模擬高畫(huà)質(zhì)高清攝像機非壓縮方案探討

　　在百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò )攝像機的“高清風(fēng)暴”席卷這個(gè)視頻監控市場(chǎng)的時(shí)候，做為視頻監控市場(chǎng)占有優(yōu)勢地位的模擬攝像機也開(kāi)始畫(huà)質(zhì)的提升，采用非壓縮方案的高清模擬攝像機在監控系統進(jìn)行畫(huà)質(zhì)升級改造時(shí)也成為了選擇的目標。與此同時(shí)，在前端百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò )攝像機供應商將產(chǎn)品線(xiàn)不斷向后端發(fā)展的同時(shí)，由后端進(jìn)入前端的供應商也引起了安防行業(yè)的關(guān)注。

　　實(shí)現高清需要更高的技術(shù)

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

　　就單個(gè)高清攝像機而言，其高分辨率和高清解析度要取決于該攝像機是否滿(mǎn)足SMPTE(美國電影電視工程師協(xié)會(huì ))標準，即達到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(chēng)百萬(wàn)像素攝像機，也不一定是高清的。

　　百萬(wàn)高清監控系統，不會(huì )再像過(guò)去標清、模擬系統那樣單單買(mǎi)套方案就夠了。由于百萬(wàn)高清的特殊性，以及后端IT廠(chǎng)商的大舉進(jìn)入，使得目前百萬(wàn)高清比傳統監控門(mén)檻高出許多，需要在高清數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上掌握著(zhù)一定的核心技術(shù)，需要更強大的綜合實(shí)力尤其是大量的研發(fā)力量。

　　高清攝像機方案綜述

　　現今市面上流行的高清攝像機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(guò)預處理和后處理，從而低延遲、實(shí)時(shí)地提高畫(huà)面質(zhì)量，然后使用各種編碼和解碼標準(如H.264和MPEG4)傳輸到網(wǎng)絡(luò )中。由于流量很大且速率也非?？?，所以數據必須經(jīng)過(guò)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據速率達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(shí)性很高，號稱(chēng)零延時(shí)。

　　究竟采用哪種方案也是目前高清視頻前端設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(shuí)取代誰(shuí)的問(wèn)題，各種方案都有其應用的場(chǎng)合。

　　非壓縮方案的傳輸技術(shù)

　　非壓縮方案的傳輸主要通過(guò)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(huà)題。

　　HD-SDI接口

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

　　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(huì )EIA-770.2a標準，還有一種接口被稱(chēng)為YCbCr接口，他們兩者的區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傳輸的色度信號C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(guò)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準。

　　HDMI接口

　　HDMI的英文全稱(chēng)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5Gbps的數據傳輸帶寬，可以傳送無(wú)壓縮的音頻信號及高分辨率視頻信號。同時(shí)無(wú)需在信號傳送前進(jìn)行數/?；蛘吣?數轉換，可以保證最高質(zhì)量的影音信號傳送。

　　DVI接口

　　DVI全稱(chēng)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，數字顯示工作組)推出的接口標準。DVI-D接口，只能接收數字信號，接口上只有3排8列共24個(gè)針腳，其中右上角的一個(gè)針腳為空，不兼容模擬信號。

　　在這4種接口中，我們應該如何選擇？通過(guò)表1是對以上4種接口進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單比較和分析，我們發(fā)現HD-SDI接口是目前比較好的高清接口，同時(shí)HD-SDI接口也是目前廣電行業(yè)標準的高清接口。

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

　　· 在傳輸距離不是很遠，例如控制中心機房，對傳輸速率要求很高的場(chǎng)合，使用HDMI和DVI即能滿(mǎn)足需求。像支持HDMI/DVI的矩陣到監視器/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(xiàn)的價(jià)格比較便宜，傳輸的距離較長(cháng)，在某些對傳輸速率要求不高的場(chǎng)合也還是有一定的應用。