sdi接口有什么用（什么是SDI）
SDI(serialdigitalinterface)是"數(shù)字分量串行接口"。那么HD-SDI就是高清數(shù)字分量串行接口。HD-SDI是實(shí)時(shí)無壓縮的高清廣電級攝像機(jī)，是安防監(jiān)控領(lǐng)域的又一科技進(jìn)步，為監(jiān)控中心提供高清晰的圖像來源的設(shè)備。
發(fā)展史
1982年，原國際無線電咨詢委員會(CCIR)以歐洲廣播聯(lián)盟(EBU)與美國電影電視工程師協(xié)會(SMPTE)的機(jī)關(guān)提案為基礎(chǔ)，發(fā)布了CCIR 601號建議書，以13.5 MHz的取樣頻率，8位量化與4：2：2色度亞取樣統(tǒng)一了525/60和625/50兩種電視掃描系統(tǒng)的數(shù)字化參數(shù)。1986年，CCIR以EBU Tech.3246與SMPTE 125標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，發(fā)布了CCIR 656建議書，提出了一種可以傳輸CCIR 601規(guī)格信號的并行接口，使用11對雙絞線與25針D型連接器，部分早期數(shù)字設(shè)備曾使用這種接口，但因傳輸距離較短，連接較復(fù)雜等原因，不適合大規(guī)模使用。其實(shí)，CCIR 656還包含了EBU于1983年提出的EBU Tech.3247串行數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn)，采用8/9分組編碼，比特率為243 Mb/s，但只支持8比特量化，而且不容易設(shè)計(jì)出穩(wěn)定，廉價(jià)的接口芯片。
1983年，CCIR成為國際電信聯(lián)盟無線電通信部(ITU-R)。1994年，ITU-R發(fā)布了BT.656-2建議書，吸納了EBU Tech.3267與SMPTE 259M中定義的新型串行數(shù)字接口，該接口采用10比特傳輸與非歸零反向(NRZI)編碼。在傳送ITU-R BT.601(A部分)4：2：2級別信號時(shí)，其時(shí)鐘還率為270 Mb/s，這就是如今大名鼎鼎的SDI。75歐姆同軸電纜與75歐姆BNC連接器(IEC 60169-8)的使用使電視臺內(nèi)部原有的大量已敷設(shè)電纜在數(shù)字化系統(tǒng)中得以再利用，后來，SDI逐漸成為數(shù)字設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置，在此基礎(chǔ)上終于實(shí)現(xiàn)了演播室、主控、播控系統(tǒng)的數(shù)字化。我國也參照上述標(biāo)準(zhǔn)制訂了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)BG/T 17953。為了滿足高質(zhì)量節(jié)目制作對ITU-R BT.601(A部分)4：4：4級別圖像與色鍵等的需求，EBU Tech.3268，SMPTE RP145與ITU-R BT .799分別提出了雙鏈接的概念，即同時(shí)通過兩個(gè)SDI通道傳輸R’G’B’/4：4：4圖像與另外一路寬帶信號。我國廣電總局參考ITU-R BT.799-3制訂的相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為GY/T 159-2000。此外，SMPTE 344M還定義了一種時(shí)鐘頻率為540 Mb/s的串行數(shù)字接口。
1990年，ITU-R BT.709建議書發(fā)布，高清晰度電視技術(shù)加速發(fā)展，采用串行數(shù)字接口傳輸高清信號已在行業(yè)內(nèi)達(dá)成共識，為此，SMPTE在292M標(biāo)準(zhǔn)中定義了時(shí)鐘頻率達(dá)1. 5 Gb/s級別的串行數(shù)字接口，相應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)為ITU-R BT .1120，GY/T 157-2000為我國根據(jù)ITU建議書制訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這便是大家所熟知的HD-SDI。除時(shí)鐘頻率提升到270 Mb/s的5.5倍即1.485 Gb/s外，HD-SDI與SDI也存在著一些差別，例如HD-SDI將亮度與色差信號分別放置在兩個(gè)流中，并將它們復(fù)用并加擾后進(jìn)行傳輸，而且編碼后的行號與校驗(yàn)碼附在有效視頻結(jié)束(EAV)后。因沿用了75歐姆電纜與連接器，加之有了SDI的成功經(jīng)驗(yàn)，因此HD-SDI很快就取代了之前應(yīng)用的并行接口。與SDI類似，為了滿足演播室與1080p50/59.94格式內(nèi)容的傳輸,SMPTE在372M標(biāo)準(zhǔn)中對雙鏈接HD-SDI進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。 高速接口芯片技術(shù)的進(jìn)步使3 Gb/s級別的串行接口成為可能。
