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    安防監控系統標準淺析Long Reach HD-SDI (HD-MSDI)初探
    作者:本站編輯 來源: CPS中安網 瀏覽次數:
            安防監控市場中目前市場容量約為每年1億路左右,其中傳統模擬視頻監控系統占據絕對多數市場份額,但是,高清化已經是大勢所趨,目前市場中960H、HD-IPC、HD-CVI、HD-SDI等方案都是模擬監控高清化的方向。以上各種解決方案各有優劣,在高清化道路上的不同階段及不同應用領域,各自發揮優勢,一段時間內可能會存在并存發展,互為補充的局面?;谀壳澳M監控設備的巨大市場保有量及監控行業的較高發展速度,高清監控市場的前景無疑是非常巨大的。



      目前安防監控領域對于顯示格式及分辨率使用了數字電視系統顯示格式的標準定義。
      數字電視系統顯示格式的標準,可以分為五種規格
      D1:480i格式(525i):720×480(水平480線,隔行掃描),和NTSC模擬電視清晰度相同,行頻為15.25kHz,相當于我們所說的4CIF(720×576);
      D2:480P格式(525p):720×480(水平480線,逐行掃描),較D1隔行掃描要清晰不少,和逐行掃描DVD規格相同,行頻為31.5kHz;
      D3:1080i格式(1125i):1920×1080(水平1080線,隔行掃描),高清放松采用最多的一種分辨率,分辨率為1920×1080i/60Hz,行頻為33.75kHz;
      D4:720p格式(750p):1280×720(水平720線,逐行掃描),雖然分辨率較D3要低,但是因為逐行掃描,市面上更多人感覺相對于1080I(實際逐次540線)視覺效果更加清晰。分辨率為1280×720p/60Hz,行頻為45kHz;
      D5:1080p格式(1125p):1920×1080(水平1080線,逐行掃描),分辨率為1920×1080P/60Hz,行頻為67.5KHZ。



      模擬視頻監控D1
      目前視頻監控市場大為模擬監控攝像機,其分辨率僅為720×480,只能滿足“看得見”的要求,但是完全無法達到目前不斷提高的對于畫質的需求,高清化是必然的選擇。
      模擬視頻監控960H
      960H對應的視頻是960x576,相對于標清的720*576(D1)來說,960H只能屬于準高清的分辨率。960H監控攝像機的推出一方面是延續了傳統的模擬監控設計思路,延長了模擬監控生命的周期;第二個是出于市場用戶對"高清"監控的渴望,以超高的性價比搶占市場優勢。
      雖然960H有以上的優勢,但是其分辨率僅介于D1與720P之間,畫質提升效果有限。而且,960H模擬攝像機,仍無法避免顏色失真及易受干擾等問題,這些缺點限制了其發展空間,后續市場前景不容樂觀。


    [page]  HD-IPC
      隨著互聯網技術的發展,網絡通訊已融入了全球各個領域,包括國計民生、高新科技、傳統消費等所有行業都在經歷網絡化的洗禮。網絡視頻監控系統也借此優勢,在安防領域開拓了大片市場,其增長速度已超過模擬視頻監控,大有取代傳統模擬監控成為市場主流之勢。網絡攝像機是把圖像進行M-JPEG/H.264編碼壓縮,通過網絡利用TCP/IP協議,可以將1080P視頻碼流壓縮至8M左右的帶寬進行傳輸。網絡視頻監控系統,可以使用現有大量成熟網絡傳輸設備,通過價格低廉的網線進行連接,在系統配套設施上具有一定優勢。但是,由于網絡攝像機需要對圖像進行H.264編碼壓縮,其系統復雜性較高,同時會引入較大延時,局域網延時一般在200ms左右,做的比較好的可以做到150ms以內,廣域網延時一般在2s左右。另外,網絡攝像機的功耗相對較高,也是實際系統應用中需要考慮的因素。


      HD-CVI
      2012年11月份,HD-CVI高調高清亮相安防展,吸引了媒體關注。HDCVI是大華股份自主知識產權的同軸高清傳輸接口技術,是一種基于已有SYV75-3或SYV75-5同軸電纜的高清視頻傳輸方法,能夠在低成本和較低質量的同軸電纜上實現超長距離高清視頻信號的可靠傳輸。HD-CVI究其根本,仍然是屬于模擬傳輸,其發送端經過調制及高速DAC技術,將BT1120信號轉換為復合視頻信號,在接收端通過高速ADC及解調還原為數字視頻信號。其信號轉換過程為無損過程,但是在傳輸過程中容易受到線纜的影響,其最終效果還需經過市場進一步驗證。
      HD-SDI
      從HDcctv聯盟于2010年點火開始,HD-SDI成為視頻監控制造的熱點。一時之間,觀念更新、研發的艱辛、殺出紅海的期盼,在視頻監控高清化的過程中交織而糾結。
      HDcctv聯盟是一個非營利的工業協會,致力于發展、管理、推動HDCCTV(高清閉路電視)的技術規范。


