模拟也能拥有高画质高清摄像机非压缩方案探讨(2)

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　　· 它支持多路并列传输，最高可以支持到六路并列。这时候 HD-SDI的传输带宽将达到8.9Gbps的数据传输流量。

　　非压缩方案架构

　　电荷耦合器件(CCD)摄像机使用FPGA实现信号综合处理和颜色处理，并连接到CCD驱动器。CCD驱动器反过来驱使CCD、机械快门控制并触发控制。模数转换器将输入视频信号转换成数字格式，然后将其存储到片外存储器。当整帧数据的传输完成后，FPGA将存储器中的数据综合，并使用HD-SDI标准将其发送到网络中。从触发到HD-SDI输出所需的处理时间为1秒或更少。FPGA还可控制存储器和ADC(模数转换器)。

　　非压缩方案的技术难点

　　非压缩方案系统的核心是FPGA，它主要负责两方面的内容：CCD驱动算法实现和协议转换。整个方案技术上的难点也集中在这两点上。

　　CCD驱动算法的实现就是我们常见的2A算法(自动曝光和自动白平衡)，如果前端接的是镜头模组则实现的是3A算法(比2A算法多了一个自动聚焦)。目前压缩方案架构的核心是DSP，因为有许多可供选择的高清方案，例如：TI、海思、美信、升迈、Atmel、FreeScale等等，这些厂家在推广自己的方案时，一般都会在方案中集成了2A/3A算法，也有专门提供2A/3A算法的公司，如台湾的欧普罗。所以在实现高清的压缩方案时，开发工程师可以绕开复杂的2A/3A算法，直接在高清方案上做应用，降低了研发上投入以及减少了项目实施的时间。

　　相对于压缩方案，除了传统几家有这方面技术积累的企业以外，市面上基于FPGA的2A/3A算法应用还不是很广，可供选择的方案也不多。企业如果自己投入研发2A/3A算法，成本和时间上都是一个比较大的投入。因此非压缩方案应用上的最大难点就在于CCD驱动算法的实现，协议转换比CCD驱动算法的实现难度要低一些。市场上新推出的基于HD-SDI的光端机、矩阵等传输、转换以及控制设备不在少数，而基于HD-SDI的摄像机就寥寥无几，这跟HD-SDI协议实现门槛比较低，而CCD驱动算法门槛较高有很大的关系。Altera和Xilinx都推出了基于HD-SDI的解决方案，在这两个厂家的技术协助下，可以在较低的成本很较短的时间内实现HD-SDI。

　　结语

　　基于HD-SDI标准接口的高清摄像机，能够真正实现1080p的高清视频数据输出，同时达到25帧/秒的实时图像采集。新兴的数字电影具有较高清晰度图像更高的分辨率、更丰富的色彩(例如SMPTE 428-1K PGYQR 4096×2160 4∶4∶4/X’Y’Z’/12-bit@24P)，SMPTE N26技术委员会正在制订435M系列标准：一种时钟频率为10.692 Gb/s的串行数据接口，其物理介质为符合IEC 60793-2标准的光缆与符合IEC 61754-20标准的光连接器。这种10 Gb/s级别的接口可将多至8个HD-SDI数据流复用在一起，也可以将现有的1.5 Gb/s与3 Gb/s数据结构映射至10 Gb/s接口上。因此基于HD-SDI标准接口的高清摄像机将有着广阔的应用前景。(本文作者现任职于创维群欣科技有限公司)