高清視訊會議與數字高清應用(三)
2009-12-08
劉力 依馬獅視聽網
五、高清視訊設備的現狀
高清視訊會議的應用離不開成熟的設備,那么當前這類設備的發展水平到什么程度了呢?
1、從壓縮算法上講,以H.264算法的設備成為主流,H.263和MPEG4的設備已逐漸過時,如果在設計新的方案時,還是應該考慮H.264的設備,它能在1M帶寬下,保證720p質量的圖像實時地傳輸,對VGA信號而言,能保證5~6幀/秒。這對環境的要求不算高,已經進入實用階段。
從顯示設備的發展而言,平板電視的普及,其接口形式包括了CVBS接口、S端口、YPbPr接口、HDMI(DVI)接口,因此從顯示設備的角度上講,已經可以滿足高清(模擬高清和數字高清)的要求,但非專業的顯示設備基本上都不支持SDI,因此SDI的直接應用有相當的困難,需要把SDI的信號進行轉換。
從攝像機與視訊終端的角度上講,當前還比較混亂,各廠家的信號接口之間有一些不同,從共性的角度上講,視訊終端一般都會支持:CVBS接口、S端子、DVI接口、VGA接口、YPbPr接口,但有些設備支持SDI(HD-SDI)或HDMI接口,有些高清攝像機廠家支持SDI(HD-SDI),有些支持HDMI,如果僅利用自己的攝像機和自己的視訊終端配合,是能順利完成應用的,但如果一個系統中有其它系列的攝像機和視訊終端,或有其它格式的信號源輸入,那么系統兼容問題就較突出了,因此在設計一個系統時,首先要考慮各種信號的兼容問題。
前面我們講過各種信號的規格與特點,下面我們簡單總結一下:
①SDI(HD-SDI)和HDMI轉換:數字信號格式轉換,沒有A/D,D/A損失,數字音頻同時轉換(SDI沒有5.1或7.1格式音頻),SDI不支持HDCP,相當于由YUV格式轉成R.G.B.H.V格式,色域范圍不同。
②DVI與HDMI轉換:在不考慮HDCP的情況下,我們認為DIV與HDMI信號是一致的,而在工業級的專業應用中,HDCP沒有實際意義,大家都只是利用HDMI的接口形式,而不關心HDCP,如果真有HDCP存在的話(如碟機等)也會設法取消掉。因此我們認為HDMI與DVI是一回事,接口形式不同時,只是利用一個接口轉換即可。
③YPbPr與數字信號(HDMI或SDI):YPbPr是高清的模擬信號,如果需要轉換,就會增加A/D,D/A的過程,這樣對信號質量本身是一種損失,同時設備的成本會增加,一般建議:如果大量存在的是模擬高清信號,那就形成一個模擬高清的系統,只是在數字高清系統與模擬信號高清系統信號共用時,再對個別信號進行轉換。
④CVBS與高清:CVBS是標清信號,如果要和高清信號互轉,除了要有A/D,D/A過程外,還必然存在一個Scanler(分辨率轉換)的過程,如果由CVBS轉高清,如Video轉DVI,還算是個“提升”的過程,除了有A/D,D/A的損失和Scanler的算法的損失,從圖像顯示效果上,還是有些提升的,但如果從DIV轉Video,那就會損失嚴重,比當初VGA轉Video還要慘,基本上不建議采用這種方式。如果考慮系統兼容, 保留標清系統部分,對極個別的信號進行轉換。
2、傳輸與切換的問題
各個信號的傳輸情況,前面已經介紹過了,下面也是簡單介紹一下,給出一些結論:
①DVI在1600×1200時,能傳5~7米,用電纜均衡器,可達到25米,用雙絞線傳輸,可達60米,用光纖傳輸可達500~20千米。
②SDI(HD-SDI):SDI可達300米,HD-SDI可達100米,但應用較少。
