高速公路视频传输技术

高速公路视频传输技术（精选九篇）

高速公路视频传输技术 篇1

关键词：视频采集,H.264,离散余弦变换,DSP+FPGA

随着人们对视频数据的要求越来越高,高清晰、实时性视频数据量越来越大,视频的实时处理难度也在逐渐增大。作为信息获取的一个关键环节,高速数据采集与处理系统的研究越来越受到人们的关注。

1 高速视频传输系统原理

本文集CCD,AD9280,DSP(DM642)+FPGA(EP1C6 T144C8)于一体的高速视频采集系统的设计方法。

基本工作原理:高速CCD捕捉光信号经过处理系统上电后,把光信号转化成模拟电信号并传至AD9280,AD9280完成A/D转换,数字信号通过DM642视频处理器按H.264标准进行编码,然后通过SPI总线送入FPGA中进行处理,DSP完成数字信号处理工作,最后由驱动电路驱动激光器发光将信号发射出去。系统原理框图如图1所示。

2 各部分说明

2.1 CCD

采用高速CCD摄像头作为视频输入端是本设计所追求的高速体现之一。CCD视频输出PAL制模拟视频信号,需要进行数字压缩编码将模拟信号数字化,视频处理结构框图如图2所示。

2.2 AD9280

视频处理系统的重要部分——视频解码模块(AD9280)。它是单芯片,单电源,8bit,32msps模数转换器,中频亚采样高达135 MHz,可工作在2.7～5.5 V单电源范围,采样信道输入频率可以超过奈奎斯特频率。此芯片的应用也是实现高速处理的重要一步。图3揭示了钳位工作需要的外部控制信号。

AD9280输入电容大小是由捕获时间和钳位间隔的最小电压确共同定电压降根据计算,t是嵌位间隔时间。

2.3 DM642

DM642全名TMS320DM642,是TI公司C6000系列DSP中最新的定点DSP。其特点是当工作在720M赫兹的时钟频率下,其处理性能最高可达5760 m/s,高度的灵活性和可编程性,外围集成了非常完整的音频、视频和网络通信等设备及接口。通过利用DSP的超长指令字结构(VL1w)和流水线结构并综合应用其它手段设计优化程序,使系统模块H.264编码效率大大提高。

本系统采用高度压缩数字视频编解码器标准-H.264。相对于MPEG一4、H.263等视频压缩标准,它具有更低的码率、更高的图像质量和更强的容错能力[3]。H.264标准采用4∶2∶0 YUV格式输入,其最大的优势是具有很高的数据压缩比率,图像流畅的质量也很高。H.264对帧内或帧间预测残差进行离散余弦变换编码变换(DCT)。其二维离散余弦变换公式为:

二维离散余弦逆变换表示为:

2.4 激光器调制部分说明

FPGA在高速数据采集方面有单片机和DSP无法比拟的优势时钟频率高,内部时延小;全部控制逻辑由硬件完成,速度快,效高;组成形式灵活,可以集成外围控制、译码和接口电路[4]。对于信号处理部分(这里采用FPGA软件编程)选用EP1C6 T144C8,它可以为CCD提供工作所需要的驱动时序,同时接受经过A/D转换的CCD输出图像数据。EP1C6 T144C8将经编码变换后的数字信号经过由FPGA的软件编程程序进一步进行信号处理后,再把处理好的信号直接传给半导体激光器以此来完成视频信号的高速采集。

3 实验结果

系统接收部分ModelSim仿真图如图4所示。

4 结语

本设计的高速重点体现在高速CCD,中频亚采样高达135 MHz的AD9280模数转换芯片以及高压缩率的DM642芯片的使用上。实验结果测得采样频率约可150 m/s,编码效率较高,图像失真效果不明显,达到了实时图像处理的要求。视频图像采集是视频信号处理系统的前端部分,正在向高速、高分辨率、高集成化、高可靠性方向发展。

参考文献

[1]王文武,曹治国,张贵清.基于FPGA和DSP的并行数据采集系统的设计[J].微计算机信息,2004(11):21-23.

[2]柴聪娴.基于DM642的视频图像采集压缩传输[J].大众科技,2011(1).

高速公路视频传输技术 篇2

【摘要】 移动通信技术经历了2G、3G时代，已经进入到了4G通信时代，能够为用户通信提供更高的带宽，满足多媒体视频传输。论文设计了一个基于移动通信的视频传输系统，该系统包括视频采集、传输、处理和接收四个关键部分，视频传输过程中可以根据用户实际需求，选择不同的传输编码和容错技术，提高视频传输的成效。

【关键词】 移动通信 视频传输 可伸缩编码 宏块交织

一、引言

3G和4G无线通信技术已经成为当前无线移动通信的主流技术，该技术使用OFDM的多址接入模式，可以有效地改善无线链路通信技术[1]。采用高可靠性的软件无线电技术和高效的调制解调技术，同时能够实现智能天线分布和空时编码通信技术，有效地提高了数据传输的速率，可以满足视频图片、文字声音等多媒体信息传输，确保满足用户需求[2]。

二、基于移动通信的视频传输系统设计

基于移动通信的视频传输系统主要包括四个关键部分，分别是视频采集、视频处理、视频发送和视频接收等内容[3]。视频采集可以利用摄像头采集环境信息，由微处理器进行视频处理，将视频数据进行压缩编码，将其封装到数据包中，通过移动通信网络进行发送，用户接受端可以利用解码器等接收视频数据，如图1所示。

三、视频传输关键技术

3.1 无线环境视频编码技术

无线环境视频编码技术主要包括最小传输编码和可伸缩编码技术。最小传输编码能够解决移动通信环境中带宽资源不足的问题，按照用户的最低接收要求编码视频数据信息，保证带宽条件最差的用户也可以准确接收视频数据，满足大多数用户需求，该编码技术传输的视频质量不足，不能够传输高清晰视频，灵活性不足。随着视频编码技术的研究深入和不断改进，移动通信带宽也逐渐增加，又提出了可伸缩编码技术，该技术可以自适应频繁变动的无线通信带宽，引入了分层编码、可扩展视频编码、运动补偿时域滤波技术。分层编码技术可以将视频码流划分为基本层和增强层，基本层提供较差视频质量独立解码，增强层传输基本层和原始码流之间存在的误差数据，并且可以通过分层机制实现空间可扩展和视频质量粗精度可扩展；运动补偿时域滤波技术采用小波时域分解结构，可以针对一个图像组内的帧实现时域预测和分解，能够保证视频信号在时域完备的可扩展性。

3.2 视频传输容错技术

移动通信采用无线介质传输视频数据，传输过程中信道容易受到雷电等自然现象的攻击，因此信道存在许多的噪声干扰，容易导致视频数据数据流发生错误。视频传输需要采用容错技术，保护数据的正确传输。目前，视频数据编码和解码过程中采用的容错技术包括容错熵编码、多帧参考编码、宏块交织技术、迭代错误恢复技术。容错熵编码可以增强视频编码的鲁棒性，在码流中插入周期性的同步标识，能够从有效码子序列中区分出来，提高数据传输的鲁棒性。多帧参考编码可以利用多个参考帧消除视频序列遮挡效应，杜绝错误编码在视频传输中蔓延和扩散，在一定程度上抑制错误。宏块交织技术可以抑制突发性错误，避免视频传输受到外部干扰而出现。迭代错误恢复技术可以部署在解码端，通过迭代的方法对视频流比特进行纠错，利用视频帧序列时空相关性、同步码字等特性检查错误，如果一个宏块不可解码，可以将其替换为一个灰度块，直接进入到下一个宏块解码，隔离错误。

四、结束语

移动通信利用先进的数据传输技术可以采集、编码、发送和解码视频数据，为用户提供一个可靠性高、准确度高的视频通道，满足用户对多媒体节目的需求。

参 考 文 献

[1] 林鑫显. 基于4G无线传输的视频应用体系的研究与分析[J]. 电信工程技术与标准化， 2015（6）：49-54.

