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SDI光端机是什么?SDI光端机产品介绍及监控方案!

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SDI光端机怎样工作:同轴接收、时钟处理与光电转换

浏览次数:飞畅科技原创作者:飞畅科技技术团队

SDI光端机解决的是数字视频走远的问题。摄像机已经输出SDI串行数字信号,光端机把这条信号接收下来,转换为适合光纤传输的形式,再在另一端恢复成SDI电信号。它通常不是录像机,也不必先用H.264压缩画面。理解它,最有效的方法是沿着同轴输入、内部处理、光纤、同轴输出逐段看。

一、先分清接口与信息

SDI是串行数字接口,画面样本、时序信息和允许的辅助数据按规定排列成高速比特流。串行可以理解为信息依次经过一条通道,但不是视频帧一张一张以普通文件方式传过去。BNC只是常见接头外形,模拟复合视频也能使用BNC;接头能插上不代表两台设备采用相同信号。用模拟视频光端机接SDI摄像机,不会因为换了连接线就获得兼容。

SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI和更高速档位有各自的电气和数据映射要求。3G中的G表示吉比特量级的传输速率,不是第三代,也不是每秒三张画面。常见3G档位的标称速率约为2.97Gb/s。具体图像能否通过,还要核对分辨率、帧率、扫描方式、色彩采样以及对应映射,不能只核对“高清”两个字。

二、发送端怎样接住电信号

同轴线越长,高频部分受到的损耗往往越明显,脉冲边缘变缓,接收电路判断零和一的余量变小。输入均衡器按允许的条件补偿电缆造成的频率相关损耗,使信号更适合后续判决。它的作用类似改善字迹的可辨认程度,但不能把已经彻底丢失的数据凭空补回来。接头、线材阻抗和终端匹配仍然重要。

有重定时功能的设计还会提取接收比特流的时钟,在合适的时刻判断数据,再按恢复的节奏输出。不同机型可能在不同位置安排时钟恢复,也可能支持旁路或多个速率;不能从一张通用方框图推断所有产品采用同一颗芯片。均衡和重定时都以输入信号仍在允许范围内为前提,失锁时不能靠“更强算法”保证画面正常。

同轴输入经过均衡及必要的时钟处理,再进行电光传输和输出驱动;各机型内部位置可能不同。
图1:同轴输入经过均衡及必要的时钟处理,再进行电光传输和输出驱动;各机型内部位置可能不同。

三、电光转换不是重新拍摄画面

后续电路驱动光发射模块,把电信号所承载的数据送入光纤。接收端的光电探测器把收到的光转换成电信号,经必要的接收、时钟处理和线路驱动,从SDI输出接口送给监视器或录制设备。这里的核心任务是传输既有数字信息,不是提高摄像机的分辨率,也不是自动把SDI变成HDMI或网络视频。

有些设备把多路视频或其它业务复用到一条光路。复用意味着发送端按照设计安排各路信息,接收端必须理解对应组织方式才能恢复。两台设备都写“光口”或都使用同一波长,不足以证明可以配对。单路透明传输、多路专用复用和以太网光模块是不同对象;换上一只普通网络SFP不一定能替代视频光模块。

四、为什么距离不能只看一个公里数

光纤不是没有损耗。发送功率、光纤衰减、连接器和熔接损耗共同决定接收端能收到多少光。接收功率太低会影响判决,超过允许上限也可能造成过载;因此远距离型号在短距离使用时同样需要核对接收范围。工程计算应使用订货版本给出的发送功率、接收灵敏度、过载点及必要余量,不把宣传的最大距离直接当作现场保证。

选择单模或多模、单纤或双纤、接头类型和波长,要在两端及现场光纤之间逐项对应。单纤双向设备还需要互补收发配置。不能直视光接口或用眼睛判断是否出光,端面检查和功率测量要使用适用工具;拔插和清洁遵循设备及工具说明,先确认方向再进行测量,避免把输出口当成输入口。

光接收必须处于配置允许的上下限之间;曲线和窗口为定性示意。
图2:光接收必须处于配置允许的上下限之间;曲线和窗口为定性示意。

五、结合型号把工作原理落到采购

飞畅官网一路3G产品资料提供SD、HD、3G档位,并列出发送和接收设备的视频接口及不同光纤配置。它适合拿来核对一条SDI链路怎样延长,但不能据此认定整个SDI系列都支持12G。官网另有一路12G产品资料;采购时应提供实际视频模式和光路条件,让供货配置与需求逐项对应,而不是只报“买一对高清光端机”。

例如摄像机输出1080p60,先确认它的实际SDI映射,再确认发送端、接收端和监视器都接受这个格式。若监视器只有HDMI输入,还需有源转换器;这不是光接收机自动具备的功能。需要音频、控制、以太网或电话通道时,也应分别确认接口数量、方向和格式,不能把一个产品页面中的可选功能移植到所有单路设备上。

六、怎样证明传输确实正常

先用短的合格同轴线,在桌面条件下建立源、配对光端机和接收设备的基线,记录格式及灯态。基线正常后再替换现场同轴段和光路,每次只改变一个条件。电源灯亮只说明部分供电状态,光链路灯亮也不能单独证明全部视频数据正确;最终要验证画面、声音以及持续运行中的错误和失锁情况。

如果偶发黑屏,按供电、输入同轴、光接收、输出同轴和终端兼容逐段查证。不能一上来更换所有部件,也不能未经型号确认随意调整激光功率或强制升级固件。保留时间、格式、线缆、功率和替换结果,才能区分链路裕量不足与格式不支持。传输设备的延迟也应按实际系统验证,数字传输不自动意味着绝对零延迟。

多路传输项目还应逐路核对输入和输出对应关系,避免端口编号或配对配置错误。验收时让每路源有可辨认的测试画面,不只检查其中一路;有路由或复用设置的设备,按说明记录配置。这样后续更换终端时可以确认异常发生在哪一路,而不是只说整条光纤有问题。

资料来源:SMPTE标准索引;TI LMH0346重定时器资料;飞畅一路3G SDI光端机;飞畅一路12G SDI光端机。原理插图由AI辅助制作,属于通用机制示意,非产品实物、实测波形或认证文件。

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