③HDMI:電纜可達15米,電纜均衡器可達40米,雙絞線與光纖的情況與DVI相同,但由于HDCP的存在,要用到光/電混合纜,一般能達100米,(由于HDCP能走100米),利國的設備在 HDCP部分專門進行了處理,能達到500米。 [Page]
④YPbPr信號:與VGA信號極其相似(除了沒有H.V信號),因此其傳輸與VGA信號相同,可用電纜、雙絞線、光纖傳輸。
⑤CVBS信號:已經很成熟了,基本不用考慮。
矩陣切換中,CVBS信號、VGA信號已經很成熟,對DVI和HDMI信號而言,設備成本較高,能達到如32×32等,規格不會太大,這是日后要突破的方向;SDI信號只是一路串行信號,相當于DVI的1/4,其切換設備比較成熟,無奈應用較少。
六、比較合理的方案實例
標清視訊系統進行升級改造,增加一些高清設備形成高清視訊功能,但考慮到原標清視訊系統不可能全面升級,若要將原有系統拆除,重新設計,成本太高,施工的工作量非常大,不現實。必須要和原系統兼容,比較經濟的方案是增加必需的設備,必須保留的(由于傳輸鏈路和設備的限制)部分,仍按照原系統工作,新增的高清系統按照數字高清系統設計,只是在兩套系統交互時,將需要交換的信息進行信號格式轉換,進入對方的系統。原來的系統中主要是AV、VGA 信號,設備有標清的攝像頭和DVD及計算機等,更換一個高清與標清兼容并同時輸出的攝像頭,取其標清信號與DVD的視頻信號分別進入到AV矩陣,由AV矩陣輸出的信號分別給大屏及圖像處理器和視訊終端進入系統的上/下行;計算機輸出的信號經過VGA矩陣后一部分也進入大屏和處理器,并通過視訊終端傳輸傳送到各分會場,完成其標清系統的部分。
現增加幾臺高清攝像頭。高清視訊視頻會議終端、高清投影機和DVD等以及HDMI矩陣,高清和標清圖像轉換器等若干傳輸設備。方案的構想是高清信號經過HDMI矩陣,一部分通過高清視訊系統進入已連通高清視訊的分會場,一部分利用高清標清互轉設備實現與原有標清系統相互兼容,進入原有的系統,另外一部分直接進入顯示系統(大屏處理器或大屏)。
具體的步驟是:
1.將高清攝像頭的SDI輸出信號轉成HDMI信號,再進入HDMI 矩陣,同時將攝像頭的標清信號接入AV矩陣,進入原標清視訊系統(有些品牌的高清攝像頭輸出時,要么是SDI要么是CVBS,只能選其一,而不能同時使用,最好不要選這種頭)。
2.將高清會議終端輸出的數字信號傳輸到HDMI 矩陣,同時再將該矩陣的一路傳輸回會議終端,進入高清的上/下行。
3.高清DVD的HDMI信號直接進入 HDMI 矩陣 ,標清信號接入AV矩陣。
4.將矩陣輸出選幾路傳輸到大屏處理器,選擇幾路分別接入高清投影機。
5.將系統中原有的AV矩陣的輸出選擇一路標清信號經過video到HDMI的轉換轉成HDMI信號進入HDMI矩陣。同時從HDMI矩陣輸出中選擇一路高清信號通過HDMI到video的轉換成video進入 AV矩陣,以實現高清信號和標清信號的交換,兼容此方案即可以保留原有系統,又能達到數字化高清畫質與原系統實現互動,新增加的高清部分從系統框圖上講,與原系統一致,只是考慮到數字信號本身的特點,在切換、傳輸、轉換上增加了一些難度,從信號上講,利用攝像機和碟機的標清與高清同時輸出的特點,將相同的內容直接進入各自的系統,省去了許多的轉換,僅取極個別的特殊信號進行轉換,新升級這部分相對來說要求較低,易于維護,成本與相應模擬方案并無實質性差別,優勢明顯。
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