摘要：HD-SDI高清信號是從模擬信號經(jīng)過并行數(shù)字信號再到串行數(shù)字信號演變過來的信號，傳輸圖像無壓縮、無損失、不失真，傳輸圖像過程為高清實時、無延時，是真正的高清信號?；贖D-SDI信號的多格式矩陣，除了具備HD-SDI信號本身的特點之外，還具備設備接口的多樣化、信號格式的兼容化的特點，為政府、交通、金融部門提供完美的解決方案和強有力的監(jiān)管保證。

關鍵詞：HD-SDI高清信號 多格式矩陣 無壓縮

在科技高速發(fā)展的今天，高速公路猶如無形的橋梁，拉近了不同地域間人與人的距離，儼然成為了經(jīng)濟社會的“加速器”。然而，隨著車輛的陡增，高速公路管理中心對于監(jiān)管信號調(diào)度倍感壓力。與此同時，監(jiān)管設備接口多樣化、信號格式兼容化也日趨復雜多變。針對管理中心設備接口、信號格式多樣的困境，多格式混合矩陣應運而生。

1 HD-SDI多格式矩陣概述

對于高速公路管理中心而言，信號源主要包括臺式計算機、筆記本電腦、高清攝像機、智能高速球、液晶書寫屏交互設備、DVD以及藍光播放器，顯示設備主要包括大屏幕投影機及其幕墻、液晶升降拼接顯示屏、硬盤錄像機、以及專業(yè)的監(jiān)視器。整個系統(tǒng)中，設備接口包含了HDMI、DVI_I/DVI_D、VGA、BNC、RCA和光纖LC、SC、FC、ST接口，信號格式涵蓋了HDMI、DVI、VGA、3G-SDI、HD-SDI、SD-SDI、RGBHV、YPbPr、CVBS以及光信號。尤其是3G-

SDI、HD-SDI、SD-SDI廣電級的信號的加入，基于HD-

SDI多格式混合矩陣產(chǎn)品已蓄勢待發(fā)。

究竟什么是SDI呢？SDI（Serial Digital Input）即串行數(shù)字接口，是一種將數(shù)據(jù)字的各個比特以及相應的數(shù)據(jù)，以串行數(shù)據(jù)流的形式，并通過單一通道順序傳輸?shù)慕涌?。其標準是美國電影和電視工程師協(xié)會制定的SMPTE（The Society of Motion Picture and Television Engineers）標準，規(guī)定了其SDI信號怎樣通過視頻同軸線纜，在設備之間傳輸無壓縮、無損失、不失真、高清實時的串行數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，以及將數(shù)字、模擬音頻信號嵌入到串行數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)流中。

HD-SDI高清信號又是什么呢？基于串行數(shù)字信號數(shù)據(jù)的碼率不同，串行數(shù)字信號包括SD-SDI數(shù)字標清信號、HD-SDI數(shù)字1.5G高清信號和3G-SDI數(shù)字3G高清信號。目前，在國內(nèi)外應用最多的是HD-SDI信號符合的SMPTE 292M標準，其碼率可達1.5Gbps，分辨率有1080p@25Hz、1080p@30Hz，1080i@50Hz、1080i@60Hz，

720p@50Hz、720p@60Hz。其最主要的特點包括：①傳輸?shù)男盘枅D像無壓縮、無損失、不失真。②傳輸?shù)男盘栠^程高清實時、無延時。③傳輸?shù)男盘柗直媛拾?080p、1080i、720p。④傳輸?shù)拇a率達1.5Gbps。⑤可傳輸最多16路嵌入音頻信號。⑥傳輸距離最遠可達150米均衡，并通過時鐘對數(shù)據(jù)進行恢復。

2 HD-SDI信號與其他信號的區(qū)別

既然HD-SDI高清信號有如此多的特點，那么它與模擬、數(shù)字視頻信號的區(qū)別是什么呢？提到HD-SDI高清信號，就不得不提及廣電級的電視信號的衍生。從早期的模擬復合視頻信號CVBS（即標清D1）、Y/C分量視頻信號（即S-VIDEO）、YUV分量視頻信號（即YPbPr）、RGBHV（即YUV分量及行、場信號）和VGA（計算機視頻信號）的模擬視頻信號，到基于并行數(shù)字接口的DVI（計算機視頻信號）和HDMI（高清電視多媒體視音頻信號）的數(shù)字視音頻信號，以及十年前興起并發(fā)展至今，基于串行數(shù)字接口的SDI信號，從SD-SDI標清信號到最終實現(xiàn)“高清”HD-SDI、3G-SDI高清信號。