[2] 张姣姣， 庞思睿， 于然，等. 无线视频系统在电力通信调度中的应用研究[J]. 电力信息与通信技术， 2015， 13（3）：54-57.

高速公路视频传输技术 篇3

高速视频图像技术被广泛应用于铁道铁路、航空航天、水下、生物运动捕获、医疗器械、远程教学及生产生活的诸多领域。 目前,视频图像传输技术已经日趋成熟,并开始向高清、高速的需求方向发展。

针对目前普遍存在的因为存储速度低而只能采集低分辨率视频数据的缺点, 利用Camera Link的Full传输模式对图像数据进行接收并利用多片DDR3 - SDRAM多BANK存储的原理对高带宽和大容量图像数据实现高速存储及传输。

1 总体设计方案

视频图像传输系统的设计框图如图1 所示。 系统主要由时钟与复位单元、逻辑控制单元、视频采集单元、视频转存单元、实时显示单元组成。

系统工作过程为:FPGA通过Camera Link接口将配置信息发送给CMOS相机, 控制CMOS相机开始进行视频数据的采集、 编帧并通过Camera Link接口将数据传送至FPGA;视频数据经过FPGA的一系列相关的视频数据处理之后存储到DDR3-SDRAM中, 当DDR3-SDRAM中的视频数据存满后, 将存储的视频数据通过千兆以太网接口传输到上位机, 最终在上位机上进行实时观测。

2 高速视频采集传输

2 . 1 视频采集单元

视频采集单元主要包括COMS相机及Camera Link接口。 采用Camera Link的Full模式进行数据采集,数据传输位宽为80 bit。

设置图像采集系统数据位宽为8 bit、 采样频率为250 帧/ s 、 分辨率为2 048 × 1 088 Pixels的彩色视频图像。

2 . 2 图像数据转存单元

DDR3 - SDRAM为第三代双倍数据速率动态同步随机存储器, 与上一代产品相比,DDR3-SDRAM拥有两倍于DDR2 的预取能力;突发长度固定为8,增加了突发突变模式及重置功能,极大地降低了系统功耗。

采用Micron公司的MT41K1G8SN -125 内存条作为图像的存储介质,其由8 个DDR3-SDRAM的存储芯片组成,每个存储芯片为8 bit,8 片组合在一起为64 bit的数据位宽,FPGA与DDR3-SDRAM的硬件连接如图2 所示。其中,CK_N与CK_P为DDR3 -SDRAM的差分时钟, 其频率为800 MHz;FPGA通过复位信号(RESET)、行地址选择信号(RAS)、 列地址选择信号(CAS)、 时钟使能信号( CKE ) 和写使能信号( WE ) 实现对DDR3 - SDRAM的控制。

64 bit数据并行地与FPGA的I / O口直接相连,DDR3 - SDRAM的工作时钟一次能够传输64 bit的数据,极大地提高了数据的传输速率。 单颗粒DDR3-SDRAM地址线的位宽为16 bit,Bank的位宽为3 bit,FPGA可直接通过控制Bank地址与16 bit的行列地址来选择数据在DDR3-SDRAM中存储的位置。

3 软件设计及测试

系统功能主要为对经过Camer Link接收模块的串并转换以及经过FIFO进行数据缓存处理之后的视频进行再处理, 转化成能够满足DDR3-SDRAM存储条件的时序控制之后,将视频数据写入DDR3-SDRAM的内部;将存储DDR3-SDRAM内部数据读出, 经过处理后通过FIFO的处理, 再经过千兆以太网输出, 经上位机处理后显示。

系统的工作流程如图3 所示。 上电后系统复位, 各功能模块进行初始化; 初始化及DDR3 DQS、Write、Read校验完成后init_done拉高; 相机开始工作, 图像数据经Camera Link接口进入FPGA进行数据编码, 编码后数据暂存在内置FIFO模块; 判断FIFO的almost_full信号是否为高电平, 当almost_full信号为高电平则DDR3 -SDRAM可以进行写数据操作了, 然后控制器开始向DDR3 - SDRAM发送写命令、 写地址以及写数据操作, 在写数据的过程中控制器通过帧计数信号counter_frame来判断DDR3 -SDRAM是否被写满, 当counter_frame =480时DDR3-SDRAM已经不能够再接收一帧完整的视频数据了, 此时start_ddr3 信号拉低, 不再进行写数据操作。然后等待千兆以太网模块使能DDR3-SDRAM的读数据操作, 去将写入DDR3-SDRAM中的数据经过控制器的控制后,通过FIFO的处理,经过千兆以太网模块将数据输出到上位机上进行显示。

3 . 1 DDR3 - SDRAM工作状态机

按JEDEC规定,DDR3 -SDRAM工作必须遵守一定的规则,DDR3-SDRAM存储器工作状态如图4 所示。

图4 中涉及命令及功能如表1 所示。

3.2 DDR3-SDRAM突发模式下数据编码

系统采用DDR3 突发传输模式, 一次传输数据量为512 bit , 而Camera Link接口一次传输数据为80 bit ; 对Camera Link传来数据进行如图5 格式的编码。 编码采用十六进制的EB 90 作为帧标志, 并设计16 bit的帧计数, 将Camera Link传来的每六次(480 bit) 作为一组数据,然后缓存至FPGA内置FIFO模块。

3 . 3 DDR3 - SDRAM多BANK同行切换存储设计与测试

每片DDR3 -SDRAM有8 个BANK用于存储数据,为了最大限度地提高DDR3-SDRAM的存储速度, 选择最佳的工作模式, 对单BANK内行切换存储及多BANK同行切换存储进行测试,如图6 所示。

单BANK内行切换存储是指在DDR3-SDRAM写数据时先逐行写BANK0,待BANK0 写满之后再写BANK1,依次写各个BANK。 在本次测试中采用的是每行写8 个64 bit的数据, 再依次转入该BANK的下一行。 多BANK同行切换存储是指DDR3 -SDRAM写数据时依次再写BANK0~BANK7 的第一行, 所有BANK的第一行写满之后再依次写各个BANK的第二行, 以此类推进行DDR3-SDRAM的写数据操作。 测试时序是在ISE14.3 建立的DDR3-SDRAM控制器工程中, 添加DDR3-SDRAM模型联合进行仿真的测试结果,仿真工具采用modesim仿真软件。

