光纤网路的数位编码视讯 - 安防知识网

由於光纤编码视讯传输配备，以及现有高效能、几近完美的数位影像瑕疵技术的出现，通讯工程师得以首次设计出达到广播品质的视讯传输网络系统。

由於光纤编码视讯传输配备，以及现有高效能、几近完美的数位影像瑕疵技术的出现，通讯工程师得以首次设计出达到广播品质的视讯传输网络系统。

光纤视讯传输系统
对光纤视讯传输系统而言，普遍的传输系统效能包括∶
1. 振幅调整或强度调整∶振幅调整为一个全对比系统，光纤发射组内发光二极管的亮度或强度与输入影像的程度呈现线性的变化关系。经振幅调整的光纤讯号是经由光纤传输到光纤接收组，再将讯号转回对比基频影像。
2. 频率（或脉冲频率）调整∶同样的为一对比系统，射频载具的频率是由输入影像讯号以线性方式调整。经调整的无线电频率载具依序使用於在光纤传输组内的LED或雷射发光器，已调整过频率的讯号经由光纤传输到光纤接收组，并将频率调整讯号转回对比基频影像。
3. 数位编码影像传输∶国家电视标准委员会（National Television Standards Committee）所制定；逐行倒相制式（PAL制式, Phase Alternating Lines），或连续彩色记忆系统（SECAM, systeme electonique couleur avec memoire）--类比CCTV影像讯号被高度规范并转换回数位讯号格式，并且使用於光纤影像传输组中的LED或雷射发射器内。已数位化的讯号经由光纤传输，而後於光纤接收组内转换回对比基频影像讯号。

一般振幅调整传输适用於短距离的讯号传输，调整范围为波长850nm的操作范围。信号杂讯比对每分贝的光程呈现2分贝的相对线性下降关系。

频率调整传输设备以合理的成本，为中程的讯号传输提供高性能的影像传输效果。不同於振幅调整设备，频率调整可适用於波长1,300nm 多模式或单模式操作，同样也适用於1,550nm的单模式操作，而无需额外的调整工作。虽然频率调整传输设备可以提供高品质的传输，但信噪比的下降程度比光衰减器或在较长的光纤上要来的大。基本上，信噪比下降幅度与光衰减器不是呈现线性变化关系。

光纤数位编码影像传输
最新一代的光纤影像传输设备使用内部的类比-数位转换器，或光纤传输组内的编码／解码器，将由CCTV摄影机所传送过来的类比基频影像讯号进行数位编码。经数位化的讯号依序调整LED或雷射发光组，经由光纤传送到光纤接收器，并由数位-类比转换器将先前已数位编码的讯号转回成类比基频讯号。

在数位编码影像传输中，位元数决定电子动力的范围，及头尾相连的信噪比。一般来说，6位元的解析度是被视为较差的，中程传输的最低需求是8位元解析度或的8位元编码，短程传输为10位元编码或广播级品质。

上述设备中是没有包含影像压缩如微波、T-1，分段T-1、MJPEG 或MPEG-1的像素化或其他加工影像，以标准每秒30个画面零时差的实时传输，零迟延即时传输。采用数位编码影像传输的特点如下∶

· 真广播级品质的效能优於短程传输标准的所有参数，即使是在恶劣的执行环境下，透过光纤8位元或10位元数位编码传输的广播级品质仍是影像品质的标竿。
· 信噪比、差分放大、差动相位与其他RS-250标准的参数，从光径最小损失到适用的光径最大损失值都是一致的。对单节点应用设备而言，23-26分贝光纤损失的范围可以轻易地经由零差异的影像表现来辅助。
· 影像效果为最稳定可靠、可预测并可重复传输。IFS最近为世上最大的ITS计画∶波士顿中央干道／隧道计画（Boston Central Artery／Tunnel Project），成功地设计为数众多的光纤单节单频数位编码影像双频数据传输设备。

· 在传输网络的第一实体层（监控摄影机部分）中便将影像讯号最小化，藉以保持整体影像系统的最佳表现。
· 缩减零件数，加强系统使用寿命及长期可靠性。系统不受外部无线电干扰（RFI）与低电磁干扰（EMI）的影响。
· 数位编码影像传输极度适用於高性能监视应用设备的高解析CCTV摄影机。
· 影像品质优於光纤T-1、分段T-1、或MPEG-1压缩影像、CODEC传输系统。
· 光纤数位编码影像传输系统的价格与射频RS-250C中程传输设备相去不远，但具更优秀的影像传输能力。

