從2005年開始，安防領域進入高清時代，高清
攝像機及其系列產品如雨后春筍般的發展壯大起來，并有著越來越強勁的增長勢頭，從IP技術的720系列發展到1080P系列的產品只用了短短的3年時間，CCD和COMS感光芯片也由原來的80萬像素大踏步的邁向300萬像素。但高清的腳步沒有停止下來，甚至是在傳統的IP技術的720P、1080P等攝像機系列還沒有完全霸占安防領域時，高清卻實現了華麗的轉身，跳躍性的發展到了真正的無壓縮，小延時，真高清的HD-SDI技術。
安防資深專家張宗山
1、SDI高清的前世今生：
上世紀90年代末期，DVR的出現就代表著傳統的模擬和數字攝像機將被如今的HD-SDI攝像機所取代。*10多年前產生的革命性的圖像存儲技術，就是為了將視頻數據存儲在硬盤中需要將視頻圖像經過AD/DA的轉換來實現的。隨后也出現了數字技術的CCD和COMS芯片。從那時起，攝像機廠家的技術研發人員開始領悟到如此的轉換和壓縮意味著是圖像品質的降低，幾年以后，IP技術的攝像機研發出來，其中也包括高清IP攝像機，但仍然是繼承了以往的技術。為何不生產出不用轉換和壓縮的真正的數字攝像機就成為了攝像機生產廠家的終目的。因此，源于廣電技術的SDI技術在視頻監控領域獲得重視，并于近兩年得到初步的應用。
SDI即serialdigitalinterface，通俗而言即是數字非壓縮技術。前文所述，視頻經過模數轉換后，有兩條路可走——壓縮或者非壓縮，IP監控走的是壓縮的路子，其好處是大量的壓縮帶寬，使視頻在IP網絡上傳輸成為可能，同時視頻資料的存儲容量不至于海量，但是代價是帶來了視頻質量的下降，操控存在延遲性以及開放性所帶來的安全隱患，一般壓縮后數據要損失20%以上。如果走非壓縮的路子（即數字非壓縮技術），其技術標準也有多種，比如常見的HDMI支持5Gbps速率、DVI和SDI。顧名思義，數字非壓縮視頻技術中視頻模數轉換后不再壓縮，只是按特殊方式編碼（此編碼不同于壓縮編碼，不存在有損壓縮的過程）。非壓縮帶來的好處是視頻質量大限度的保真，同時幾乎沒有延遲，而其帶來的代價則是視頻信號數據量極大。
SDI（目前根據視頻分辨率和幀率）分為3個標準：
SDI：SDI即標清SDI,主要針對標清分辨率，每秒25幀或30幀（分辨是PAL制和NTSC制，下同）。模數轉化后的視頻帶寬大致為250Mbps左右（如果是16:9，則為360Mbps左右）;
HD-SDI：即高清SDI，這個標準主要針對分辨率為1080P，幀率為25或者30幀，模數轉換后的數據量為1.485Gbps;
3G-SDI：高清高幀率SDI,分辨率仍為1080P，但是幀率增大到50幀或者60幀，模數轉換后的數據量為2.97Gbps。
由此可見，視頻模數轉換后不經過壓縮的原始數據量是很大的，如果不經過壓縮，如此大的數據量是IP網絡根本無法承載的，同時如果直接存儲這些數據，存儲容量將十分驚人。
由于標清視頻幾乎全都采用模擬方式，所以在監控領域SDI意義不大，而3G-SDI數據量太大，如此高的幀率在監控領域也無必要，故3G標準的SDI也不大可能廣泛應用。就目前而言，真正可能在監控領域中打開局面的是HD-SDI，這種標準在提供分辨率為1080P的高清視頻的同時，大限度地保留了視頻的所有細節，同時操控的延遲性幾乎等同于傳統模擬系統。
2、HD-SDI攝像機與網絡攝像機、模擬攝像機的關鍵功能對比
IPC攝像機和SDI攝像機采用的圖像傳感器芯片是一樣的，通過其核心功能點的比較，可以看出HD-SDI攝像機與網絡、模擬攝像機之間的功能點比較接近，核心的區別點在于圖像畫質與傳輸。
3、高清時代如何走好后的一百米