图6(a)的单BANK内行切换测试时序,当ddr3_ras_n_fpga信号和ddr3_cke_n_fpga信号均为高电平、 ddr3_cas_n_fpga信号和ddr3_we_n_fpga信号均为低电平, DDR3 -SDRAM接收写数据命令,命令接收完毕后,开始往DDR3-SDRAM中写入位宽为64 bit的数据。 测试可得, 在BANK0的一行连续写完8 个64 bit数据大概花费的时间约为6 045 756 fs , 写第一行的数据开始到写入第二行数据的开始所花费的时间约为70 050 164 fs, 则单BANK内行切换测试得出的写数据的带宽的利用率大约为8.6% 。理想情况下的带宽为12.5 GB/s, 单BANK内行切换测试得出的带宽大约为1 100.8 MB/s, 系统采用的Cameralink接收模块接收的数据流为820 MB / s , 则DDR3 -SDRAM的带宽约为1 100 . 8 MB / s时能够满足缓存的数据流条件, 但是在实际处理中DDR3-SDRAM还会有一些其他的数据等待操作,比如等待FIFO的almost_full信号命令, 还会消耗一定的DDR3 -SDRAM带宽, 因此DDR3-SDRAM的带宽有必要设计的更大一些。 图5(b) 所示的为多BANK同行切换测试时序, 其中ddr3_dq_fpga为写入DDR3-SDRAM的数据。 如图5(b)所示,写第一个BANK的一行的8 个64 bit数据所花费的时间约为5 079 040 fs,写第一个BANK的一行8 个数据开始到写第二个BANK的一行8 个数据开始所花费的时间大约为9 994 240 fs,则多BANK同行切换测试得出的写数据的带宽的利用率大约为50.8%。 理想情况下的带宽为12.5 GB/s,则多BANK同行切换测试得出的带宽大约为6 502 . 4 MB / s ,Camera link接收模块接收的数据流为820 MB / s , 则DDR3 - SDRAM的带宽约为6 502 . 4 MB / s , 这在很大程度上超过了Camera link接收模块接收的数据流,能够满足缓存的数据流条件。

4 结论

利用系统采集视频图像, 经上位机还原后视频图像清晰完整, 设计符合预期。 结果表明: 利用Full模式下Camera Link总线接口可满足高速视频图像的采集需求,DDR3-SDRAM多BANK存储技术可极大地提高数据存储的速度,解决高速视频高分辨率转存及传输的问题。

摘要：设计了一种基于多片DDR3-SDRAM多BANK存储技术的传输系统,用于高速视频图像的传输。采用Camera Link总线技术用来接收视频图像数据,采用DDR3-SDRAM用来转存数据,对系统软件进行了搭建,对数据进行编码,并对DDR3-SDRAM多BANK存储进行仿真及分析。结果表明,DDR3-SDRAM多BANK存储技术可以有效地提高DDR3-SDRAM的工作效率,满足高速视频存储的需求。

高速公路视频传输技术 篇4

【关键词】热成像技术；高速公路；视频监控；全天候

1、高速公路视频监控的发展及存在问题

高速公路与一般公路相比，具有封闭性高、交通流量大、设计时速快等特点，为保安全畅通，高速公路运营管理单位要求对高速公路进行视频监控，掌握高速公路运营情况。目前视频监控技术还是要依赖自然光。光照条件良好条件下，监控质量可以保证，而在光照条件恶劣的夜间情况下、雾霾天气下却成了睁眼瞎，无法获得有效的监控图像。

针对夜间监控的要求，发展出了红外LED补光摄像技术、激光夜视技术。但是目前这两种技术应用到高速公路干线全程监控上均有一定缺陷。LED补光可以满足近距离监控要求，但受限于大功率LED技术限制，百米外监控效果较差。如果片面追求远距离监控效果，就要减小LED发射角，在大场景监控时，LED补光区域只是一个亮斑，形成手电筒效应不能满足监控要求。激光夜视系统由激光辅助照明、可变焦镜头、彩转黑低照度摄像机组合而成，配备复杂的激光变焦系统，对激光的发射角进行调节，实现照明区域可变。但是激光变焦系统很难与摄像机的可变焦镜头同步，调节繁琐。

针对这些问题，红外热成像技术这种被动成像系统就显示出他的优势。

2、红外热成像技术的原理及发展

在自然界中，一切物体都会辐射红外光，如果我们能利用仪器检测出目标物像与背景的红外光差别，就可以得到红外光图，从而对目标物进行监测。这解决了夜间监控问题。

红外线在大气中传输会受大气中二氧化碳、水分、灰尘等成分影响而衰减，但在3～5微米和8～14微米这两个波段衰减较小，这两个波段也被称为红外大气窗口。利用红外线传播的这个特性，可以解决在雨雪、雾霾天气条件下的视频监控问题。

目前发展较成熟的非致冷焦平面红外热成像系统的工作原理是：光学系统接收目标物的辐射，经过光谱滤波，将目标范围内的红外辐射投射到红外探测成像模块中，红外模块经过对焦平面信息收集，A/D变换，积分，获得红外面阵信号。因信号较弱，且缺乏可见光图像的层次和立体感，经视频信号处理单元进行滤波、放大、整形、伪彩填充等处理，生成视频信号，输出供监视器显示或传输设备向调度中心传输。

3、红外热成像技术在高速公路中的应用

因高速公路难以做到全路段人工辅助照明，普通视频监控技术无法在黑夜达到良好的监控效果，LED和激光补光又有距离和手电筒效应的问题且不能解决雨雪雾霾对监控的影响。而红外热成像摄像机可以被动接收高速公路上车辆、物体的红外辐射，无论白天、黑夜都可以实现24小时监控。在雨雪雾霾天气下，由于可见光波穿透大气中障碍物的能力差，影响监控的效果，而红外光的大气窗口特性使得红外热成像摄像机可以克服雨雪、雾霾天气的影响，从而实现全天候的实时监控。

近年，我国已经能生产出符合高速公路实际应用要求的红外热成像摄像机。这种摄像机内部采用高清镜头配合200万可见光高清彩转黑摄像机与640X480大口径非制冷热成像摄像机自动切换工作，摄像机在光照条件好时间采用可变可见光镜头，配合高清CCD摄像机，可观察2km-10km距离内车辆细节。在夜间采用105mm/155mm光学变焦红外热成像，生成640X480分辨率红外图像，可发现2km-10km零照度夜间目标轮廓。热成像温度探测灵敏度可达35mk，灵敏度高，画面细腻，受雾雨雪天气影响小。摄像机集成度高，可以方便的升级替换现有的视频监控摄像机。

经过实际测试表明：红外热成像摄像机可以分辨高速公路上行驶的车辆类型，基本外观，能及时发现夜间交通异常问题，可彻底改变夜间睁眼瞎的状况，大大提升高速公路管理單位的管理水平。

4、红外热成像技术的缺点

（1）视频对比度差、分辨低。由于红外热成像靠目标物体的表面温度差成像，而普通物体的表面温度差别并不显著，造成图像对比度差。另外，由于红外检测元件的限制，图像分辨率还在D1格式附近，与目前新兴的720P、1080P高清差距甚远。

（2）图像无色彩，观感差

因红外热成像系统只检测设定频段内的红外线，图像没有颜色信息，通常以灰度图像显示。即使添加伪彩，也不可能再现车辆表面颜色。

（3）不能穿透车窗观测驾驶人员信息

因红外热成像系统由红外温感成像，像车窗玻璃这种透明物体对温度来说却是障碍物，红外热成像摄像机不能捕捉车窗后面的信息，也就丧失了对驾乘人员的观测、判别能力。

（4）造价昂贵

由于非致冷焦平面红外控测元件主导权仍在国外，红外热成像摄像机造价昂贵，短期内还无法解决成本障碍。但我们相伴随着新技术的突破、应用，红外热成像摄像机必将降价普及。

结束语

浅谈几种无线视频传输技术 篇5

1 Intel Wireless Display

Intel的移动平台, 是现在笔记本电脑的主流配置, 下面首先介绍Intel公司的Wi Di技术。

Intel Wi Di是英特尔推出的基于802.11n通信协议的无线高清技术, Wi Di (Intel Wireless Display) 全称为无线高清技术, 它是通过Wi Fi信号来实现电脑和显示设备的无线连接, 该技术使用处理器进行压缩, 主要原理是利用CPU对视频信号进行编码并通过Wi Fi发送到接收器, 再传输到显示器或电视机上。想要实现Wi Di功能, 需要一套Arrandale/Clarkdale/Sandy Bridge/Ivy Bridge平台、一个英特尔无线网卡, 以及一个符合Wi Di标准的信号接收器或支持该功能的电视机。Wi Di的实现原理是:笔记本通过无线网卡发出无线信号, 电视端无线接收装置接收Wi Fi信号, 无线接收装置通过HDMI或A/V线缆把信号传输到显示设备。

