模拟高画质高清摄像机非压缩方案探讨

2010-09-21 20:55:32来源: 安防知识网

  在百万像素网络摄像机的“高清风暴”席卷这个视频监控市场的时候,做为视频监控市场占有优势地位的模拟摄像机也开始画质的提升,采用非压缩方案的高清模拟摄像机在监控系统进行画质升级改造时也成为了选择的目标。与此同时,在前端百万像素网络摄像机供应商将产品线不断向后端发展的同时,由后端进入前端的供应商也引起了安防行业的关注。

  实现高清需要更高的技术

  目前,高清的定义只出现在广电行业,按照有关的标准,一般显示比例为16∶9,至少能解析1080i(分辨率1920×1080)的数字信号,或扫描线数垂直和水平方向都必须达到720P的数字信号,只有满足或超过以上标准的产品才能被归类为高清产品。

  就单个高清摄像机而言,其高分辨率和高清解析度要取决于该摄像机是否满足SMPTE(美国电影电视工程师协会)标准,即达到720P(1280×720,逐行扫描)、1080i(1920×1080,隔行扫描)、1080P(1920×1080,逐行扫描)三种分辨率中的一种,并且具16∶9显示模式和全帧速,否则即使是号称百万像素摄像机,也不一定是高清的。

  百万高清监控系统,不会再像过去标清、模拟系统那样单单买套方案就够了。由于百万高清的特殊性,以及后端IT厂商的大举进入,使得目前百万高清比传统监控门槛高出许多,需要在高清数字图像采集和处理技术、图像编解码、后端传输管理以及软件平台建设上掌握着一定的核心技术,需要更强大的综合实力尤其是大量的研发力量。

  高清摄像机方案综述

  现今市面上流行的高清摄像机方案大致上可以分为两种:压缩方案和非压缩方案。

  压缩方案是指传感器(CCD/CMOS)采集到的视频信号,经过预处理和后处理,从而低延迟、实时地提高画面质量,然后使用各种编码和解码标准(如H.264和MPEG4)传输到网络中。由于流量很大且速率也非常快,所以数据必须经过压缩。例如,以30fps的速度传输1920×1080像素一次,在非压缩情况下所需数据速率达1.5Gbps。再添上多通道,所需速率就更高了。

  非压缩方案是指镜头、CCD等原始信号,编码后不经压缩直接传输出去,中间省去了视频压缩的步骤,实时性很高,号称零延时。

  究竟采用哪种方案也是目前高清视频前端设备中争议最大的地方。实质上这两种方案各有优点,不存在谁取代谁的问题,各种方案都有其应用的场合。

  非压缩方案的传输技术

  非压缩方案的传输主要通过HD-SDI、YPbPr、HDMI、DVI四种高清接口,而如何在这四种接口中选择,成为目前比较关注的话题。

  HD-SDI接口

  SDI标准由SMPTE进行定义,广泛应用在广播和视频产品中。SDI标准描述了怎样通过视频同轴电缆在剪辑设备之间传送未压缩的串行数字视频数据。有两种SDI标准:SD-SDI和HD-SDI,它们基于不同的数据速率。这两种标准的基本电气规范相同,主要不同点是,HD-SDI有较高的数据速率,1.485 Gbps,而SD-SDI数据速率在143 Mbps到540 Mbps之间,270 Mbps是目前应用比较广泛的速率。

  YPbPr接口

  YPbPr:YPbPr也叫色差分量接口,采用的是美国电子工业协会EIA-770.2a标准,还有一种接口被称为YCbCr接口,他们两者的区别在于前者是隔行扫描色差输出,后者是逐行扫描色差输出。而色差输出将S-Video传输的色度信号C分解为色差Cr和Cb,这样就避免了两路色差混合解码并再次分离的过程,也保持了色度通道的最大带宽。而Y即是亮度信号。而YPbPr接口不是数字接口,仍然定义为模拟接口。YPbPr的接口可以使用同轴电缆,可以用BNC头,也可以使用普通莲花头作为接口标准。

  HDMI接口

  HDMI的英文全称是“High Definition Multimedia”,中文的意思是高清晰度多媒体接口。HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。

  DVI接口

  DVI全称为Digital Visual Interface。它是1999年由Silicon 、Image、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG(Digital Display Working Group,数字显示工作组)推出的接口标准。DVI-D接口,只能接收数字信号,接口上只有3排8列共24个针脚,其中右上角的一个针脚为空,不兼容模拟信号。

  在这4种接口中,我们应该如何选择?通过表1是对以上4种接口进行一个简单比较和分析,我们发现HD-SDI接口是目前比较好的高清接口,同时HD-SDI接口也是目前广电行业标准的高清接口。

  · HD-SDI以其较远的传输距离和较高的传输速率,更多地被使用到前端设备到传输设备,或者前端设备到中心/控制设备上。例如HD-SDI摄像机到HD-SDI光端机/矩阵的连接;

  · 在传输距离不是很远,例如控制中心机房,对传输速率要求很高的场合,使用HDMI和DVI即能满足需求。像支持HDMI/DVI的矩阵到监视器/大屏幕拼接墙之间的连接;

  · 显示终端一般都带有YPbPr接口,虽然YPbPr传输速率较低,但因其传输线的价格比较便宜,传输的距离较长,在某些对传输速率要求不高的场合也还是有一定的应用。

  

[1] [2]

关键字:模拟摄像机  高清  HD-SDI  接口  非压缩方案

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/0921/article_3017.html
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