淺析SDI數字分量串行接口

　　近年來(lái)，隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，人們對高清數字信號的需求也在不斷增加。DVI、HDMI信號已經(jīng)不能更好的滿(mǎn)足整個(gè)高清視頻行業(yè)的發(fā)展需要，人們都迫切需要一種更好的能滿(mǎn)足未來(lái)高清視頻行業(yè)發(fā)展的接口技術(shù)，正是基于這個(gè)原因，促使了SDI的發(fā)展。

　　SDI的出現，讓信息傳輸在清晰度以及傳輸率有了進(jìn)一步的提高，且幾乎達到零延時(shí)，在廣播電視行業(yè)以及安防監控領(lǐng)域受到了高度好評。接下來(lái)，“影音新生活”的編輯將帶領(lǐng)大家一同深入了解SDI接口。

　　SDI的定義及原理

　　SDI，即數字分量串行接口，是一種用于廣播級的數字視頻接口，用于傳輸無(wú)壓縮的數字視頻數據，常見(jiàn)于各種數字視頻設備。其最初是在SMPTE(電影與電視工程師協(xié)會(huì ))259M和國際電信聯(lián)盟無(wú)線(xiàn)電通信部(ITU-R)BT.656標準中規定的不同信號速率條件下傳輸的接口規格，該規格規定了數據格式、信道編碼方式，同軸電纜接口的信號規格，連接器及電纜類(lèi)型與光纖接口，在當今的廣播和視頻產(chǎn)品領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

　　SDI是通過(guò)用擾碼的不歸零倒置(NRZI)來(lái)代替早期的分組編碼，包括了含數字音頻在內的數字復合和數字分量信號。在傳送前，對原始數據流進(jìn)行擾頻，并變換為NRZI碼確保在接收端可靠地恢復原始數據。這樣在概念上可以將數字串行接口理解為一種基帶信號調制。

　　需要注意的是，SDI接口不能直接傳送壓縮數字信號，數字錄像機、硬盤(pán)等設備記錄的壓縮信號重放后，必須經(jīng)解壓并經(jīng)SDI接口輸出才能進(jìn)入SDI系統。如果反復解壓和壓縮，必將引起圖像質(zhì)量下降和延時(shí)增加，為此各種不同格式的數字錄像機和非線(xiàn)性編輯系統，規定了自己的用于直接傳輸壓縮數字信號的接口。

　　SDI接口的主要類(lèi)型

　　SDI接口按照其傳輸速率，主要分為SD-SDI、HD-SDI和3G-SDI三種類(lèi)型標準，三種類(lèi)型帶寬分別為270Mbps、1.485Gbps和2.97Gbps。

　　SD-SDI接口

　　SD-SDI通常也被稱(chēng)為標清串行數字接口，是最早的SDI標準，規定了怎樣通過(guò)視頻同軸電纜在產(chǎn)品設備之間傳送串行數字視頻數據。主要對針對標清分辨率，每秒25幀或30幀，模數轉化后的視頻帶寬大致為270Mbps左右。由于SD-SDI清晰度和傳輸率的限制，目前已逐漸不被市場(chǎng)采用。

　　HD-SDI接口

　　HD-SDI高清串行數字接口，是一個(gè)廣播級的高清數字輸入與輸出端口。該標準規定了數據格式、信道編碼方式、同軸電纜接口的信號規格、連接器及電纜類(lèi)型與光纖接口等。HD-SDI接口采用同軸電纜，以BNC接口作為線(xiàn)攬標準，傳輸有效距離為100m。

　　Dual LinkHD-SDI接口

　　Dual Link HD-SDI接口是SMPTE 372M標準定義了一種雙通道HD-SDI的混合模式接口，即雙通道高清串行數字接口，碼率可達2.97Gb/s，主要用于比高清晰度電視(HDTV, High-Definition Television)碼率更高的場(chǎng)合，例如2K數字電影(DigitalCinema)。

　　3G-SDI接口

　　3G-SDI分辨率仍為1080P，但是幀率增大到50或者60，模數轉換后的數據量大致為2.97Gbps。采用3G-SDI接口，能夠看清柜員點(diǎn)鈔的動(dòng)作，在室外能夠看清路邊行人的情況，汽車(chē)車(chē)牌、人臉信息等，配合智能視頻分析更是達到高清監控+預警的效果。但是3G-SDI幀率高、數據量太大，并不是適合廣泛運用。

　　相比較于SD-SDI接口和3G-SDI接口來(lái)說(shuō)，HD-SDI接口不僅有著(zhù)高分辨率和高傳輸率，同時(shí)數據量也遠沒(méi)有3G-SDI接口和Dual Link HD-SDI接口大，是目前運用最廣泛的SDI接口。尤其是隨著(zhù)高清時(shí)代的到來(lái)， HD-SDI接口開(kāi)始在是市場(chǎng)產(chǎn)品上流行，其對應的產(chǎn)品有HD-SDI攝像機、HD-SDI光端機、HD-SDI轉HDMI轉換器、HD-SDI硬盤(pán)錄像機、HD-SDI矩陣、大屏幕組建的高清HD-SDI監控系統以及拼接屏等。