高清時代的核心技術掌握在國外的廠家手里，如HD-SDI芯片的主要供應商來自歐美、日本，韓臺等地。其中的企業包括國半、gennum、Sony、Kodak、micron、OV、TI、Techwell等，這里不談及此。但是即使在采用相同的芯片和技術條件下，國內的不同產品顯示的高清圖像也有著很大的差別，有的產品甚至高清效果明顯缺失。
我們的創新點在哪里？對于剛剛興起的HD-SDI技術，對于國內眾多HD-SDI設備的生產廠家，只是在此芯片的基礎上相應的開發出配套的外部硬件和軟件平臺，并結合自主的一些國內外的使用經驗而產生的新一代產品。如何在此基礎上提升我們的產品技術能力，就成為了現實的難題，產品的雷同和缺乏精巧和精細是我參與眾多廠家測評的體會，不是我們的研發能力差多少，而是我們沒有做到細致、精致，就是說細節決定了成功。而就是這后的一點，成就了高清的終清晰的呈現。就產品而言細節的部分如下
一、高清攝像機
A、鏡頭：對于大多數高清攝像機廠家來說，鏡頭往往是容易被忽略的，而恰恰是鏡頭與攝像機的匹配決定了高清像素的顯示效果，尤其是邊緣清晰度更是如此。對于高速球機，內置的變焦鏡頭也是影響效果的主要原因，尤其是在自動跟蹤時候的自動聚焦，和微距聚焦的設置等，很多廠家沒有在軟件上設置有此功能。變焦鏡頭的匹配不好也造成清晰度下降。
B、低照度和日夜轉換的設計問題：對于日夜轉換功能屬于擴展性能，主要是存在轉換閥值高低不同，轉換效果不好，大部分攝像機在8-10LUX左右就開始進行日夜轉換，但都沒有設計有調節閥值的功能，尤其是球機更是如此，應該針對四季設置自動閥值設置功能可以很好的提升清晰度。此功能尤其是對于大系統更是有和突出的效果。
C、ISP處理芯片在清晰度提升過程中與噪聲抑制的平衡考慮問題，很多廠家在提升清晰度，也相應的提升了噪聲。對于圖像畫質來說，銳度也是要考慮的重要部分，同時圖像的邊緣清晰度和層次感也是衡量圖像質量好壞的的主要感官指標，因此廠家要綜合考慮。在實際測試中經常會遇到對清晰度的提升卻忽略了其它，實際觀感效果并不好。
D、后焦的調節，及安裝方式要考慮。如后焦調節的結構設計及微調的度，座裝和吊裝的便捷性均是要設計中容易被忽視的。
E、前端防雷的問題。
F、產品研發經理位置的關鍵性，產品開發前期的研發經理，對產品的主要功能，操作，便捷性，實際工程的需要等要給電氣工程師，結構工程師，軟件工程師提出相應的建議。來避免研發人員出現閉門造車的問題。（由于研發人員大多不參與工程項目的實施，對產品的實際應用效果和操作性能有著天然的缺失等）
二、SDI矩陣：
SDI矩陣在實際應用中都是用于大系統的。一般的SDI攝像機傳輸距離在100米左右，對于大的監控系統的SDI攝像機的傳輸距離的都要遠遠超出100米，因此矩陣輸入的補償就顯得尤為重要，借助網絡實現遠程管理和多級級聯控制也是很重要的部分。混合式接入模式也是SDI矩陣的首先技術問題，目前對于不同的場合使用的攝像機有多種模式，如傳統的模擬攝像機，IP攝像機，SDI攝像機等，每大類攝像機又含有多種格式，因此兼容多類型的攝像機也是SDI矩陣的技術難點，尤其是老系統升級和平安城市建設都存在類似問題。軟件管理平臺的架構和數據存儲的管理也是SDI矩陣技術的難點，對于平安城市一級的系統，SDI矩陣的軟件管理平臺和存儲管理及光纖接入等就成為必要的技術。
隨著平安城市這樣大型建設項目需求，對于城市級的系統，矩陣網絡級聯系統由中心矩陣和多臺節點矩陣組成，每臺矩陣均具備獨立的IP地址，通過以太網端口進行數據交換。節點矩陣將本地視頻輸出上傳到中心矩陣，并且中心矩陣可以對所有節點矩陣的攝像機進行圖像切換和控制。通過增加中心矩陣對節點矩陣的視頻下傳通道，各節點矩陣可以實現互聯互控、跨區域調度。矩陣高清化之后不論是聯網還是單機操作，保留了原有的便捷切換控制、圖像巡檢定位等功能，如報警聯動、成組切換等。因此SDI矩陣的技術發展必然是向著城域化，網絡化，集成化，光纖化，數字化和廣泛的兼容化發展。對于舊有的各個系統都可以接入聯通。并可以在基于SDI矩陣的軟件管理平臺下將存儲，控制，通信，圖像，預警等統一管理，實現數字城管的功能。