2005年，ITU-R在BT.1120-6建議書中給出了2.97 Gb/s串行接口的規(guī)范，物理介質(zhì)仍然沿用了75歐姆同軸電纜和IEC 60169-8標(biāo)準(zhǔn)連接器。此外，SMPTE 424M也給出了類似的3 Gb/s級別接口的定義。3 Gb/s串行接口的出現(xiàn)解決了之前需要雙鏈接HD-SDI的場合，如4：4：4/12bit或1080p50/59.94格式的節(jié)目制作等。已有廠家宣布推出3 Gb/s的串行接口芯片產(chǎn)品。 在一些需要遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膱龊?，如連接兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的演播室，銅纜就顯得有些力不從心了，此時(shí)，光纜自然就成為銅纜的替代者。ITU-R BT.1367、SMPTE 297M與我國的GY/T 164-2000等都是利用光纜傳送串行數(shù)字信號的標(biāo)準(zhǔn)，以ITU-R BT.1367為例，在傳輸高清信號時(shí)，只允許使用單模光纖與相應(yīng)的光連接器，光-電、電-光轉(zhuǎn)換則由相應(yīng)的光接收器與光發(fā)射器完成。 新興的數(shù)字電影具有較高清晰度圖像更高的分辨率、更豐富的色彩(例如SMPTE 428-1K PGYQR 4096×2160 4：4：4/X’Y’Z’/12-bit@24P)，在數(shù)字電影設(shè)備(如數(shù)字投影機(jī)與服務(wù)器)之間需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量更大，因此，SMPTE N26技術(shù)委員會正在制訂435M系列標(biāo)準(zhǔn)—一種時(shí)鐘頻率為10.692 Gb/s的串行數(shù)據(jù)接口，其物理介質(zhì)為符合IEC 60793-2標(biāo)準(zhǔn)的光纜與符合IEC 61754-20標(biāo)準(zhǔn)的光連接器。這種10 Gb/s級別的接口可將多至8個(gè)HD-SDI數(shù)據(jù)流復(fù)用在一起，也可以將現(xiàn)有的1.5 Gb/s與3 Gb/s數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)映射至10 Gb/s接口上。
接口原理
串行接口是把數(shù)據(jù)字的各個(gè)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。用擾碼的不歸零倒置(NRZI)來代替早期的分組編碼，其標(biāo)準(zhǔn)為SMPTE-259M和EBU-Tech-3267，標(biāo)準(zhǔn)包括了含數(shù)字音頻在內(nèi)的數(shù)字復(fù)合和數(shù)字分量信號。在傳送前，對原始數(shù)據(jù)流進(jìn)行擾頻，并變換為NRZI碼確保在接收端可靠地恢復(fù)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接口能通過270Mb/s的串行數(shù)字分量信號，對于16：9格式圖像，應(yīng)能傳送360Mb/s的信號。NRZI碼是極性敏感碼。用“1”和“0”表示電平的高和低，如果出現(xiàn)長時(shí)間的連續(xù)“1”或連續(xù)“0”，會影響接收端從數(shù)字信號中提取時(shí)鐘。因?yàn)榇袛?shù)字信號接口不單獨(dú)傳送時(shí)鐘信號，接收端需從數(shù)字信號流中提取時(shí)鐘信號，所以要采用以“1”和“0”來表示有無電平變換的NRZI碼。接收NRZI碼流時(shí)，只要檢出電平變換，就可恢復(fù)數(shù)據(jù)，即使全是“1”信號，導(dǎo)致的信號頻率也只是原來時(shí)鐘頻率的一半，再經(jīng)過加擾，連續(xù)“1”的機(jī)會減少，也就使高頻分量進(jìn)一步減少了。在數(shù)據(jù)流的接收端，由SDI解碼器從NRZI碼流恢復(fù)原數(shù)據(jù)流。
(a)串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接口SDDI(SerialDigital Data Interface)，用于Betacam-SX非線性編輯或數(shù)字新聞傳輸系統(tǒng)，通過這種接口，可以4倍速從磁帶上載到磁盤。
(b)4倍速串行數(shù)字接口QSDI(QuarterSerial Digital Interface)，在DVCAM錄像機(jī)編輯系統(tǒng)中，通過該接口以4倍速從磁帶上載到磁盤、從磁盤下載到磁帶或在盤與盤之間進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝。