系统设计考量
许多大型的、先进的交通管理系统在CCTV摄影机间使用三层以上组合元件，而将监控萤幕设置於交通管理中心。当每个实体上连结的连续层面发生失真或恶化的状态，设计工程师考虑的通讯网络拓扑设计就非常重要。

对第一个实体层来说，介於摄影机与下一个串联层的光纤影像连结尤其重要。而数位编码影像传输的信噪比维持在67分贝已算是可接受范围。

下列的数据可以清楚证实这个观念。在使用於交通监视系统的典型的高品质CCTV摄影机中，其信噪比应在54分贝以上，但一般只能达到46-48分贝。

假若两个传统光纤射频影像连结是串联模式，用以表示两个个别实体层，分别代表监控摄影机以及中央监视器。第一层的信噪比是60分贝，第二层的信噪比为55分贝。介於多层串联的实体层面中，每个层面的信号杂讯比是各异的，而且其关系是非线性的，而实际上，从监控摄影机讯号输出到监视器讯号输入的实际信噪比是54分贝。

当网络是保持相同的条件，但是第二个实体层已经被一个8位元光纤数位编码、16频道的多重连结所代替，而其信噪比是60分贝。从监控摄影机讯号输出到监视器讯号输入的实际信噪比是57分贝，呈现一个信号杂讯比上3分贝的改善状况。

然而第二实体层仍是前述8位元光纤数位编码、16频道的多重连结，但第一个实体层现在加入一个10位元数位编码、点对点影像连接，而其信号杂讯比是67分贝。从监控摄影机讯号输出到监视器讯号输入的实际信噪比是59分贝，呈现一个信噪比上4分贝的改善状况。

視訊基本術語
1. 信噪比 SNR (Signal-to-noise ratio)是以分貝表示其系統保持精密及視訊畫面畫質的數據，高信號雜訊比就代表了較佳的傳遞性能。

2. 差分放大（Differential Gain) 表示視訊的黑白對比傳真性及正確度，差異率是以百分比差或訊號品質改變所產生的振幅誤差來表示，低的百分比率顯示較佳的結果。

3. 差動相位 (Differential Phase)用於界定色彩之精確程度。差動相位以電子角度來表示，數據越低表示色彩的表現能力越優秀。

諸如此類的重要技術參數定義於電子電視產業協會標準規格，或稱EIA/TIA RS-250C標準。EIA/TIA RS-250C標準載明彩色電視傳輸的技術規格，並且此標準為跨媒體所適用。換句話說，RS-250C標準適用於所有的影像傳輸媒體，包括衛星傳輸、同軸電纜、微波傳輸或是光纖傳播。RS-250C標準同時可以分類為短程、中程、以及長程傳輸。

1. 長程傳輸標準原本是因應使用同軸電纜以及微波的遠距電視傳播網絡的影像訊號傳播規格標準。長程傳輸標準的特徵在於其信號雜訊比介於54-59分貝，差動相位最大值為2.5度，差分放大最大值為8％。這個規格目前普遍適用於工業保全市場中，尤其是CCTV監視器的應用設備裡，並且設備成本低廉，又能取得非常好的影像傳輸品質。

2. 中程傳輸標準是用於控制介於距離為20-30英里間，電視攝影棚與遠距離傳輸點之間的影像傳輸。與長程標準相較，中程標準較為嚴格，而中程傳輸標準其特徵是信號雜訊比介於60-67分貝，差動相位最大值為1.3度，差分放大最大值為5％。中程傳輸標準普遍使用於先進智慧型的運\輸系統裡，可能是因為其訊號傳輸距離與運\輸距離的範圍相近的原因，中程傳輸標準的影像傳輸品質高，而且影像傳輸設備的取得成本合理。中程影像傳輸設備同時也使用於高階的工業保全CCTV監視應用設備裡。

3. 短程傳輸標準是一真廣播級品質規格，嚴格地定義電視攝影棚內以及相關設備的規格標準。光纖數位編碼影像傳輸即是短程視訊傳輸，其特徵是信號雜訊比大於67分貝，差動相位最大值為0.7度或更佳，以及差分放大最大值為2％。
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