Wi Di技术在新发布的3.5版本中加入了USB设备无线连接支持, 接收器上会配置有USB接口, 用户可以通过该USB接口连接鼠标、键盘甚至游戏手柄等设备, 实现与主机无线连接。除此之外, WiDi 3.5还对Wi Fi联盟提出的Miracast规范实现了部分支持, 虽然未能实现该规范的全部功能, 但在Miracast接收器上同样可以实现Wi Di功能。

2 Air Play

随着i Phone手机的世界性风靡, 苹果公司在短短几年内颠覆了整个科技行业, 智能设备再一次被重新定义。苹果公司的多项创新技术引导了整个科技行业的发展。下面介绍苹果公司的Air Play技术。

Air Play是由美国苹果公司于2010年推出的无线技术, Air Play初期命名为Air Tunes, 苹果公司在2004年发布, 意在将i Tunes上的流音频文件通过无线技术传输至扬声器 (扬声器与Air Port Express连接) 。2010年苹果公司将Air Tunes更名为Air Play。当时苹果已为Air Play扩展了播放视频/相片流的功能, 并将其整合到Apple TV中。虽然i Tunes已经可以在Apple TV上重播流音频和视频文件, 但还是无法从其他应用上获取音、视频流。

2010年11月苹果公司发布全面支持Air Play无线技术的i Tunes 10.1软件, 几周后, 苹果公司正式发布的i OS更新版本i OS 4.2中加入了Air Play播放技术。2012年7月, 苹果公司正式发售的新一代操作系统OS X Mountain Lion (美洲狮) 中也加入了该播放技术。现在这项技术已经预置在所有新出厂的i OS及Mac OS设备中。

Air Play技术在最初的i Tunes 10.1中, 允许用户在许可的扬声器底座、影音接收器和立体声系统等设备上使用整个i Tunes资料库无线同步播放音乐。

伴随着i OS 4.2的更新, Air Play无疑是一项重要的功能, 通过Air Play, 用户可以将i Phone、i Pad和i Pod touch上的数字流媒体内容无线传送到支持Air Play的产品上播放。

Air Play功能的使用很简单, 一台苹果智能设备, 一台兼容Air Play的接收设备 (如苹果公司的Apple TV和智能网络机顶盒等) , 然后将它们连接至同一个Wi-Fi (802.11a/g/n) 网络环境。通过几个简单操作, 就可以借助Air Play在显示器或投影仪上播放从i OS设备上的不同位置 (如照片、音乐软件、视频软件、浏览器等) 流化的视频、音乐或照片, 如图1所示。

虽然Air Play功能可以轻松地将移动设备中的音乐、照片和视频等进行无线传输投送, 但只能投送上述几种多媒体文件, 功能比较单一, 达不到日常工作的需要, 如会议或汇报过程中幻灯片文件的播放。2011年10月, 苹果公司发布的i OS 5系统中新增了Air Play Mirroring (Air Play镜像) 功能, 在AirPlay功能的进出上进行了增强功能, 可以将i OS设备的整个系统镜像输出到其他显示终端上。

通过Air Play Mirroring功能, 可以将移动设备的屏幕内容完整地镜像到显示设备上, 不再受文件类型的限制, 简单地说, 就是将移动设备的屏幕复制到其他显示设备上, 如图2所示。

3 Miracast

谈到苹果的i OS系统, 就不能不提智能终端的另一大阵营———Android系统。提到i OS的Air Play功能, 就不能不提Android系统的Miracast功能。Miracast具有类似Air Play的镜像功能, 弥补了DL-NA功能的不足。另外, 在微软公司发布的最新一版Windows 8.1系统中, 也内嵌了Miracast功能。

Miracast是Wi-Fi Alliance于2012年9月19日宣布启动的Wi-Fi CERTIFIED Miracast认证项目。Miracast设备提供简化发现和设置, 用户可以迅速在设备间传输视频。该技术与认证项目由Wi-Fi联盟中的移动与消费性电子设备制造商及芯片厂商共同制定。Miracast用户可以尽情地在大屏电视上浏览智能手机拍下的照片, 通过会议室投影仪实时共享笔记本屏幕, 或者在平板电脑上收看家庭电视机顶盒的直播节目。Miracast通过Wi-Fi CERTIFIED Wi-Fi Direct形成连接, 因此无需接入任何Wi-Fi网络———Miracast认证设备内部具备连接功能。

当使用者希望在设备间无线分享设备的画面内容时, 无需再透过繁复的手续连接传输线或进行设定, 即可彼此识别、连结, 并能管理链接, 根据设备的功能与网络条件, 协调合适的影音传输格式, 使影音画面能在不同的装置间串流分享。除此之外, 智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机等设备不再需要设计各种连接接口, 就能与其他的输出设备 (如电视机、机顶盒 (STB) 、投影仪、音响、耳机等) 连接, 将多媒体与应用服务的内容在远程影音设备上播放。

Miracast建立在其他几项Wi-Fi联盟所发展的基础技术之上, 包括无线传输技术802.11n (兼容于未来其他传输规格, 如802.11ac) 、点对点连接技术的Wi-Fi Direct与TDLS (Tunneled Direct Link Setup) 、安全性方面的WPA2 (Wi-Fi Protected Access2) 加密、提供服务质量 (Qo S) 及流量管理的WMM (Wi-Fi Multimedia) 技术、省电相关机制的WMM Power Save技术, 以及方便用户配置网络的WPS (Wi-Fi Protected Setup) 技术。

在Miracast规格中, 将设备分为两类, 一类称为传送端 (Source) , 另一类称为接收端 (Sink) 。接收端又分为主接收端 (Primary Sink) 及次接收端 (Secondary Sink) , 差别在于主接收端能支持影像或声音的数据输出;而次接收端只支持声音的数据输出, 区别在于由Miracast提出配对接收端 (Coupled Sink) 的操作架构, 使用者可选择将影音分流至不同设备并同时呈现影音信息。

Miracast的操作程序:Miracast定义了服务搜寻功能 (选择性的) , 会以Wi-Fi Direct寻找附近的Miracast装置, 将寻找的讯息传达给用户。使用者可以从寻找到或先前联机过的装置中选择想要连接的装置, 建立好无线联机后, 两边的装置会进行设备功能与网络条件的协调, 以选择适合的影音传输格式。建立影音串流的联机协议 (Session) 后, 是一连串的实时串流协议 (RTSP) 控制命令, 以控制影音串流的播放及终止。

Miracast规格中也有提到建议的流量控制方式。在网络传输不稳定时, 可透过改变压缩率、略过画面或聚集区块以及改变影音编码格式等方法达到流量的控制, 以维持影音播放的流畅性。

