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时间:2018-11-15
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1、高清时代来临,高清数字图像在图像清晰度和细节方面也得到很大提升。监控系统后端的图像智能分析、图像智能处理正需要这样的高质量图像源。与高质量的图像源相对应的是高传输码流,传输非压缩的1080p×60fps的高清图像需要占用2.97Gbps的带宽。对于一个监控系统,往往需要对多个点进行监控,实时传输各个点的数字高清视频时,带宽占用非常大,基本无法传输。如何降低带宽,各个制造商大都采用有损压缩方法。比如采用H.264压缩算法的网络摄像机,使用100M网络传输,传输码流为32K~4Mbps。这样虽能大大降低高清图像传输占用的带宽,但
2、是带来的负面影响是:1、图像质量大大下降,图像模糊,细节看不清,监控系统后端图像处理及分析能力也会大打折扣;2、传输图像时延严重,图像压缩速度取决于编解码系统速度和图像大小,高清数字图像压缩需耗费大量时间;网络传输速度取决网络拓扑和带宽情况,当网络堵塞时,基本无法传输。对实时传送已无意义。 要实现真正意义上的高清数字视频监控,必须传输无损高清数字视频。本文以某地铁的高清视频传输为例,对于1080p的高清数字视频无损传输解决方案做分析。 高清时代地铁监控需求分析 在控制中心端,有大量高码率的数据输入输出。发送给每个站点的
3、高清1080p的高清数字多媒体,以及每个站点的8路高清数字摄像头传入的高清监控视频图像,都属于高清数字信号。 在各个站点,接受并显示控制中心传输来的高清数字多媒体信息。并传回每个监控点的高清数字视频。 此地铁系统共具有15个地铁站点,每个地铁站点8路高清图像,共90路高清图像。控制服务中心8台高清监视器(电视墙),可同时观看15个站90路高清图像中的任意8路。 整体规划 真正意义的高清监控是非压缩实时传输、无时延显示高清图像信号。整个环节都要保持高清数字指标,因此对于各个环节的选择有如下要求。 摄像机:传统摄像机采
4、用CMOS的感光芯片,经过ISP处理,输出模拟CVBS信号,不满足高清要求。必须使用高清CMOS的图像传感器,输出非压缩高清数字信号,如SDI,HDMI等。可选择不仅输出SDI非压缩高清数字信号,同时还具有原始图像信息的RVF(RawVideoFormats)非压缩视频格式的光接口输出的百万高清摄像机。 传输设备:高清数字视频信号由于码流很高,输出距离受到很大局限,比如SDI信号,在保持信号完整性,最大不过100米。所以要求传输设备即要保持高清数字信号的无损传输,又要达到长距离的传输。采用传输码流达3.125Gbps的数字
5、光传输设备,在单芯单波长的光纤里能够无损传输不小于40Km的距离。传输码流达10Gbps的数字光传输设备,在单芯单波长的光纤里能够无损传输不小于40Km的距离。 传输线缆:非压缩高清数字图像信号经传统同轴电缆,双绞线等长距离传送方式已不可能。所以传输线缆必须是光缆,一般8芯光缆基本能完成一般监控系统的需要。 智能设备:如图像识别等系统,应具有高清图像的输入接口,能进行高清视频分析的能力。 存储设备:如DVR,必须具有1路或者多路高清数字视频输入接口,具有压缩存储高清数字视频功能,具有高清视频的回放功能。 监视设备:一
6、般的监控监视器都不支持高清数字视频,应提升到完全支持1080p*60fps的高清格式显示。 传输系统 所示,每一路摄像机采用百万高清数字摄像机,输出12bit、746.496Mbps的1080p非压缩数字图像。共传输90路高清数字视频。带宽为90×746.496Mbps=67.18464Gbps。鉴于控制中心最大能同时观看8路高清数字视频,所以不必要同时传输90路,只需同时传输8路就足够了。各个站点本地实时存储本站点的8路高清视频。这样带宽就降低到8×746.496Mbps=5.971968Gbps。采用节点式环形网光传
7、输,占用1-5芯光纤。 高清多媒体传输采用节点时光传输,传输的是1080p×60fps的多媒体图像信息,故只需要2.97Gbps就足够。占用1芯光纤。 其它上下行数据业务属于低码流数据,采用节点式环形网光传输,占用1-2芯光纤。因此,三方合起来一条8芯光缆就能满足这个系统的要求。 传输难点及解决方案 HD-SDI摄像机输出是高清数字非压缩信号,当HD-SDI摄像机推入市场时,就经常出现“传输距离太短”的质疑。如果采用HDMI传输也只有几十米,就算使用中继放大也只能最多达100米,而且HDMI是3路数据传输,若传输距离
8、长,就会出现3路数据不同步,引起重影、偏色等诸多问题。这种质疑严重影响了工程商在监控系统中采用HD-SDI摄像机的热情。 因此,部分制造商放弃无压缩高清监控,降低监控质量,放弃实时性,而采用有损压缩的百万高清网络摄像机使用网络传输;而另一部分则着重研究传输问题,除了开发3G-SDI的产品
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