但是目前很多廠家在研發SDI矩陣的時候，又重走回模擬矩陣的開發時期的思路，沒有繼承已有的模擬矩陣中很多強大功能和各種軟硬件的優點，浪費了人力和物力。（SDI矩陣主要是在視頻輸入板和輸出板的技術不同而已）
三、HD-SDIDVR
高清數據存儲及管理的設備HD-SDIDVR（下面簡稱HSDVR）是伴隨著高清HD-SDI攝像機的廣泛使用而應運而生。相對于以往的DVR和NVR二種存儲設備來說，HSDVR就猶如將DVR和NVR的優點結合成為一種全新的存儲管理設備，類似于生物學中的轉基因產品，將二個不同性質的產品中的優點集成到一起成為一種全新的十分的存儲設備，HD-SDI攝像機適合于大型設備之間的較長距離高清信號傳輸。因此HSDVR設備的優點即傳輸未壓縮、低延遲、易安裝的特色就顯得十分突出，正好就結合了模擬的無壓縮和實時的優點又結合了網絡產品的數字高清管理應用的便捷性。但其仍然采用的是H.274壓縮模式進行存儲和數據管理。由此引起的回放效果依然會以犧牲清晰度為代價。
針對HSDVR產品來說，在實時顯示的時候應盡量保證顯示在HD-SDI模式下為好，如何針對SDI模式下多畫面分割合成，而不必再采用H.264壓縮（此方式會降低高清）幾個數字視頻并分割合成處理成多畫面后在實時顯示成一個畫面（包括單一畫面顯示），將成為今后的研究方向。而對于采用多路環通HD-SDI圖像輸出形式的DVR也很少見到。對于回放時仍沿用以往的H.264模式進行壓縮和存儲處理，解壓縮后的圖像清晰度也是以下降為代價的。*HD-SDI攝像機傳輸數據可以達到高1485Mbps無損1080p的高清數字視頻信號，一般傳輸格式亦采用1920*1080（1080P）因此如何做到盡量不降低高清數據信號做到存儲和顯示就成為今后HSDVR廠家研發的主要課題。（此時HD-SDI攝像機的高清只帶來的是實時顯示）而對于HSDVR回放和通過網絡瀏覽畫面也就降低了SDI圖像的清晰度。為了解決網絡瓶頸的問題，大多通過網絡瀏覽時采取的是4-8M帶寬的存儲模式和流媒體技術傳輸到客戶端。總之無論怎樣都是以犧牲清晰度為代價的，因此即使前端使用的是HD-SDI攝像機，但到了終客戶端目前也難做到高清的效果，所以對于如何解決后顯示的高清問題，也是今后廠家研發的主要方向。
四、SDI光端機
數字SDI光端機不同于傳統的模擬機，由于是數字信號光纖中只有“有光”和“無光”兩種狀態，因而對光源的線性要求不高或幾乎沒有要求，從而避免了信號在處理過程中的損失。另外，數字SDI光端機比較容易實現多通道、多種信號的混合傳輸。借助TDM（時分復用）技術就能很容易地實現多通道多種信號的傳輸。
SDI光端機的主要電信號技術參數的特征性能如下：傳送的信號：800mV的電壓擺幅，上升和下降時間小于135ps（ns=1000ps皮秒），允許有一些過沖的存在，但不可以超過10%，即80mV。時鐘抖動和調整抖動的標準參數分別小于定時抖動2UI和校時抖動0.2UI。但目前國內的一些產品都存在著一定的參數偏離，對遠端的接收機輸出的圖像有些微的影響。因此要求對于光端機中的的補償電路的設計應要做的十分精細和。SDI信號經過長距離傳輸后信號質量會變差，為了補償長距離傳輸的損耗并重建視頻信號的幅度，需要加入一個額外的電纜均衡器，過沖的調試與設計，調整抖動的設計等。
總之，前端的高清攝像機只表明了信號源的質量，但是在傳輸到末端的設備后，終的處理能力和效果也是決定其是否可以顯示成為高清的畫面。那么這后的100米就是我們要博取的天下。
移動版
智慧城市網APP
智慧城市網小程序
微信公眾號