4 结束语

以上几种无线传输技术覆盖了个人计算机、平板电脑、手机甚至是数码相机、随身听等智能设备, 原理和功能效果也不尽相同。无线视频传输技术已经深入到我们身边的每一处。

无线视频传输技术除基本的小屏幕镜像到大屏幕的影音多媒体应用外, 镜像技术还可发展出许多种不同的变形应用, 如可以扩展到一对多的应用, 会议中可将简报传送到其他与会者的个人装置, 也可把文件分享整合, 让与会者能同时在文件上进行协作编辑, 会议结束后能将纪录储存于与会者的个人装置。在教学的应用环境中, 教学者能将画面传送到学生的装置, 或是将教学者或特定学生的画面传送到电子黑板上。

震源船视频数据传输技术研究 篇6

“延平2号”是一艘集多功能、多技术手段为一体、满足地球物理科学探测调查研究需求的现代化海洋科学综合考察船,具备开展海上人工气枪震源探测海峡深部构造工作的能力。在固定点激发作业或走航激发作业时,“延平2号”科考船气枪震源搭载的导航系统可在每次气枪激发时,准确记录激发地点(经纬度)、时间等信息,船上架设的强震仪的时间也是重要的参考依据。通过建立与岸上指挥部的通讯链路,可以实时获取震源船导航系统中的每次激发作业信息,通过架设气枪信号实时分析处理技术系统,可进行实时对气枪激发效果进行分析。

根据本次试验的目的,为保证实验顺利开展,指挥部能及时掌握第一手资料和信息,福建省地震局将采取有效的通讯保障措施,按照海上作业模式携带全套装备将震源船枪阵数据、作业图像、强震仪记录实时传输至福建,由福建局应急中心再传至安徽应急中心。水库、省地震局以及厦门地震勘测研究中心之间通过地震行业专线进行数据传输和交换。由于震源船在江面行驶3G/4G等移动通讯网络覆盖不完全,考虑到数据传输的稳定性,系统架设选择使用卫星通讯。

通讯系统需完成以下任务:a.保障外出船只与指挥部之间的音视频通讯和震源数据传输。b.保障“延平2号”进行气枪的收放操作与激发过程等画面以及震源船指挥部画面传至指挥部。c.保障指挥部了解OBS投放的过程。d.保障“延平2号”、两艘OBS投放船、警戒船以及指挥部之间的音频通话,防止“信息孤岛”的出现。5、保障指挥部掌握“延平2号”所处的位置,并第一时间获取“震中”经纬度和“发震时间”。

安徽实验通讯网络涉及地震行业网、互联网、移动互联网以及海事卫星网络。图1为安徽实验通讯网络拓扑图。

福建省地震局与安徽省地震局指挥部通过地震行业专线进行数据传输和交换,并同时接入互联网。由于“延平2号”震源船在长江作业,可能有3G/4G等移动通讯网络覆盖,但考虑网络通讯的持续性和稳定性,优先选用卫星通讯。“延平2号”通过海事卫星通讯链路接入互联网,而低频震源车震源附近观测仪器的数据通过移动通讯网络接入互联网。

气枪室内球型高清摄像机以及船尾球型高清摄像机拍摄的气枪投放、激发以及回收的工作情形、枪压LED显示屏的监控视频以及枪控软件和导航软件的计算机显示屏等信号通过AV分配器分成两路,其中一路送至硬盘录像机,另一路送至16进4出AV矩阵进行调度,最后利用视频会议终端借助海事卫星链路通过互联网送回指挥部。

图2给出震源船通讯技术系统搭建示意图。每台海事卫星主机只指提供一个公网IP,需要通过路由器组建局域网。通过NAT技术,对相应的端口进行转发。导航软件计算机需要架设FTP服务器,需要对21端口进行转发;枪控软件计算机通过samba服务为导航软件计算机提供定点激发的枪控数据;强震仪需要对12345端口进行转发;GPS接收机需要对80端口进行转发;硬盘录像机的WEB服务器端口设置成8080端口,再对8080端口进行转发。由于视频会议终端不同品牌之间通信端口存在差异,不失一般性,直接使用DMZ技术将视频会议终端直接放置在互联网上。

结束语

本次卫星网络链路的搭建圆满的保障了震源船与后方数据处理传输链路的畅通,并且该地区也曾开展过多种手段的探测工作,有丰富的成果资料可与本项目进行相互印证。安徽省独有的地质构造条件及地理位置(长江中下游),对于后续利用长江天然水体激发地震波探测其流域范围内地下结构的“地学长江计划”具有重大意义。

参考文献

[1]魏宝刚.对当前无线高速数据传输技术的研究[J].中国新通信,2014(13).

[2]杨屏,李刚.双线式数据传输技术的研究与实现[J].办公自动化,2011(18).

[3]周宇昌,李小军,周诠.空间高速数据传输技术新进展[J].空间电子技术,2009(03).

[4]王军辉,马游春,李锦明.无线高速数据传输技术的研究[J].计算机测量与控制,2011(09).

[5]鲁盈悦,江驹,王新华,韩胜男.基于令牌仲裁的双口RAM高速数据传输技术[J].航空兵器,2014(01).

[6]王洋,徐澜涛.数据设备同传输设备对接匹配问题的研究[J].黑龙江科技信息,2012(19).

浅析实时视频网络传输系统实现技术 篇7

关键词：广电网络,信息机房建设,接地

一、实时视频网络传输系统实现技术功能原理

一个完整的实时视频网络传输系统是一个复杂庞大的综合体, 包含很多环节和部分, 必须有视频的采集、视频的编码 / 解码以及视频传输控制和协议处理等内容, 其功能是需要随机延时特性和丢包特性。

视频流处理传输的流程:先要对视频进行采样, 再进行视频编码或者直接输入数字视频进行编码, 等生成适应网络传输的视频码流在进行视频传输, 最后对视频流进行解码、重构视频信号完成传输过程[1]。

二、视频采集

视频采集的过程一般由视频A/D、视频D/A、同步逻辑控制、视频的处理以及数据存储器五个部分构成。

A/D部分一般是将各种标准的模拟视频信号转化为数字视频信号, 其需要保证采集过程中的实时性, 其运算量一般较大, 通常采用视频处理专用芯片, 是整个视频采集过程中的核心部分。对于芯片的选用, 一般需要实现自动嵌位、自动增益控制以及多制解码, 并对亮度、色度以及视频的饱和度进行控制, 在芯片里实现制式的自动监测, 可以使得视频的桌面系统、数字电视、视频电话以及图像处理等开发变得极为方便。

三、视频编码 / 解码

视频的编码是将视频的数字信号进行压缩, 其需要满足一定的视觉质量要求, 还需要符合一定的标准数据流。在具体的视频网络通信的应用中, 需要特别强调的是编码器所生成的视频流其随机波动具有自适应性, 当前采用可伸缩视频编码器对视屏数字信号进行编码, 其在时空域或者正交换域进行, 可以将码流分为基本层和挣钱层, 在这两种分层中, 基本层是必须传输的, 这里面包含最低质量等级保证的视频码率和视频序列的运动矢量, 而对于增加层, 就需要根据网络的传输条件进行截断传输, 一般视频流的质量会随着接受增强层码流的增加而逐渐提高。在视频编码和解码的过程中对于各种压缩以及解压的参数都需要依赖主机借口的传输, 这就需要各种参数的计算和传输, 同时对编码后的裸压缩数据进行数据流进行网络传输编码, 以生成适应网络传输的视频流[2]。

