式热备份的控制和电源

  HD-SDI矩阵的信号输入、输出、切换模块的故障过多造成部分信号问题,而控制系统和电源系统的故障则很容易导致系统的崩溃,所有矩阵的控制和电源系统,除了要求模块化、前插板式结构外,必须是双控制、双电源,而且冗余式热备份(自动备份),避免了冷备份的人工手动系统可能的混乱失灵的隐患。

 结语

  随着科技的发展,高清的时代、HD-SDI时代即将到来,它赋予了传统的监控和矩阵厂商新的机遇和挑战。作为“矩阵专家”将一如既往,不断研发、创新,为中国视听、广电以及安防行业的成长、成熟,提供有力的技术支持与保障

HD-SDI时代来临为数字高清普及拓宽道路

HD-SDI的全称是高清晰度串行数字接口,其核心为SDI信号接口,是美国SMPTE制订的一种广播级信号标准,非常成熟并且应用十分广泛。包括SD-SDI数字标清、HD-SDI数字1.5G高清和3G-SDI数字3G高清信号,目前在国内外应用最多的是HD-SDI信号标准,广播级60帧达到720P或1080i,通常在监控应用为30帧速可达到1080P。

    标清不是标清,高清确是高清

  SDI信号既然是广播电视的标准,就不得不提起广播级电视信号的演变,从早期的复合视频信号CVBS(即标清D1)到Y/C分量视频信号(即S-VIDEO)、YUV分量视频信号(即YPbPr)、RGBHV(即YUV分量及行场信号)和VGA都是模拟视频范畴;十年前兴起SDI信号,包括SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI、DVI和HDMI都是数字视频信号。

  由此可见,HD-SDI和3G-SDI是视频信号发展到目前的最高等级信号,具有模拟视频和数字并行等信号所不具备的特点和优势,并且经过多年的应用和积累已经非常成熟。

  各行业的应用现状

  广播电视行业:由于SDI应用时间较长,技术日趋成熟,正在大规模由标清SDI向HD-SDI格式转换,国外发达国家的电视节目制作已基本普及HD-SDI格式,国内各电视台正在进行高清数字化改造,目前上星的卫视频道已基本实现高标清同时播出,国家广电总局要求2015年主要城市和地区全面实现数字播出,上海广电更是准备在2012年完成高清工作。

  专业视听行业:今年以来HD-SDI发展迅猛,特别在视频会议和应急指挥中心的建设中应用广泛,HD-SDI信号的高清晰度、实时无延迟、传输距离长、施工简单快捷等特点解决了DVI、HDMI等并行数字信号的瓶颈,与多格式混合矩阵一起形成技术主流。

  安防监控行业:经过多年的D1模拟复合信号应用,迫于时代的发展和用户需求,近年也开始研究视频信号高清化,由于IP信号近年开展较快,IP高清一时风头无俩。而IP高清固有的硬伤使得有识之士发现了广电行业的标准HD-SDI,以2009年HDcctv联盟成立为标志,HD-SDI在视频监控领域的应用逐渐浮出水面,但是大多数监控厂家对于HD-SDI的不了解又使得HD-SDI的进展缓慢,随着2011年深圳安博会的举办,对HD-SDI认知度的提高,关注的厂家和用户迅速增加,HD-SDI时代终于即将来临。

  为何是HD-SDI?

  首先HD-SDI相对于模拟视频的领先优势是不言而喻的,而对于DVI和HDMI这种传输距离过短、接口复杂、传输成本又高的方案只是暂时过渡性的,在本地大屏幕监看和家用级方案上更适合其应用。

  目前高清监控市场主要竞争的两种方案:IP高清和HD-SDI高清(见表1)。

  IP高清方案的硬伤

  1、由于IP的信号压缩方案,使得信号不可避免的降低清晰度,造成信号损失,而视频监控和信号智能分析的前提是提供尽可能清晰的视频信号,HD-SDI无压缩视频信号传输无损失、不失真,信号质量完整清晰度高,并且稳定可靠。

