Fachartikel aus PROTECTOR 11/2010, S. 26 bis 27

Videoübertragung auf SDI-Basis

Koax-Comeback

In vielen Videoanlagen werden heute noch herkömmliche Koaxialkabel eingesetzt, um die Bilder der Überwachungskameras zu übertragen – in der Regel rein analog und damit störanfällig. Als einzige Alternative bot sich bisher nur der komplette Umstieg auf IP-Netze mit Ethernetverkabelung an – samt aller Vor- und Nachteile. Nun ist zusätzlich eine hochwertige, digitale Lösung verfügbar, mit der die traditionelle Verkabelung weiter genutzt werden kann.

(Bild: Aasset)

Digitales Video in Full-HD mit 1080p, in Echtzeit, unkomprimiert und von höchster Qualität, übertragen über eine Standard-Koax-Verbindung – möglich wird dies dank der aus der Fernsehtechnik kommenden Schnittstelle SDI.

Auf Basis dieses „Serial Digital Interface“, das im Zuge der Umrüstung vieler Fernsehsender auf HD populär geworden ist, wurde ein HDcctv-Standard entwickelt, der nun auch in der Sicherheitstechnik Broadcast-Qualität verspricht.

Seriell und digital

Unter der Bezeichnung SDI gibt es mehrere von den TV-Gremien ITU-R und SMPTE verabschiedete Standards für die serielle Übertragung von unkomprimiertem Digitalvideo über Koaxialkabel.

Der SDI-Standard spezifiziert verschiedene Übertragungsraten für unterschiedliche Klassen: Gebräuchlich sind SD-SDI (Standard SD-TV), ED-Auflösung (EDH) und HD-SDI (HD-Auflösung). SD-SDI arbeitet mit einem Farb-Subsampling von 4:2:2 und hat eine Datenrate von 270 Megabit pro Sekunde.

HD-SDI eignet sich für hochauflösendes Fernsehen (HDTV) – der serielle Videostream hat hier eine Datenrate von 1,485 Gigabit pro Sekunde. Im Bereich des digitalen Kinos gibt es noch das DC-SDI (D-Cinema Serial Digital Interface). Diese Schnittstelle ist für unkomprimierte HDTV-Signale ohne Farb-Subsampling (4:4:4) und einer Digitalisierung von zwölf Bit ausgelegt.

Die resultierende Datenrate beträgt 2,97 Gigabit pro Sekunde. Die Übertragung von SDI-Signalen erfolgt über RG-59-Koaxialkabel mit BNC-Steckern und einer Impedanz von 75 Ohm. Die überbrückbare Entfernung liegt bei den Datenraten bis zu 270 Megabit bei 300 Metern, bei höheren Datenraten sind es 100 Meter.

Broadcast meets Security

Nun hält diese Schnittstelle in Form der HDcctv-Variante unter der Bezeichnung GDI (Grundig Digital Image) Einzug in die Überwachungstechnik und hilft hier, grundsätzliche Probleme zu lösen. Bisher mussten Videobilder, die qualitativ über den analogen PAL-Standard hinausgingen, digital über ein Netzwerk übertragen werden – trotz aller hierbei auftretenden Schwächen.

Bei der Verarbeitung von HD-Videosignalen in einem TV-Studio wären Phänomene wie Kompressionsartefakte, Latenz oder Bildraten von weniger als 25 Bildern pro Sekunde nicht zu tolerieren gewesen, weshalb hier eine Übertragung mittels IP-Netzwerk nicht als Option in Betracht kam. Davon können nun auch Anwender in der Sicherheitsbranche profitieren, wenn sie SDI in ihre bestehenden Koax-Infrastruktur implementieren.

Full-HD in Echtzeit

Das Videosignal in einem SDI-System basiert auf Komponenten-Video, hier werden die Helligkeit des Bildes und seine zwei Farbkomponenten separat codiert und seriell übertragen. Dies geschieht bei 1080p-Auflösung mit einer hohen Datenrate von bis zu 1,5 Gigabit pro Sekunde.