雖然HD-SDI高清信號和IP網(wǎng)絡高清信號皆屬于高清視頻信號，它們相對于模擬視頻的領先優(yōu)勢是不言而喻的，而且像DVI和HDMI這種傳輸距離過短、接口復雜、傳輸成本又高的數(shù)字信號又難以在當前高清信號市場上立足；雖然IP高清信號真實的將信號傳輸?shù)膱D像分辨率提升到了相當高的檔次，但是通過編解碼的方式進行信號的壓縮，總會使信號傳輸?shù)膱D像有失真、信號傳輸?shù)倪^程有延時。這種有損編解碼的壓縮方式帶來的圖像失真、網(wǎng)絡打包傳輸延遲帶來的信號非實時性，加之網(wǎng)絡本身傳輸?shù)南鄬Σ环€(wěn)定性、無安全性（與通過同軸線纜傳輸HD-SDI高清信號相比較而言），以及無統(tǒng)一的信號標準規(guī)范的先天不足，IP網(wǎng)絡高清信號略遜于HD-SDI這種信號傳輸圖像無壓縮、無損失、不失真，信號傳輸過程高清實時、無延時的高清信號。

3 HD-SDI多格式矩陣的特點

對于HD-SDI系列多格式混合矩陣而言，其最主要的特點包括：

3.1 領先的模塊化前后插板式結構：矩陣整機，包括輸入板卡、輸出板卡、電源、控制板卡，均為模塊化前后插板式結構；支持帶電熱插拔，即在不經(jīng)斷電和不改變布線的情況下，只需要更換或增加模塊，即可完成維護與擴展工作；信號背板接口與信號輸入、輸出板卡一體化，解決虛焊、漏焊、連焊等影響信號質(zhì)量的工藝瓶頸，減少設備的故障點。

3.2 支持多種信號格式：HDMI、DVI、VGA、3G-SDI、HD-SDI、SD-SDI、RGBHV、YPbPr、CVBS以及光信號的全格式信號，并相互進行傳輸切換。

3.3 具有倍頻功能：支持1080p@25Hz、1080p@30

Hz，1080i@50Hz、1080i@60Hz，720p@50Hz、720p@60Hz、

720p@25Hz、720p@30Hz、1920x1080@60Hz、1280x1024

@60Hz、1280x720@60Hz、1024x768@60Hz、800x600@60

Hz，并向下兼容各種信號格式的分辨率和刷新頻率。

3.4 具有信號均衡功能：自動對輸入串行數(shù)字信號進行線纜均衡，在Belden 1694A型號線纜（或等效線纜）碼率為1.485Gbps的條件下，從信號源到矩陣的距離可達到150米，有效地解決了數(shù)字信號的遠距離傳輸?shù)膯栴}，保證了信號傳輸切換的質(zhì)量。

3.5 具有時鐘恢復功能：對于輸出串行數(shù)字信號進行時鐘恢復處理，延長信號的傳輸距離，減少傳輸過程中的數(shù)據(jù)丟失，亦有效地保證了信號傳輸切換的質(zhì)量。

3.6 具有時基校準同步功能：內(nèi)置時基校準同步技術，即兩個信號源切換時，通過設備內(nèi)部特定時間進行時間基準的校準，在切換畫面的瞬間，盡最大可能保持畫面的完整，達到真正的“無縫”切換。

3.7 冗余熱備份式雙電源、雙控制系統(tǒng)：當一個電源或控制板卡組件發(fā)生故障時，另一個電源或控制板卡組件自動承擔全部工作，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

傳統(tǒng)的高速公路管理中心，大多數(shù)采用的是模擬化設備，如果進行高清化產(chǎn)品的升級改造，傳統(tǒng)的解決方案會將矩陣前端的球機、槍機、光端機設備，通過大量的信號轉(zhuǎn)換器，統(tǒng)一信號格式，再利用矩陣切換器調(diào)度信號，最后傳輸至終端的顯示設備?；蛘咄ㄟ^各種不同信號格式的矩陣切換器，分別調(diào)度信號，再傳輸至各自的終端的顯示設備。但是這樣會大大增加管理中心系統(tǒng)升級改造的建設的成本，以及大大提高現(xiàn)場施工的難度。

基于多格式混合矩陣恰是為了解決上述方案的弊端，而孕育出高速公路管理中心的完美解決方案。因為多信號格式混合矩陣系統(tǒng)，其最大特色在于可以任意選擇輸入、輸出信號，并進行信號的調(diào)度和轉(zhuǎn)換。輸入信號格式包括HDMI、DVI、VGA、3G-SDI、HD-SDI、SDI、RGBHV、YPbPr、CVBS以及光信號，同時輸出信號包括DVI、HDMI、VGA、HD-SDI、YPbPr以及CVBS信號。而且每一路的輸出都可以自由選擇任何一路的輸入進行轉(zhuǎn)換和切換，且不會干擾其它輸出，使信號傳輸衰減降至最低，高質(zhì)量輸出信號。

4 結論

綜上所述，HD-SDI多格式矩陣這種具備設備接口的多樣化、信號格式的兼容化的傳輸切換設備，已經(jīng)越來越完善，相應的解決方案也越來越得到廣泛的應用。隨著人們認知度的提高，相信在不久的未來，實現(xiàn)全高清化的HD-SDI時代將會來臨。

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作者簡介：李元（1986-），男，遼寧大連人，學士學位，初級工程師（電子），研究方向：電子信息工程。