(c)壓縮串行數(shù)字接口CSDI(CompressionSerial Digital Interface)，用于DVCPRO和Digital-S數(shù)字錄像機(jī)、非線性編輯系統(tǒng)中，由帶基到盤基或盤基之間可以4倍速傳輸數(shù)據(jù)。
以上三種接口互不兼容，但都與SDI接口兼容。在270Mb/s的SDI系統(tǒng)中，可進(jìn)行高速傳輸。這三種接口是為建立數(shù)字音視頻網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的，這類網(wǎng)絡(luò)不象計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)那樣使用握手協(xié)議，而使用同步網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不會因路徑不同而出現(xiàn)延時(shí)。
人們常在SDI信號中嵌入數(shù)字音頻信號，也就是將數(shù)字音頻信號插入到視頻信號的行、場同步脈沖(行、場消隱)期間與數(shù)字分量視頻信號同時(shí)傳輸。
市場背景
隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步與發(fā)展 ，人民生活水平不斷提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也越來越廣泛的應(yīng)用在我們的生產(chǎn)生活中，但是傳統(tǒng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的清晰度低、觀察范圍不夠大、觀察范圍內(nèi)目標(biāo)不夠清楚，在拍攝記錄和壓縮傳輸?shù)确矫娑即嬖谝恍﹩栴}，給治安監(jiān)控、調(diào)查取證等工作帶來一定的困難。
另外，當(dāng)前“ 平安城市”項(xiàng)目進(jìn)展如火如荼，它對監(jiān)控系統(tǒng)的要求已經(jīng)不再僅僅是“看到”，而是要“看清”，實(shí)時(shí)的看。標(biāo)清系統(tǒng)或者更早的模擬系統(tǒng)所能提供的畫面清晰度，已經(jīng)成為系統(tǒng)升級的瓶頸，特別是智能交通的電子警察，違章車輛跟蹤和車牌識別，更是要求前端實(shí)時(shí)圖像高清化，否則智能分析將無從下手。
HD-SDI高清攝像機(jī)，是基于 SMPTE(電影與電視工程師協(xié)會)串行鏈路標(biāo)準(zhǔn)，通過75歐姆同軸電纜來傳輸未壓縮的數(shù)字視頻的一種高清實(shí)時(shí)攝像機(jī)。
SDI接口簡單可分為SD-SDI(270Mbps，SMPTE259M),HD-SDI(1.485Gbps,SMPTE292M)，3G-SDI(2.97Gbps,SMPTE424M)。
基于SDI接口的高清視頻系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)，如高清圖像無延遲實(shí)時(shí)傳輸，高清圖像無損失不失真。所提供的未壓縮高清圖像是智能監(jiān)控所需的最佳圖像來源。另外，SDI接口即使外延也不會帶來網(wǎng)絡(luò)外延問題，中心系統(tǒng)與前端系統(tǒng)是完全隔離的，不可能經(jīng)過SDI接口產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)入侵，安全性較網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要高。此外，由于視頻是實(shí)時(shí)傳送，不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的視頻中斷或者延遲，避免帶來錯(cuò)誤的信息。
基于以上的市場需求，HD-SDI高清攝像機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。
HD-SDI的不足
縱觀我們當(dāng)前監(jiān)控市場，除了高清化之外，聯(lián)網(wǎng)與集成、智能表現(xiàn)同樣也是市場發(fā)展的主流，對于HDSDI監(jiān)控設(shè)備來說，高清化的順應(yīng)程度自不必說，但如果涉及到聯(lián)網(wǎng)與智能化，不得不承認(rèn)這是難題。談及聯(lián)網(wǎng)，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸順暢的主要方式是對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，而“壓不得”的HDSDI技術(shù)無疑被龐大的傳輸數(shù)據(jù)將自身束縛在信息孤島上，與此同時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)集成能力的低下也影響HDSDI智能化功能的擴(kuò)展和應(yīng)用。除此之外，HDSDI技術(shù)的先天不足還體現(xiàn)在：