　　SDI接口的優(yōu)勢

　　除卻數字電視和安防監控等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，相信大部分人對SDI接口不了解。即便如此，我們依然不能忽略SDI所具備的的行內優(yōu)勢。

　　首先是SDI接口技術(shù)的成熟。HD-SDI是非常成熟的接口技術(shù)，支持視頻信號高速率、幾乎零延時(shí)的傳輸，而普通的IP攝像機，由于需要對數據封裝、編碼等原因，導致演示較大。

　　其次，SDI接口適用于標準線(xiàn)纜。HD-SDI傳輸協(xié)議的物理形態(tài)是基本網(wǎng)絡(luò )卡接口，我們可以在已有的傳統模擬框架系統專(zhuān)為高清監控系統的過(guò)程中，無(wú)需重新布線(xiàn)，而只需要更換成像部分，這將為工程節省巨大的時(shí)間成本和人力成本。

　　再者，單路HD-SDI可以使用一根同軸電纜傳輸視頻和音頻信號。即使是立體聲也同樣可以傳輸。而無(wú)需像標清時(shí)代，必須要使用3根A/V線(xiàn)來(lái)連接視頻、音頻左聲道、音頻右聲道。

　　最后，SDI支持多路并列傳輸，最高可以支持到六路并列。SDI的傳輸寬帶可達到8.9Gbps的數據傳輸流量。有效架設距離長(cháng)達100米，延長(cháng)距離可以加SDI光端機，可達10公里以上。

　　當然，SDI接口也存在架設距離太短需要SDI光端機輔助延長(cháng)的不足，以及SDI設備也暫時(shí)不具備的產(chǎn)品鏈的完整性和設備兼容性，這在一定程度上有所約束SDI技術(shù)的發(fā)展。

　　SDI接口的運用及前景

　　SDI可應用于圖像傳輸系統、監控系統、數據傳輸系統、電視會(huì )議系統等不同行業(yè)。目前主要運用于數字電視和高端安防監控。早在2009年，在廣電行業(yè)應用已久的HD-SDI技術(shù)已經(jīng)成熟，隨著(zhù)攝像機行業(yè)中高清技術(shù)興起，芯片廠(chǎng)商和設備提供商終于按捺不住，將HD-SDI技術(shù)推向了安防CCTV(閉路電視)行業(yè)，形成了新的HD-CCTV標準，各廠(chǎng)家隨之推出相應HD-SDI數字高清攝像機。SDI技術(shù)及產(chǎn)品對安防應用的滲透，使安防監控多了一個(gè)選擇的余地，其產(chǎn)品系列已經(jīng)成為數字技術(shù)在安防監控領(lǐng)域的主軸，涵蓋的產(chǎn)品類(lèi)型較多，包括攝像機、DVR、光端機、矩陣、支持SDI接口的顯示器等產(chǎn)品。

　　然而隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )高清監控技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò )監控設備和網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)的持續長(cháng)進(jìn)，現在的網(wǎng)絡(luò )監控已經(jīng)將清晰度提高到可與SDI高清沒(méi)有涇渭分明的高度。而對于實(shí)時(shí)性或延遲性，現在網(wǎng)絡(luò )監控的大多數應用其傳輸網(wǎng)絡(luò )都采用扁平設計，主干選用專(zhuān)用光纜，所以延遲會(huì )做得很小。

　　面對高清網(wǎng)絡(luò )攝像機這個(gè)強大的競爭對手，弱小的HD-SDI高清數字攝像機需要尋找合適的位置，一方面降低成本，無(wú)論從結構、硬件軟件到配套設備，都要在產(chǎn)業(yè)鏈更成熟且有著(zhù)合理的價(jià)格條件下，才能找到更好的低端產(chǎn)品生存空間;另一方面與高清網(wǎng)絡(luò )攝像機做整合，同一臺攝像機可以既支持網(wǎng)絡(luò )壓縮編碼傳輸，又可以通過(guò)HD-SDI接口傳輸無(wú)損視頻信號。這樣，SDI的發(fā)展才不至于被市場(chǎng)淘汰。

　　結語(yǔ)：SDI接口技術(shù)一直在不斷尋求發(fā)展和突破，從SD-SDI到HD-SDI，再到3G-SDI，不斷完善和提高。SDI接口具有實(shí)時(shí)性、高畫(huà)質(zhì)、穩定性、安全性等技術(shù)優(yōu)勢。盡管目前在整個(gè)高清接口市場(chǎng)優(yōu)勢并不明顯，相信隨著(zhù)SDI在廣播電視和安防監控領(lǐng)域的深入運用，SDI的應用面會(huì )越來(lái)越廣，所占市場(chǎng)也會(huì )越來(lái)越大。