四、传输控制以及协议处理

我们都知道视频流传输与传统的网络数据传输是有着很大的区别的, 其最主要的表现就是视频流传输对于传输的实时性、同步性要求很高, 而且对于传输的延时和抖动非常的敏感, 但是传统的数据传输其对于传输延时和传输抖动就没有严格的要求, 只对差错控制和错误重传有着比较严格的控制, 这与视频流允许在一定情况下分组丢失, 能够接受一定程度的传输误码是有着很大的不同的。另外, 视频流媒体服务时需要满足广播以及多播服务的, 还需要具备根据网络实时可用传输带宽自适应地调整视频的传输质量的性能。基于这种要求, 在网络上使用视频流媒体数据服务, 就需要使用RTP协议, 这是由IETE开发的一种实时传输协议, 其在一对一或者一对多的传输过程中[3], 可以提供数据包传输的时间信息和实现流数数据的同步化, 以提供网络传输过程中的流量控制和拥塞控制。在视频流媒体服务的过程中控制好传输过程中的网络拥塞是传输控制协议的核心问题, 其解决思路, 基本是先估计网络的可用带宽, 再根据网络当前的吞吐量来及时调整数据传输的速率, 促使终端的码率可以及时调整自适应以随着网络传输条件的变化而变化。

五、结束语

本文针对实时视频网络传输系统实现技术进行研究, 研究领域设计视频数据采集、网络视频编码 / 解码技术以及传输控制以及协议处理三个方面, 以期在实时视频网络传输的过程中可以高效可靠的获取视频数据信息, 在信息获取之后可以对信息数据进行有效的压缩编码, 以提高信息传输了利用效率以及提高原始信息数据的恢复有效性, 另外, 对于传输控制和协议管理方面需要有效控制传输时的延时抖动。通过这些方面的研究, 希望可以提高我国实时视频网络传输系统实现技术的发展和应用的水平, 促进我国网络信息技术的发展。

参考文献

[1]张晓煜, 张钢, 李捷.基于分层Ad hoc网络的实时视频传输系统研究[J].西北大学学报 (自然科学版) , 2010 (05) .

[2]魏明亮, 付培荣, 李冀, 等.一个分层的实时视频传输系统模型及其实现[J].电子学报, 2012 (11) .

高速公路视频传输技术 篇8

关键词：高清视频信号长距离传输,信号衰减,VGA,DVI-D,SIOS平台

1 引言

随着上海轨道交通网络的规模扩展, 相关设备专业分工的细化, 专业种类不断扩张, 包括机电设备监控系统、火灾报警系统、门禁系统、屏蔽门系统等多个专业。各专业独立设计、独立配置网络通信设备和监视终端, 使得原本就不宽裕的车站控制室 (简称“车控室”) 内出现众多大小形态不统一的监控终端设备, 不仅影响车控室的布局美观, 还增加了车站值班员的操作管理难度, 还会导致误操作和运营安全隐患。

对于车控室而言, 增设一间辅助机房, 工作站统一放在辅助机房的机柜内。辅助机房共设置2台42U的标准服务器柜, 一台机柜放置各分系统工作站;另一台机柜放置数据服务器、集成接口单元IIU、网管型3层交换机等网络数据设备。相关输出设备 (大屏显示器) 集成在一体化操作台上。鼠标键盘安放在操作台下的托盘内 (见图1) 。

这个方案实现了完全的人机分离, 是今后车站车控室设备安放的发展方向, 但这种方案的实施是需要特别定制工作站与显示器的连接线。

2 概念介绍

2.1 SI OS平台

SIOS平台是车站控制室集成操作 (station integration operate system) 平台的简称。它主要包括车站运营管理业务系统、车站机电集成系统和车站控制室工艺要求 (符合人体工学) 等方面的内容组成。

在这些内容中运营管理和人体工学的要求都是统一操作、集中显示和人机分离。通常我们都知道电脑主机必须和显示器通过视频线缆连接, 而且相互距离不能太远, 视频传输的质量与距离成反向关联。

目前, 高清视频信号的传输都是以下2种信号传输格式的演化或升级。

2.2 VGA传输

VGA (video graphics array) 即视频图形阵列, 是IBM在1987年使用模拟信号的一种视频传输标准, 在当时具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点, 在彩色显示器领域得到了广泛的应用。这个标准对于现今的个人电脑市场已经过时。即使如此, VGA仍然是最多制造商所共同支持的一个标准, 个人电脑在加载自己的独特驱动程序之前, 都必须支持VGA的标准。

要提高VGA显示的效率, 就要不断更新数据, 同时还要保证实时性, 因此需要非常高的接口速度。VGA显示卡现可达到100Mbps的数据更新速度。

通过显卡功能的提升, 现有常规VGA显卡都能支持SVGA, 它是在VGA基础上加以扩充, 使其支持更高分辨率如800×600、1024×768甚至2 048×1536, 这些扩充的模式就称之为VESA (videoelectronicsstandards Association, 视频电子标准协会) 的Super VGA模式, 简称SVGA, 目前的显卡和显示器都支持SVGA模式, VGA接口即为显卡上输出高清信号的接口, 也叫D-Sub接口, 传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号 (水平和垂直信号) 。

这种接口的形式和针脚定义见表1和图2。

2.3 DVI传输

DVI (digital visual interface) , 即数字视频接口。它是1999年由英特尔、康柏、IBM、惠普、NEC、富士通等公司共同组成DDWG (digital display working group, 数字显示工作组) 推出的接口标准。

DVI是基于TMDS (transition minimized differential signaling) (转换最小差分信号) 技术来传输数字信号[1], 可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。DVI接口是一种国际开放的接口标准, 在PC、DVD、高清晰电视 (HDTV) 、高清晰投影仪等设备上有广泛的应用。

为达到高清晰度显示要求, 扫描一般采用1080i@60Hz格式 (即隔行扫描, 行频33.75k Hz, 场频60Hz, 像素频率74.25MHz) , 实际应用中为减少行频变换, 所有的视频输入格式 (如480P、576P、720P等) 通过格式变换 (Scale和De-interlace等) 都统一转换为1 080i@60Hz格式输出, 即多频归一。

DVI接口有3种类型5种规格, 端子接口尺寸为39.5mm×15.13mm。

3大类包括:DVI-Analog (DVI-A) 接口, DVI-Digital (DVI-D) 接口, DVI-Integrated (DVI-I) 接口[2]。

5种规格包括:DVI-A (12+5) 、单连接DVI-D (18+1) 、双连接DVI-D (24+1) 、单连接DVI-I (18+5) 、双连接DVI-I (24+5) 。

本文讨论的是双连接DVI-D (24+1) 的接口, 具体接口形式和针脚定义见表2和图3。

3 应用瓶颈及处理方法

3.1 实际应用障碍

在实际应用中, 由于SIOS界面集成的画面内容非常多, 一块22in (1in=25.4mm) 显示器不够用, 如果直接用40in以上的液晶电视屏, 一体化操作台上已经有一块46in液晶电视是给安防视频监控使用的, 没有多余的空位。最后, 在调整多次方案后决定用2块22in液晶显示器进行扩屏显示, 按设计要求画面分辨率不低于1 920×1 080@60Hz。

注:DVI-D (24+1) 形式的接口C1--C4针脚是没有的。

同时, SIOS工作站使用的是业主方统一定型的研华ACP-2010MB系列工控机, 它的标准配置的是SIMB-A01主板, 集成英特尔Intel GMA3100图形加速芯片, 带2路视频输出, 分别是VGA和DVI的。研华ACP-2010MB工控机2路视频输出 (VGA和DVI) 分别对应1块显示器。

