影像采集及现场回放系统

影像采集及现场回放系统
一、系统概述
1.1系统概述  
本系统作为场馆专用系统的一个重要组成部分，现场影像采集及回放系统能够让体育场馆在比赛和训练的运动员、教练员、裁判员获得即点即播的比赛录像或其他的视频信息。通过这些信息，运动员、教练员可以从中获取宝贵的数据资料，为运动员提高运动水平和比赛成绩提供有力的数据参数。同时裁判员也能够从这些资料中及时获取比赛信息，弥补人本身局限性对比赛造成的影响，保证比赛的公正公平，提高裁判的执法水平。
同时本系统另外的一个重要功能可以保证场馆在没有电视转播现场信号时，可以利用本系统，把系统所采集的现场比赛画面传送给LED显示屏。
1.2建设需求
系统采用专业级的视频采集系统，要求系统支持SD-SDI和HD-SDI信号的采集，可以最高支持1080p的高清信号采集；系统基于场馆预埋的电视转播布线进行SDI视频信号的传输，本系统在体育馆和游泳馆各设一套，机房设置在场馆的电视转播机房，系统应具备以下的功能：
 系统从比赛现场获得的比赛画面可以传送到总裁判席、仲裁室、有线电视机房和LED显示机房、比赛中央监控机房；建立统一的数据管理平台,提供图形化的综合监控界面；
 系统从比赛现场获得的比赛画面应以数字的方式存储在影像采集存储服务器中，以方便比赛影像资料的保存和查询；
 系统从比赛现场获得的比赛画面可以实时把比赛的现场画面、回放画面送到相关的机房用于画面的播放和查询，为仲裁提供技术手段和影像资料；
 系统应具备根据不同类型的比赛要求，灵活设置影像采集点和采集点扩充的需要
 该系统能把现场实时信号和回放信号供场馆内的全彩视频显示屏、电视终端播放现场画面。
1.3设计原则
 专业性：本系统应具有一定专业性，保证所采集和存贮画面的质量保证应用的需要；
 标准性：系统信号的采集和处理应采用标准的协议和接口；
 适应性：当应用需求发生变化时，可以通过适当的软件和线路的调整，满足需求的变化；
可用性：系统所采集的图像质量应具备高画质，回放的图像应满足高清和标准的要求；
1.4设计依据
本设计方案将依据以下资料进行设计：
有关国家（行业）标准、规范
国际各单项体育联合会（协会）标准、规范
体育场馆招标文件
二、系统结构和功能
2.1系统图
      