  2、同样是IP信号的压缩方案,造成信号传输的明显延迟,使得实时监看和应急指挥变得异常困难,而HD-SDI视频无延迟传输优势无可比拟,真正具备实时性。

  3、IP标准的不统一造成系统的融合升级困难,HD-SDI则不存在此类问题。

 

  4、IP方案对于现有的模拟系统改造基本需要推倒重来,而HD-SDI沿用同轴电缆+光纤的模式,工程商和甲方接受度高,施工非常简便。

  HD-SDI的误区

  1、 技术不成熟:作为SMPTE制订并在广电应用多年的HD-SDI格式,早已证明HD-SDI是视频信号发展的最佳路径,而全球范围内特别是日本、韩国已经将HD-SDI确定为视频监控发展方向。

  2、传输距离:HD-SDI信号传输距离为100米只是HD-SDI信号的理论数据,实际上国产普通Φ3电缆传输最多30米,进口的日本米乐游戏平台(CANERA)和美国百通(BELDEN)Φ4以及国产优质Φ5电缆可以传输100米。但是通过均衡电路以及时钟恢复电路组成的延长器可以将信号多级延长传输,每级可达150米,而目前长距离传输普遍采用的光纤方式,其成本也已经非常低廉。

  3、配套产品:目前HD-SDI的配套产品已经比较完善了,HD-SDI的摄像机,不论是CMOS还是CCD都推出多种方案,经过测试效果非常好,基于HD-SDI的DVR、矩阵、屏幕拼接墙、软件控制平台都有数家产品上线使用,只是缺少大规模应用案例。

  4、矩阵规模小:监控市场上目前应用的矩阵规模早已突破128x128,在多个公安、电力、应急等系统有成熟案例,在交通、金融等应用也有64路矩阵使用。

  5、国内用户认同度低:随着国家对于视频监控的重视,越来越多的用户迫切需要高清晰度的视频信号,特别是交通、金融、公检法司等行业,就近期用户调研效果来看,已经有很多行业技术主管领导已经明确表示接受HD-SDI数字高清概念,并且有数家公安厅信通处和科技处已经在指挥中心、图像中心等布局建设以HD-SDI为标准的视频系统,相信随着用户在看到HD-SDI与传统模拟和IP信号显示应用效果的区别后,会有更多的HD-SDI拥趸。

  6、HD-SDI的测试标准和指标:传统的模拟复合信号D1由于信号质量要求不高,通常使用示波器看一下眼图,通过信号幅度判断信号的质量,不需要具体测试视频的参数,而只有美国TEK的VM700被业界作为测试模拟信号的权威测试设备,可以测量信号的信噪比(加权或非加权)、频率响应、微分增益、微分相位、色亮延时差等主要指标。而HD-SDI信号采用数字串行方式传输,信号损失会产生误码率,而误码率到一定程度信号会完全丢失,只采用示波器看眼图确定信号幅度方式则是远远不够的。

  HD-SDI最重要的指标有上升下降时间、抖动、过冲等参数,包括衡量信号的均衡、时钟恢复更是需要直接测量参数,以校正线缆传输长度和传输时间。上述指标只有美国TEK WFM才能测试,遗憾的是国内基于HD-SDI的摄像机、光端机、矩阵、DVR等产品只有少数经过正规测试。

  HD-SDI的应用及发展态势

  HD-SDI和IP目前貌似竞争关系,其实不然,他们完全可以是既竞争又合作的关系。高清视频监控的未来应用可能是几种状态:

  1、整体HD-SDI解决方案;

  2、整体IP格式解决方案;

  3、基于HD-SDI信号采集、传输分配、显示,基于IP调用、存储、处理、分析的方案;

  4、基于模拟、HD-SDI、IP等混合解决方案。

  HD-SDI方式解决了信号的高清采集、无延迟传输、高清显示,IP方式解决了信号的存储、多级平台调用、信号的处理、分析、业务平台等任务,在当前中国特有的技术需求和系统现状下,多信号格式、多业务平台才是高清发展之道,无论技术还是厂商,合作才是硬道理。

 

  HD-SDI矩阵是从模拟矩阵发展而来,超越了标清SD-SDI矩阵,又由于视频监控30帧即可达到1080P不需要到3G-SDI,从而占据了主流的位置。

 
 
 
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