该人机分离的方案测得实际现场视频线缆放线路由 (从工作站机柜到显示器) 距离为从15~30m不等 (根据不同车站的车控室面积和排布) 。

显示器线缆连接后进行测试, 我们发现连接DVI的那一路显示器一直报“无视频信号”。在排除了显示器设备故障、工控机设备故障、线缆断线等硬件隐患点后, 仍然无法解决问题。

3.2 初步原因分析

厂家和项目组的技术工程师们提出, 会不会是传输距离导致的问题, 我们把工控机放在显示器旁, 利用3m左右的普通DVI连接线连接, 果然, 双屏能正常显示。

根据英特尔官网的数据, 查找到这个集成图形芯片的核心频率达到400MHz, 提供具备1.6GB/s的纹理填充率, 功耗是13.5W。

众所周知, DVI输出是数字高清输出, 相对于VGA的模拟量输出功耗要求更大, 在保证画面分辨率的情况下, 它对于传输距离就更加敏感。对于输出驱动来说, 需要最大限度地减小数字输出引脚的容性载荷, 但是在信号布线阶段, 一般不能精确计算容性负载, 为方便系统调试, 应考虑在数据信号线、行场同步信号线、时钟信号线到地并联电容, 根据PCB材料、信号长度不同, 电容值一般在几十p F即可, 这样就可达到通道负载平衡、数据上升沿、下降沿和相位的一致, 减少数字噪声干扰和抖动。

现在, 工程现场的实际测试结果也证明了, 在这样的集成显卡使用上, DVI的传输距离不宜超过8m。这个传输距离的数值是在测试了3m, 5m, 10m, 15m的同样规格, 但不同长度的DVI传输线后得到的结果。

3.3 应对措施及效果

为了提高传输距离, 中继器的使用是首先被想到的, 现在DVI转DVI的有源 (有外插电源) 中继器很多, 我们通过尝试某品牌有源DVI信号放大器, 把5m和8m DVI线缆连接后, 还是能正常显示。但10m DVI线缆就无法正常使用 (@1920×1080) 。证明了采取单纯DVI信号放大的措施, 只能使DVI传输距离扩展到13m左右, 无法满足现场实际要求。

经过分析发现这是集成显卡输出信号功率太小造成的。

如何在现有设备的条件下, 达到较远距离视频信号的传输, 显示分辨率又要达标, 不影响整个工程调试验收的要求和进度。笔者和厂家工程师又分析了设备性能和设计要求, 发现分辨率1 920×1 080@60Hz是SVGA (RGB) 信号能支持的分辨率, 而且从现场实际情况验证, 集成显卡有一路输出就是VGA的, 它能够顺利的传输30m左右距离。

那么现在的问题就是:

1) 集成显卡的第二路输出 (DVI) 的输出功率是不是比第一路 (VGA) 输出功率小?

2) 在满足分辨率要求的情况下, 是否能将DVI信号转换成VGA信号?

首先, 研华工控机的工程师们参考相关芯片的技术参数, 明确了2路信号输出功率是相当的, 而且从芯片厂家反馈, 在某种工作条件下DVI信号输出更强。

其次, 笔者也找到了一款DVI-D转SVGA (RGB) 的转换器 (见图4) 。

在解决了上述2个问题后, 笔者在现场进行了多次尝试, 利用手里有的不同长度的线缆。最终, 找到了一个特定的应用范围:DVI-D输入侧线缆距离最大5m, VGA输出侧距离最大25m, 显示分辨率1 920×1080@60Hz。这样就正好覆盖了现有车站视频线缆传输距离的范围。

4 结语

采用本方法改进了纯DVI信号传输距离不长, 过长距离传输又会造成信号衰减和画质降低等现场实际障碍。虽然这种改进只是将高清数字视频信号的传输距离从原先的不大于10m, 延展到了近30m, 但其中的意义在于:

1) 它让SIOS系统的人机彻底分离成为了现实;

2) 这种方法的实现是在极少或不增加设备成本的条件下实现的, 有一定的现实经济意义和工程推广的可能。

参考文献

[1]冯永茂, 丁铁夫.数字视频接口DVI1.0[J].电子技术应用, 2003 (9) :54-55.

会议系统工程音视频传输技术浅谈 篇9

随着声频技术和视频技术的快速发展,二者相互融合、共同发展的动向越来越明显。从现代化的礼堂、会议厅、多功能厅,到多媒体教室和指挥中心,都趋向于将高品质的音频设备与视频设备相互结合,组成双高清会议系统,满足人们对听觉和视觉方面的需求。而近些年兴起的会议互联互通、远程会议、远程示教等新的会议应用形式,更加推动了这一趋势。

音视频传输系统是信息化视听系统中的一个重要环节。随着高清技术的发展,1080p已经逐渐成为会议系统的常规要求,DVI、HDMI等数字接口的普及使得视频线缆的传输距离受到更大限制。同时音视频双高清的理念让用户对会议系统的音质、信号延时和音视频同步都提出了更高的要求。因此在长距离传输音视频信号的场合,需要采用信号放大器、网线传输和光纤传输等传输方式。

2 使用信号放大器进行传输

虽然数字高清信号普及率越来越高,但国内目前大部分会议系统还将VGA等模拟信号作为主要显示信号源,这与用户使用习惯、笔记本屏幕分辨率不高、数字系统建设成本高等因素有关。在追求高性价比的项目中,广泛使用带有音频功能的VGA矩阵切换器(如图1),此类系统信号源和终端设备比较简单,对扩声系统音质要求不高,视频分辨率多为1024×768或1366×768,矩阵的音频多采用3.5mm非平衡立体声音频插座。

系统的音视频信号一般分别进行传输,视频信号如果采用优质VGA线缆在1 5m以内可以直接传输,若长度超过15米则容易出现图像拖尾、重影、模糊、亮度变暗、图像显示不稳定(如:跳动或黑屏)等质变现象。这种情况可以采用在矩阵输出端增加VGA信号放大器(也叫长线驱动器,简称长驱,如图2)的方式进行改善,提高终端图像的清晰度和稳定性。采用宽带产品,通过4～16级补偿驱动,可以支持50～200m信号传输,建议最好具有相位校正和图像画面水平位置移动调整功能及补偿调整设置功能。音频部分由于矩阵采用了非平衡接口,抗干扰能力不强,传输信号的信噪比相对平衡传输要低,建议设备之间的音频连线尽量控制在5m以内,距离过长容易出现线路噪音,影响会议扩声效果。

在一些预算有限的中小型项目中,也会采用带有音频功能的RGB矩阵切换器(如图3),可以使用YPbPr色差分量输出方式接入摄像设备和视频会议终端,虽然仍采用隔行扫描色差模拟信号,分辨率能够支持720p和1080i。矩阵的音频接口多为3.8mm凤凰头立体声插座,可以支持平衡式或非平衡式接法。

视频信号能够支持RGBHV、色差分量、S-video、复合视频等格式的输入输出,但不能在这些信号格式之间进行转换,如果输入源既有VGA信号也有色差分量信号,那么矩阵到显示终端这两组线缆都需要有。系统通常采用五个Q9头连接五根SYV-75-3同轴电缆传输RGBHV信号,传输距离可以达到50m,超过这个距离将会出现可察觉的画质损失,损失程度与图像分辨率有关,通常分辨率越高损失越明显。远距离传输可以使用SYV-75-5同轴电缆减少信号衰减,但这种方式由于施工不便在工程中不易实施(如使用JDG25管需要增加一根,或改用JDG32管),更多还是使用RGB信号放大器进行信号补偿。音频部分由于RGB矩阵多采用凤凰头平衡接口,可以使整个音频链路保持平衡状态,提高抗干扰能力,增加信号线的传输距离到几十米,能够支持有源音箱的使用需求,或直接传输到另一间会议室(分会场)使用。

