浅析高清铜轴电缆传输HD-SDI技术

文/胡宗进

视频监控行业在标清向高清视频图像发展过程中，图像分辨率经历了从CIF、4CIF、D1到高清960H、720P、1080P等，目前主流的高清解决方案有三种：·模拟高清960H，也就是我们常说的700线；·高清数字HD-SDI，包含720p和1080p分辨率；

·高清IP，包含720p、1080p、300万、500万等分辨率。

960H和HD-SDI两种高清解决方案都是基于铜轴电缆来传输高清视频信号的，960H高清解决方案同传统模拟视频解决方案类似，这里不再赘述。

基于铜轴电缆传输高清视频信号的技术解决方案目前有两种：一是基于HD-SDI技术，二是基于Intersil公司的SLOC技术解决方案。今天我们主要围绕HD-SDI技术来探讨高清铜轴电缆传输技术。

什么是HD-SDI

HD（High Definition）是高清首字母的缩写，SDI（Serial digital interface）是数字分量串行接口首字母的缩写，该接口采用铜轴电缆传输，以BNC接口作为线缆标准。HD-SDI的提出则起源于演播室视频数字化的传输需求，它采用的是无损的非压缩视频传输技术。

SDI接口可以简单的分为SD-SDI（270Mbps，SMPTE259M）HD-SDI（1.485Gbps，SMPTE 292M），3GSDI（2.97Gbps，SMPTE424M），不同SDI接口，根据传输速率的不同，其基于铜轴电缆高清视频信号的传输距离、信号衰减幅度也不一样。

目前安防行业广泛采用的是HD-SDI接口类型的设备，比如HD-SDI数字高清摄像机、HD-SDI DVR、HD-SDI 视频光端机、HD-SDI矩阵、HDSDI转换器、HD-SDI编码器等。采用的HD-SDI高清数字摄像机，是基于SMPTE（电影与电视工程师协会）串行链路标准，通过75欧姆铜轴来传输未压缩数字视频的一种高清实时摄像机。

SDI信号成型大致有以下几种实现方案：

·Parallel YUV（模拟颜色编码），通过FPGA芯片转换成SDI信号；

·Parallel YUV（模拟颜色编码），通过ASIC整合转换成SDI信号；

·LVDS YUV（图像色彩低压分差信号），通过FPGA芯片转换成SDI信号；

·利用I S P图像处理模块直接输出高解析BT.1120信号到SDI发射芯片上。

目前绝大多数厂家都采用第4种SDI信号成型方案研发生产HD-SDI摄像机。

HD-SDI与高清IP的优势

大家知道，目前市场上较为成熟的数字高清系统解决方案有两大类别：一种是IP化压缩网络视频的解决方案；另一种是以广播格式HD-SDI接口的非压缩视频的解决方案。采用HD-SDI高清铜轴电缆传输技术的系统较高清IP有以下几个优势：

高清画质，HD-SDI摄像机的信号是经过无压缩、无延时的，它保证了最原始的高质量图像。而不像IP摄像机，经过A/D转换后对视频进行编码压缩，造成图像质量的下降及资源的损耗。随着安防行业高清化、网络化的应用的普及，智能化应用需求也将日益增长，而实现智能化的前提之一即是要保证高质量的视频图像，无疑采用HD-SDI技术是一个理想的选择。

高清等级的实时传输，HD-SDI相对于高清IP来说，另一优势在于图像画面和控制过程中的实时性，大家知道，高清IP延时主要体现在三个方面，分别为前端视频在其模数转换后的编码压缩、网络传输、后端解码显示，一般规定前端设备与用户终端设备间端到端的信息延迟时间应不大于4秒，可以想像，如果这样的实地操作必然会错失很多及时处理现场问题的机会，很难掌握现场的第一手资料。

平滑过渡到高清，HD-SDI系统对于传统CCTV的工程商和用户而言，如同CCTV一样的安装方式、布线方式、使用方式，使用已有的铜轴电缆，只需更换前端摄像机及节点设备即可平滑升级到高清。而不像高清IP系统架构，涉及到专业的网络通信知识、计算机知识、存储知识、平台软件知识等等，对于绝大多数从传统模拟监控时代走过来的工程商、集成商技术人员来说，是一个不小的考验，需要花一段相当长的时间学习应用。所以，对于广大的工程商、集成商而言，高清HD-SDI系统较高清IP系统更容易实现应用。

HD-SDI系统解决方案

HD-SDI系统解决方案产品包括前端视频采信HD-SDI摄像机、HD-SDI传输设备（包含HDSDI光端机、HD-SDI编码器）、HD-SDI存储设备（HD-SDI DVR）、HD-SDI矩阵、HD-SDI显示器等。随着HD-SDI配套产品的日益完善，一整套HD-SDI系统解决方案可运用到大、中、小型视频监控系统中，具体详见HD-SDI接口的高清解决方案图。

HD-SDI市场发展分析

视频监控行业在标清向高清视频图像发展过程中，构建一个从模拟监控系统平滑升级到高清系统的解决方案，对广大工程商和集成商而言无疑是最大的受益者。从2010年美国安防展开始后，陆续有很多厂家开始关注安防行业的HD-SDI技术的应用，HD-SDI最早大规模应用是在韩国，一些韩国厂家和其它国家的芯片公司开始研发生产HD-SDI相关产品，比如Webgate、Wonwoo、NextChip、Stretch、Gennum、Grain、Ufine等。早期HDSDI在中国发展并不顺利，只有少数厂家在推动，大多数厂家只是处于观望态度，主要原因有以下两个方面：

行业标准未健全，早期只有少数厂家尝试应用HD-SDI视频监控控解决方案，而且数字编码图像信号格式难以兼容不同厂家的HD-SDI DVR，众多的SDI/HDMI/DVI转换器难以与其它厂家的HDSDI设备兼容，而且HDCCTV联盟当时也正处于一个刚刚建立成长期。

成本高，由于HD-SDI相关产品最初由国外引入，加之全球安防厂商都在关注高清IP的发展，加入HDCCTV阵营的有影响力的安防厂家并不多，相关产品、芯片尚处于预研阶段，其配套产品，包括HD-SDI数字高清摄像机、HD-SDI DVR、HD-SDI视频光端机、HD-SDI矩阵、HD-SDI转换器、HDSDI编码器等可选余地太小，整体采购成本降不下来，量小导致早期成本偏高。

经过几年高清系统飞速发展和HDCCTV联盟成长（目前HDCCTV联盟已发布了2.0标准，增加了双向语音、数宇通讯和铜轴共电PoC等技术），HDSDI系统凭其自身的优势（高清画质、高清等级的实时传输、平滑过渡到高清等）已经深入人心，在上游芯片厂商和本土安防厂商的共同努力下，HDSDI的价格、配套产品、系统解决方案已经能够满足高清监控用户的要求。目前景阳公司已推出全系列HD-SDI 摄像机（包含枪机、红外一体机、半球、智能高清球等），其成本已经和高清IP摄像机相差无几。其中HD-SDI枪机、200万HD-SDI智能球等产品已成功应用于浙江某平安城市监控项目，HDSDI部分产品已成功入围中标广州平安城市项目。

结束语

基于铜轴电缆传输高清视频HD-SDI技术，它不仅可以重复利用原有CCTV铜轴电缆进行高清视频信号的传输，而且凭借其高清画质、无延时、操作方便等优势，势必将成为高清监控市场的一个重要成员，随着HDCCTV联盟的日趋完善和HD-SDI相关技术的发展，相信基于铜轴电缆传输的高清视频HD-SDI技术将在安防领域找到自己的一片天地！