2.2系统功能
本工程影像采集和回放系统为满足体育比赛的影像资料的采集外，还要结合比赛过程中仲裁录像的要求和现场画面在场馆内的LED、有线电视中进行播放的要求。
在本系统的设计中满足以下需求：
a．系统从比赛现场获得的比赛画面传送到总裁判席、仲裁室、有线电视机房和LED显示机房、比赛中央监控机房；
b．系统从比赛现场获得的比赛画面应以数字的方式存储在影像采集存储服务器中，以方便比赛影像资料的保存和查询；
c．系统从比赛现场获得的比赛画面可以实时把比赛的现场画面、回放画面送到相关的机房用于画面的播放和查询，为仲裁提供技术手段和影像资料；
d．系统应具备根据不同类型的比赛要求，灵活设置影像采集点和采集点扩充的需要。
体育场馆影像采集及回放系统具备视频采集，存储，视频图像的加工、处理和制作功能，在比赛和训练期间，能为裁判员、运动员和教练员提供即点即播的比赛录像或与其相关的视频信息，是技术仲裁、训练和比赛技术分析等不可缺少的技术手段和工具。同时，该系统能把现场信号通过场馆的比赛中央监控系统，供场馆内的全彩视频显示屏、电视终端播放现场画面。
系统具备以下的功能：
 手动切换功能
操作员可通过控制键盘或PC工作站选择摄像机图像切换到指定的监视器显示输出
 定时切换功能
操作员可通过控制键盘或PC工作站定义定时切换，系统根据定义，定时将所需摄像机视频信号切换输出至指定监视屏
 数字图像记录功能
系统需采用分布式的图像存储功能，合理使用网络带宽。系统可配置较大容量的网络存储设备，可实现手动录像、定时录像等功能，对于录像资料的查询回访可通过网络在任一台工作站、解码器所连接的显示设备以及其他解码显示设备上完成。
 客户端软件功能
实时监控前端摄像机的视频图像、云台和摄像机控制，对图像进行抓拍、打印；可回放图像数据库的图像；支持本地录像及录像检索等功能。
 视频数据检索与回放功能
以时间、日期、摄像机的方式检索，支持模拟显示器回放视频流，支持类似于VCR播放命令（停止、播放、暂停、快进、倒放或慢动作），授权用户才能检索和回放。
 视频回放功能
通过一台显示控制器显示不少于16路视频信号，并可通过操作键盘控制切换前端图像，录像回放及检索查询。
三、系统方案
3.1系统的组成
该系统采用计算机视频采集技术，把所采集的实时比赛和训练图像经数字化处理后，存储在视频存储服务器中，可通过联网的专用系统终端，对视频存储服务器中的影像资料进行读取和影像回放信息。
该系统主要由以下设备组成：
 现场摄像机
 影像编解码处理器
 视频存储服务器
 回放工作站
 影像采集及回放软件
 可传输HD-SDI信号的专业线缆和接插头
3.2系统设备的线缆路由
影像采集回放系统的主机为影像存贮服务器，该存贮服务器通过网络交换机和安装在机房的影像采集用视频编解码器连接，而比赛现场画面的影像采集用摄像机通过数字视频专业同轴电缆（75-5或75-7）把HD-SDI/SD-HDI视频信号传送给编解码器，经视频信号压缩处理后存贮在服务器中。
回放工作站通过网络接口读取存贮在服务器中的数据，进行影像的回放操作。
3.3摄像机及摄像机位
在比赛场地四周，根据体育场比赛项目影像采集的要求，设置多台带HD-SDI信号输出的手持高性能彩色摄像机，摄像机可选用三角支架或手持方式摄像方式，进行跟踪或固定摄像。
同时根据各项体育比赛对摄像机机位的不同要求，以及各项比赛的不同体育工艺要求，进行摄像机机位线缆的敷设。
各个摄像机位需敷设连接视频存储服务器的信号传输电缆，所敷设线缆满足以下的专业应用要求：
 内导体(18AWG),外导体(95%纯铜网编织屏蔽);
 外经(6.95mm),拉伸强度(69lbs),材料延伸度190%以上,温度(-30℃-+75℃) ，CMR阻燃等级;
 电气性能:芯线直流电阻(21欧姆/㎞以下), 屏蔽直流电阻(9欧姆/㎞以下) ,静态电容(53nF/㎞/1KHz),特性阻抗(75欧姆/10MHz),衰减(15dB/100M/750MHz)
其BNC连接件应满足以下的需要：
 满足国内广播电影电视的相关行业标准
 75欧姆标准阻抗特性
 外导体环采用铍铜材料，增加接触可靠性与使用寿命。
同时还应根据需要敷设摄像机专用电源线缆。
3.3系统功能
1)  本系统主要设备和线缆组成：
 影像采集机位线缆预埋（通过和场馆内的电视转播布线系统复用）；
 8路高清HD-SDI采集编解码器
 视频存储服务器（含系统管理设备）
 视频工作站（监视和回放）
 系统专用控制软件
 和场馆相关系统机房间的线缆预埋
2)  摄像机采用手持或三角固定方式，采用带HD-SDI输出的半专业摄像机，带HDTM输出的半专业摄像机需配置外置HDTM转HD-SDI输出的适配器。
3)  视频采集服务器具有对多路现场传回的实时视屏信号进行采集能力，并具备进行数字化压缩处理的能力，处理后的数据可以以标准视频文件格式保存在视频服务器中。
4)  视频采集服务器具有8路以上的视频信号的采集能力，并应有连续保存24小时视频数据的存储空间。
7)  系统可以把摄像机采集的数字视频信号，传送到场馆的闭路电视机房，经调制设备调制后，送入场馆的有线电视网，作为1路或多路电视节目进行播放。
四、系统性能
1)  在体育比赛期间，本系统可以为裁判员、运动员和教练员提供即点即播的体育比赛录像与相关的视频信息，当比赛发生争议时，为仲裁提供声像资料：另外该系统还将为大屏显示提供影像信号，为场馆资料的保存提供素材，同时可以把现场图像通过场馆CATV系统经调制后，作为1路或多路电视节目进行播放。
2)  摄录象系统采用多台高性能彩色摄像机，进行拍摄。
3)  视频采集控制器对多路现场传回的视屏信号进行采集，并进行数据化压缩处理，把所采集的视屏数据保存在视频采集控制器中，系统具备8路视屏信号的采集功能，存贮服务器有40G的存储空间。
4)  用户可通过联网的电脑终端，对视频采集控制器中的信息进行读取。还应具有在进行录像信息采集过程中，进行现场环境数据的同步处理能力。
5)  编/解码器技术指标
视频编解码器系统采用纯硬件压缩编（解）码方式的嵌入式设备。视频编码器可将摄像机等设备采集来HD-SDI或SD-HDI数字视频信号，压缩输出为数字视频码流，通过网络实现远程视频传输，同时提供全透明数据通道对远程各类设备的进行控制操作；视频解码器可将网络中的数字视频码流还原为SDI信号输出到场馆内的相关系统中，每路图像分辨率支持1080p，需具有色彩鲜明、低延时等特点。
视频编码器主要技术参数如下：
 处理器：PowerPC 405EP或更高
 操作系统：Linux
 视频标准：NTSC/PAL/EIA/CCIR composite
 视频编码： H.264;支持全高清1080p60fps视频
 视频流：单路视频输入，支持双码流,支持RTSP和UTP实时流媒体协议；
 接口：RS-422支持SDI视频输入接口（BNC)；  
 视频编码设备支持HD-SDI接口，并支持信号环通输出
视频解码器主要技术参数如下：
 处理器：PowerPC 405EP或更高
 操作系统：Linux
 可支持单路视频输出
 支持2种视频输出接口（VGA，HDMI），使用户可有丰富的选择余地，1路视频环出

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