3 使用双绞线长线驱动器进行传输

随着高清会议系统的建设成本降低和数字信号源的普及,数字信号在会议系统中的应用越来越广泛,近年来不断兴起的高清混合矩阵和数字调音台更加速了这种趋势。数字视频信号通常使用DVI和HDMI接口进行传输,差别主要在于HDMI可以用一根线缆同时传输数字视频和音频信号,DVI只能传输数字视频信号,传输音频信号需要单独的接口和电缆,在会议系统中由于音视频通常分开进行处理和分配,实际使用差别不大,两种接口可以通过转换接头进行相互转换。

在工程布线中,DVI线缆很难进行穿管施工,常用于近距离传输,中距离多使用HDMI线缆。常规材质的高清线缆可以支持5～10m距离传输,高品质线缆可以支持到20～25m距离传输,25～40m距离传输则需要选用带有信号放大器的工程线缆,而线缆是否带有磁屏蔽环和网状护套并非决定因素,有时反而会带来穿线困难。如果线材的质量不好或者传输距离过长,可能出现黑屏、闪烁、信号丢失、状态不稳定等现象,有些线材在720p分辨率下使用正常,但无法传输1080p信号,由于测试笔记本的分辨率通常为1366×768,往往在系统开通的时候才发现问题,因此需要特别注意。带有信号放大器的HDMI线缆如图4所示。

另外对于需要传输3D信号的工程,线材选用上需要进一步提升,常规高清线缆无法同时支持1080p分辨率和3D功能,会出现2D信号可以正常显示,切换到3D则会黑屏,或720p分辨率下3D显示正常,1080p分辨率3D无信号输出等问题。

超过40m的高清视频传输,可以选用双绞线信号延长器(也叫网络传输器,简称网传),双绞线延长器由一个发送器与一个接收器所组成,中间可使用Cat5e/6缆线连接延伸。发送端负责完成信号获取和压缩的作用,接收端负责完成信号的解码和端口分配。为了使信号能够达到最好的质量,在独立供电的设备端有增益或者其他参数独立调节的旋钮,不但突破成品高清缆线传输距离限制,还具有布线与施工简便、线路造价低的优点,在中远距离的视频传输中使用较多。

早期双绞线延长器多使用2根非屏蔽五类双绞线进行连接,分别传输DVI信号和DDC信号,根据分辨率不同可以将高清信号传输35～50m。目前主流的双绞线延长器多为单网线传输,通过1根Cat5e/6网线将高清信号延长到70～100m。虽然大多双绞线延长器能够同时支持Cat5e和Cat6网线,但想要达到较远的传输距离,应尽量使用六类网线,如果希望达到传输距离的上限,建议考虑使用STP屏蔽双绞线。

如果需要同步传输音频信号,则应注意其处理能力和音频接口的类型。由于双绞线延长器传输的是压缩信号,必然对输出信号会有所损失,选用芯片处理能力强的产品可以最大限度降低编解码过程中的音质损伤,同时高档产品多使用凤凰头平衡音频接口,有助于提高输出音频信号的信噪比。

近年来随着4K技术的发展,出现非压缩网络延长器产品,采用先进的HD Base-T技术通过CAT5e/6网线传送完全未压缩的3D高清影音信号,分辨率最高可支持到4K×2K,传输距离高达100～120m,发送端也可以配合具备HD Base-T接口的显示设备使用,目前由于成本原因尚不普及。

使用双网线的信号延长器和带有平衡音频接口的双绞线信号延长器分别如图5和图6所示。

4 使用SDI线缆进行传输

SDI是实时无压缩的高清广电标准,主要应用于高清视频监控、高清广播电视等领域,在高档会议系统中也有所应用。

使用SDI系统的主要优势是:

(1)传输距离远。SDI使用高等级同轴电缆无中继传输的距离可达到100m以上,这在众多视频非压缩标准中是最远的,为工程现场使用带来了便利。

(2)信号不失真。SDI是以未经压缩的视频信号在同轴电缆上进行传输,原始图像不会失真,稳定性强。

同时SDI系统也存在一些不便,主要是需要使用视频格式转换设备。会议系统常用的计算机、笔记本、蓝光播放机、返看电视等设备都无法支持SDI信号,需要加入格式转换器进行处理,这个转换过程容易带来信号附加延时,使得视频信号落后于音频信号,这个现象在录播系统中表现的尤为明显,需要再加入音频信号延时器修正同步。

5 使用光纤进行传输

在高清信号中远距离传输上,使用光纤电缆是信号长距离传输的最好选择。光纤传输是一种基于光电转换取代电子传输的技术手段,高清光端机将输入的电压信号转变成电流信号,驱动发光二级管或者激光器将输入的电信号转换为光信号,光信号经光纤传输后在接收端被转换成原来的电信号放大后再输出,具有传输距离长、衰减小、频带宽、抗干扰性能强、延时短等明显优势。

目前高清光端机多采用全数字、非压缩解决方案(采用压缩方案的产品由于画质损失和传输延时等原因已基本退出市场),使用单芯光纤传输音视频信号,根据使用光纤类型不同分为单模光端机和多模光端机,区别在于光波在纤芯里的折射角度和纤芯的纤径不同,两者的传输距离有明显差别(表1),由于价格差别不大,因此首选单模型号。

值得注意的是,光端机由于中间有光电转换环节,因此发送端和接收端的视频接口和格式不必严格对应,可以使用VGA光端机进行发送,DVI光端机进行接收,利用这种组合方式同时完成长距离传输和信号的模数、数模转换。

目前很多国产光端机都使用固定EDID方式,即不读取终端设备的EDID,使用固定分辨率进行输出(通常为1 920×1 080或1920×1200),即使输入分辨率为标清也会转换为高清进行输出,如图7所示。用户可以根据显示设备的实际情况修改光端机的输出分辨率,一般需要厂家刷新光端机的firmware或更换EEPROM来实现。

会议系统建设经常会遇到要求相距几十米的多个会议室(如会议室中心)之间音视频互联互通,这时候采用高清光端机进行音视频和控制信号同步传输非常适合。会议系统与指挥中心不同,要求传输过程中能够保持音频信号的音质不受影响,以便在分会场的扩声系统进行高品质还原。带有平衡和非平衡音频接口的高清光端机如图8所示。

普通视频光端机的音频处理芯片多采用低电压小型封装,采样率、采样位数和处理能力不足,音频电路设计简单影响音质,使用非平衡音频接口,经过传输后接收端输出的音质损失很大,不能满足高级别的会议扩声,更无法用于高品质音乐的还原。建议选用专业会议光端机,音频处理芯片大多具有24位96千赫以上立体声信号处理能力,使用凤凰头平衡接口,部分产品甚至单独制作扩展子卡,能够最大限度保证音频信号的传输质量。普通视频光端机输出音频频响曲线和高清会议光端机输出音频频响曲线分别如图9和图10所示。

在超大空间的复杂会议系统中,现场的信号输入源和扩声、显示设备终端众多,多为流动使用,且距离控制室较远。可以考虑光纤矩阵切换器配合音视频光端机使用,不受距离限制同步切换音视频信号到会场的各点位置,是一种灵活自如的设计思路。

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