1、前端防雷不好解決
SDI來自廣電領(lǐng)域，一直以來，由于SDI產(chǎn)品在傳輸、存儲方面的獨(dú)特之處給系統(tǒng)防雷帶來了重大困惑。原因其一是SDI產(chǎn)品的傳輸特性使得其傳輸頻率要求高，SDI以無高清圖像采集、無延時(shí)傳輸及無失真等卓越性能著稱，這就對傳輸線纜及防雷器提出了更高要求。SDI傳輸速率最高能達(dá)到1.485G，甚至高達(dá)3G，而傳統(tǒng)模擬視頻信號最大10M，普通模擬視頻防雷器則很難滿足SDI這一硬性要求，就更無須提及防雷性能，這一難題也深深困擾了眾多的防雷廠家。其次，SDI產(chǎn)品對傳輸通道要求更寬。SDI不僅僅傳輸未經(jīng)壓縮的視頻信號，而且還可以通過載波技術(shù)傳輸音頻、控制以及電源等信號，其設(shè)計(jì)原理完全區(qū)別原有模擬視頻信號防雷器及IP網(wǎng)絡(luò)防雷器。SDI產(chǎn)品防雷的關(guān)鍵在于內(nèi)部防雷的合理化設(shè)計(jì)，而實(shí)際上，很多安防企業(yè)的SDI產(chǎn)品在內(nèi)部防雷方面(比如PCB防雷、導(dǎo)電防雷的合理防雷電路設(shè)計(jì)方案和合理布局對外接口)并沒有很好的解決方案。
2、線纜的等級
HD-SDI高清視頻信號最好能在專門的SDI線纜上傳輸以保證視頻信號的最好效果，但專門的SDI線纜包括接頭都很貴，在實(shí)際項(xiàng)目中，如果全部采用專用的SDI線纜將增大建設(shè)成本，而經(jīng)過實(shí)際測試，選用高級別的同軸電纜和BNC頭也能基本保證視頻效果。況且，只要SDI使用逐漸廣泛，相關(guān)輔材的價(jià)格一定會大幅下降。
3、存儲的解決
如上所述，高清非壓縮視頻信號數(shù)據(jù)量非常大，用這樣的數(shù)據(jù)量直接去存儲的代價(jià)是相當(dāng)大的，所以從實(shí)際考慮，視頻的存儲還是需要進(jìn)行壓縮的，具體來說，可以采用SDI-DVR解決也可以用SDI編碼器配合NVR解決?？筛鶕?jù)項(xiàng)目實(shí)際靈活選擇。即使如此，HD-SDI系統(tǒng)相比HD-IP系統(tǒng)的優(yōu)勢也是明顯的：在保持存儲容量質(zhì)量一致的前提下，HD-SDI系統(tǒng)在實(shí)時(shí)操控方面全面勝出，同時(shí)，HD-SDI系統(tǒng)由于操控完全無延遲，所以可以做到所見即所存，不會丟失重要的視頻。
系統(tǒng)解決方案
1、整套HD-SDI 解決方案，基于IP存儲，多級聯(lián)網(wǎng)采用HD-SDI信號;
2、使用HD-SDI信號采集、傳輸分配、顯示，基于IP調(diào)用、存儲、多級聯(lián)網(wǎng)、分析的方案;
3、模擬、HD-SDI、IP多格式混合解決方案。
常見的系統(tǒng)解決方案主要是1和2，在新建的平安城市、應(yīng)急指揮系統(tǒng)中HD-SDI系統(tǒng)多用于服務(wù)重點(diǎn)區(qū)域的監(jiān)控。HD-SDI與H.264壓縮存儲經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)是一種性價(jià)比很高的數(shù)字高清解決方案，既控制了系統(tǒng)成本，也兼顧了HD-SDI數(shù)字高清視頻實(shí)時(shí)、無損的圖像特性。
優(yōu)勢
在安防領(lǐng)域，高清產(chǎn)品的應(yīng)用正如火如荼的進(jìn)行。以 ONVIF、 PSIA為聯(lián)盟的網(wǎng)絡(luò)高清和以HD-cctv為聯(lián)盟的數(shù)字高清正在逐漸占據(jù)未來的高清產(chǎn)品市場，而HD-SDI攝像機(jī)產(chǎn)品也走上了安防市場的起跑線。高清產(chǎn)品在通過安防市場多年的積淀，從最開始的模擬監(jiān)控到后來的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的基礎(chǔ)上衍生出網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控，而HD-SDI數(shù)字高清監(jiān)控則是整個(gè)安防市場的未來發(fā)展。HD-SDI產(chǎn)品處理的數(shù)字信號經(jīng)過同軸線纜傳輸，產(chǎn)品的視頻接口為BNC口，使用的傳輸線材就是工程中經(jīng)常見到的國標(biāo)“75-5”視頻線，由于大多數(shù)用戶的習(xí)慣，很多工程商包括甲方習(xí)慣將HD-SDI數(shù)字高清叫成“模擬高清”，實(shí)際上這種叫法是錯(cuò)誤的?；贖D-SDI攝像機(jī)產(chǎn)品的自身特點(diǎn)，將其產(chǎn)品優(yōu)勢匯總?cè)缦拢?
