《電子技術(shù)應(yīng)用》
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模擬高畫質(zhì)高清攝像機(jī)非壓縮方案
安防知識網(wǎng)
摘要: 在百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的“高清風(fēng)暴”席卷這個視頻監(jiān)控市場的時候,做為視頻監(jiān)控市場占有優(yōu)勢地位的模擬攝像機(jī)也開始畫質(zhì)的提升,,采用非壓縮方案的高清模擬攝像機(jī)在監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行畫質(zhì)升級改造時也成為了選擇的目標(biāo),。與此同時,在前端百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供應(yīng)商將產(chǎn)品線不斷向后端發(fā)展的同時,,由后端進(jìn)入前端的供應(yīng)商也引起了安防行業(yè)的關(guān)注,。
Abstract:
Key words :

  在百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的“高清風(fēng)暴”席卷這個視頻監(jiān)控市場的時候,做為視頻監(jiān)控市場占有優(yōu)勢地位的模擬攝像機(jī)也開始畫質(zhì)的提升,,采用非壓縮方案的高清模擬攝像機(jī)在監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行畫質(zhì)升級改造時也成為了選擇的目標(biāo),。與此同時,在前端百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供應(yīng)商將產(chǎn)品線不斷向后端發(fā)展的同時,,由后端進(jìn)入前端的供應(yīng)商也引起了安防行業(yè)的關(guān)注,。

  實(shí)現(xiàn)高清需要更高的技術(shù)

  目前,高清的定義只出現(xiàn)在廣電行業(yè),,按照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),,一般顯示比例為16∶9,,至少能解析1080i(分辨率1920×1080)的數(shù)字信號,或掃描線數(shù)垂直和水平方向都必須達(dá)到720P的數(shù)字信號,,只有滿足或超過以上標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能被歸類為高清產(chǎn)品,。

  就單個高清攝像機(jī)而言,其高分辨率和高清解析度要取決于該攝像機(jī)是否滿足SMPTE(美國電影電視工程師協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn),,即達(dá)到720P(1280×720,,逐行掃描)、1080i(1920×1080,,隔行掃描),、1080P(1920×1080,逐行掃描)三種分辨率中的一種,,并且具16∶9顯示模式和全幀速,,否則即使是號稱百萬像素?cái)z像機(jī),也不一定是高清的,。

  百萬高清監(jiān)控系統(tǒng),,不會再像過去標(biāo)清、模擬系統(tǒng)那樣單單買套方案就夠了,。由于百萬高清的特殊性,,以及后端IT廠商的大舉進(jìn)入,使得目前百萬高清比傳統(tǒng)監(jiān)控門檻高出許多,,需要在高清數(shù)字圖像采集和處理技術(shù),、圖像編解碼、后端傳輸管理以及軟件平臺建設(shè)上掌握著一定的核心技術(shù),,需要更強(qiáng)大的綜合實(shí)力尤其是大量的研發(fā)力量,。

  高清攝像機(jī)方案綜述

  現(xiàn)今市面上流行的高清攝像機(jī)方案大致上可以分為兩種:壓縮方案和非壓縮方案。

  壓縮方案是指傳感器(CCD/CMOS)采集到的視頻信號,,經(jīng)過預(yù)處理和后處理,,從而低延遲、實(shí)時地提高畫面質(zhì)量,,然后使用各種編碼和解碼標(biāo)準(zhǔn)(如H.264和MPEG4)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中,。由于流量很大且速率也非常快,,所以數(shù)據(jù)必須經(jīng)過壓縮,。例如,以30fps的速度傳輸1920×1080像素一次,,在非壓縮情況下所需數(shù)據(jù)速率達(dá)1.5Gbps,。再添上多通道,所需速率就更高了。

  非壓縮方案是指鏡頭,、CCD等原始信號,,編碼后不經(jīng)壓縮直接傳輸出去,中間省去了視頻壓縮的步驟,,實(shí)時性很高,,號稱零延時。

  究竟采用哪種方案也是目前高清視頻前端設(shè)備中爭議最大的地方,。實(shí)質(zhì)上這兩種方案各有優(yōu)點(diǎn),,不存在誰取代誰的問題,各種方案都有其應(yīng)用的場合,。