Das Bild liegt dabei im 16:9 Breitbildformat vor, so dass bei der Verwendung von hochauflösenden Full-HD-Monitoren in diesem Seitenverhältnis keine schwarzen Balken entstehen und keine bildverschlechternde Skalierung notwendig sind.

Dank der hohen Bandbreite ist außerdem noch Spielraum für zusätzliche digitale Daten: So können Signale für das Auslösen von Alarmen oder zur PTZ-Steuerung problemlos in Echtzeit im gleichen Kabel übertragen werden. Dadurch wird etwa Personentracking mit einem Full-HD-PTZ-Dome ohne lästige Latenz ermöglicht.

SDI/GDI eignet sich daher am besten für Anwendungen, in denen eine Live-Überwachung der Videos mit exzellenter Bildqualität gebraucht wird. Als Beispiel seien Massenveranstaltungen genannt, bei denen die Sicherheitskräfte unmittelbar eingreifen müssen. Auch für Fußballstadien, Casinos, Bahnhöfe und Flughäfen ist das System prädestiniert, da sich dank der hohen Qualität und der Echtzeitsteuerung Personen gezielt verfolgen und identifizieren lassen.

Ohne IT-Hürden

Einer der Vorteile der Technik ist, dass die HD-Videosignale nicht in TCP/IP-Container verschachtelt werden müssen. So ergibt sich keine Notwendigkeit, auf ein Netzwerksystem umzusteigen, um die Grenzen des PAL-Standards zu überwinden.

Errichter benötigen zudem keine IT-Kenntnisse, um ein SDI-System zu installieren – denn in der komplexen IT- und Server-Technik lag für viele immer noch ein Hinderungsgrund für den Umstieg auf IP-Systeme. Vielmehr ist SDI eine Punkt-zu-Punkt-Lösung, die sich durch einfachste Installation auszeichnet.

Damit kommt es der traditionellen Arbeitsweise von Errichtern sehr nahe: Sie tauschen einfach die existierenden CCTV-Kameras und Videorecorder gegen SDI-Geräte aus. Das bringt auch einen Gewinn in Sachen Sicherheit. Die Übertragung zwischen den Geräten kann nicht manipuliert werden; es gibt keine Anfälligkeiten für „Sniffing“, wie es bei der Netzwerkübertragung häufig der Fall ist.

Dennoch lässt sich – falls benötigt – eine Anbindung an ein Netzwerk herstellen. Am einfachsten geschieht das nach dem DVR, wo die Signalkompression und Bildbearbeitung stattfindet. Dies geschieht – anders als bei IP-Modellen – bewusst nicht in der Kamera, damit die SDI-Geräte längere Zeit installiert bleiben können ohne zu veralten.

Erfreulicherweise passt jede SDI-Kamera in jegliche SDI-Infrastruktur, so dass man sich wegen Kompatibilitätsproblemen nicht den Kopf zerbrechen muss – der SMTP-Standard garantiert die Zusammenarbeit. Dies kann letztlich nicht nur Zeit sondern auch Geld sparen.

Lebendige Entwicklung

Der HDcctv-Standard auf SDI-Basis ist nun in der Version V1.0 verfügbar, wird aber künftig noch weiterentwickelt und an die speziellen Bedürfnisse der Überwachungstechnik angepasst.

Dabei kooperiert die extra gegründete HDcctv-Alliance mit dem Broadcast-Gremium SMPTE. Zu den Anpassungen zählen bidirektionale Audioübertragung und die Verwendbarkeit von Kabeln über 300 Metern Länge. Für die Zukunft sind weitere Ergänzungen geplant. Darunter auch eine integrierte Spannungsversorgung über das Koaxialkabel, die den Installationsaufwand reduziert.

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