由于設(shè)備采用 BNC接口連接，也就是說我們在將已有的傳統(tǒng)模擬框架系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高清監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，無需重新布線，只需更換前端和后端部分，這將為工程節(jié)省巨大的時(shí)間成本和人力成本。
易用性
由于HD-SDI攝像機(jī)產(chǎn)品工程施工采用的系統(tǒng)框架和模擬監(jiān)控系統(tǒng)框架相同，采用75-5同軸線纜即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)布線，施工人員和系統(tǒng)操作人員無需培訓(xùn)，更容易上手。
非壓縮
HD-SDI攝像機(jī)不像IP監(jiān)控是將視頻信號經(jīng)過壓縮和打包后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，它是以未?jīng)壓縮的數(shù)字信號在同軸電纜上高速傳輸，原始圖像不會失真。
高清實(shí)時(shí)
HD-SDI攝像機(jī)監(jiān)控不受傳輸網(wǎng)絡(luò)影響，不會有IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控產(chǎn)生的圖像延遲問題，在有實(shí)時(shí)監(jiān)控和高清要求的場合。
利用率高
HD-SDI攝像機(jī)設(shè)備視頻輸出圖像的分辨率為1920×1080，單位面積攝像機(jī)布點(diǎn)密度大幅下降。在監(jiān)控場所提供更多細(xì)節(jié)上的處理，如看清人臉，看清車牌。
選購建議
根據(jù)城市道路高清視頻監(jiān)控的實(shí)際需要，在選擇攝像機(jī)時(shí)可參考以下智安天下工程師的建議：
1、采用CCD傳感器。當(dāng)前，在CMOS技術(shù)還未十分成熟的情況下，比較 CCD與 CMOS兩種感光芯片，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制、高質(zhì)量圖像輸出、動態(tài)影像表現(xiàn)方面都要優(yōu)于CMOS。尤其在城市道路晚上光照條件較差的情況下，CCD攝像機(jī)的成像效果要好于CMOS攝像機(jī)，所以建議采用CCD作為高清攝像機(jī)的感光芯片。
2、為滿足全天候治安監(jiān)控的需要，攝像機(jī)應(yīng)具備低照度功能，以便在黃昏和夜間照度較低的環(huán)境下也能獲得較為清晰的視頻圖像。
3、高清視頻監(jiān)控需要達(dá)到720P/1080P分辨率，逐行掃描，最高幀率應(yīng)達(dá)到25幀/秒，以保證監(jiān)控視頻的流暢度。
4、高清圖像傳輸接口采用符合廣電標(biāo)準(zhǔn)的HD-SDI接口，支持無壓縮視頻圖像高速傳輸，高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與高清編碼陣列之間通過HD-SDI光端機(jī)，經(jīng)光纖傳輸無壓縮的視頻圖像，以保證圖像的高清晰度、低延遲、傳輸無衰減和無干擾，也避免了室外監(jiān)控視頻圖像受雷擊的影響。
5、高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)應(yīng)具備高的 信噪比，較高的動態(tài)范圍，從而保證不同環(huán)境下的圖像信號質(zhì)量。
6、具有自動快門、自動增益、自動白平衡等圖像預(yù)處理功能。
7、支持自動光圈鏡頭，可配合多種變倍范圍電動鏡頭來實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)控距離和范圍的要求。
8、支持485通訊協(xié)議，可對攝像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程在線升級，滿足特殊應(yīng)用環(huán)境下更改參數(shù)的要求。