  非壓縮方案的傳輸技術(shù)

  非壓縮方案的傳輸主要通過HD-SDI,、YPbPr、HDMI,、DVI四種高清接口,,而如何在這四種接口中選擇,成為目前比較關(guān)注的話題,。

  HD-SDI接口

  SDI標(biāo)準(zhǔn)由SMPTE進(jìn)行定義,,廣泛應(yīng)用在廣播和視頻產(chǎn)品中。SDI標(biāo)準(zhǔn)描述了怎樣通過視頻同軸電纜在剪輯設(shè)備之間傳送未壓縮的串行數(shù)字視頻數(shù)據(jù),。有兩種SDI標(biāo)準(zhǔn):SD-SDI和HD-SDI,,它們基于不同的數(shù)據(jù)速率。這兩種標(biāo)準(zhǔn)的基本電氣規(guī)范相同,,主要不同點(diǎn)是,,HD-SDI有較高的數(shù)據(jù)速率,1.485 Gbps,,而SD-SDI數(shù)據(jù)速率在143 Mbps到540 Mbps之間,270 Mbps是目前應(yīng)用比較廣泛的速率,。

  YPbPr接口

  YPbPr:YPbPr也叫色差分量接口,,采用的是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA-770.2a標(biāo)準(zhǔn),還有一種接口被稱為YCbCr接口,,他們兩者的區(qū)別在于前者是隔行掃描色差輸出,,后者是逐行掃描色差輸出。而色差輸出將S-Video傳輸?shù)纳刃盘朇分解為色差Cr和Cb,,這樣就避免了兩路色差混合解碼并再次分離的過程,,也保持了色度通道的最大帶寬。而Y即是亮度信號,。而YPbPr接口不是數(shù)字接口,,仍然定義為模擬接口。YPbPr的接口可以使用同軸電纜,可以用BNC頭,,也可以使用普通蓮花頭作為接口標(biāo)準(zhǔn),。

  HDMI接口

  HDMI的英文全稱是“High Definition Multimedia”,中文的意思是高清晰度多媒體接口,。HDMI接口可以提供高達(dá)5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸帶寬,,可以傳送無壓縮的音頻信號及高分辨率視頻信號。同時無需在信號傳送前進(jìn)行數(shù)/?;蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換,,可以保證最高質(zhì)量的影音信號傳送。

  DVI接口

  DVI全稱為Digital Visual Interface,。它是1999年由Silicon ,、Image、Intel(英特爾),、Compaq(康柏),、IBM、HP(惠普),、NEC,、Fujitsu(富士通)等公司共同組成DDWG(Digital Display Working Group,數(shù)字顯示工作組)推出的接口標(biāo)準(zhǔn),。DVI-D接口,,只能接收數(shù)字信號,接口上只有3排8列共24個針腳,,其中右上角的一個針腳為空,,不兼容模擬信號。

  在這4種接口中,,我們應(yīng)該如何選擇,?通過表1是對以上4種接口進(jìn)行一個簡單比較和分析,我們發(fā)現(xiàn)HD-SDI接口是目前比較好的高清接口,,同時HD-SDI接口也是目前廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高清接口,。

  · HD-SDI以其較遠(yuǎn)的傳輸距離和較高的傳輸速率,更多地被使用到前端設(shè)備到傳輸設(shè)備,,或者前端設(shè)備到中心/控制設(shè)備上,。例如HD-SDI攝像機(jī)到HD-SDI光端機(jī)/矩陣的連接;

  · 在傳輸距離不是很遠(yuǎn),,例如控制中心機(jī)房,,對傳輸速率要求很高的場合,使用HDMI和DVI即能滿足需求,。像支持HDMI/DVI的矩陣到監(jiān)視器/大屏幕拼接墻之間的連接,;

  · 顯示終端一般都帶有YPbPr接口,雖然YPbPr傳輸速率較低,但因其傳輸線的價格比較便宜,,傳輸?shù)木嚯x較長,,在某些對傳輸速率要求不高的場合也還是有一定的應(yīng)用。

  

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