            HD-SDI高清視頻傳輸標準,是基于普通同軸電纜進行傳輸,以高速數字視頻信號切換設備為核心的無損數字高清傳輸解決方案。
      HD-SDI是目前視頻監控向高清化發展的一個理想的解決方案,可以通過單根同軸電纜傳輸720P及1080P等分辨率實時、高清視頻流,其信號頻率為1.5GHz甚至可達3GHz(3G-SDI)。HD-SDI的信號頻率較高,對于傳輸線纜及連接有一定要求。
      上海視弘已于2013年推出HD-SDI芯片解決方案,包括單路HD-SDI發送芯片,MV1100系列,單路HD-SDI接收芯片MV1201,四路HD-SDI接收芯片MV4101。目前上海視弘的HD-SDI芯片已在市場上得到了廣泛的認可,包括大陸、臺灣、韓國等地,很多安防設備廠商均已推出或量產了使用以上芯片的攝像機、DVR等方案及產品。
    [page]  HD-MSDI
      對于相同規格的同軸電纜,信號的衰減常數隨頻率的增加而增加,信號的傳輸距離會隨頻率的增加而縮短;如果選用高性能的同軸電纜,可以減少高頻信號的衰減,但是同時也將大幅增加系統成本。
      在高清視頻監控系統中,HD-SDI在畫質及響應時間上有先天的優勢,而傳輸距離與系統成本是兩個短板。如果可以延長傳輸距離,則可以擴大HD-SDI高清監控系統的應用范圍,擴展系統的適用性;同時,若能夠降低HD-SDI高清監控系統對線纜規格的需求,則可以降低高清監控系統總體工程成本,也使未來在現有模擬視頻監控系統布線基礎上直接升級為高清提供可能性。
      基于以上問題,上海視弘在現有HD-SDI單路發送芯片MV1100和四路接收芯片MV4101產品的基礎上,開發出新一代Long Reach SDI(HD-MSDI)收發芯片MV1200、MV4201。HD-MSDI加入了硬件壓縮技術,可以將1080P、720P視頻流經過無損壓縮后進行傳輸,同時引入前向糾錯編碼,降低了對于同軸電纜規格的要求,大大的提高了信號傳輸距離,為HD-SDI高清視頻監控的發展提供了廣闊空間。
      以下我們將簡單介紹一下新一代HD-MSDI收發系統。
      1. HD-MSDI收發系統框圖


      2. HD-MSDI收發系統相關技術
      兼容原有HD-SDI標準,增加無損壓縮傳輸方式HD-MSDI,使用VC-2(DiracPro video codecs)編碼,降低了信號傳輸帶寬,同時支持前向糾錯(FEC)功能,進一步保證了信號的可靠傳輸。
      VC-2(DiracPro video codecs): Dirac是由BBC采用開放模式開發的一種食品壓縮系統,采用小波變換和算術編碼等現代技術,實現了先進的壓縮性能。Dirac Pro是Dirac標準的子集,僅針對I幀進行壓縮處理,其優勢在于低功耗、低延時,適合應用于高碼率的高清圖像處理。
      前向糾錯(FEC):是一種數據編碼技術,傳輸中檢錯由接收方進行驗證,在FEC方式中,接收端不但能發現差錯,而且能確定二進制碼元發生錯誤的位置,從而加以糾正。FEC方式使用糾錯碼,發現錯誤無須通知發送方重發。


      前向糾錯(FEC)
      3. HD-MSDI收發系統性能指標
      如下圖所示,同樣的130米75-3同軸電纜,對于1.5G頻率信號的衰減是比500M頻率信號的衰減大20dB以上。所以,使用500M帶寬,可以實現更遠的傳說距離。


      使用HD-MSDI技術,信號帶寬最高可以降低5倍以上,信號頻率降至270MHz,使用SYV75-3 128編同軸電纜在不加中繼設備的情況,可以實現250米的長距離傳輸。如果配合相應的中繼設備,傳輸距離還可以大大延長。
      上海視弘新一代HD-SDI/HD-MSDI收發芯片MV1200、MV4201,兼容HD-SDI標準,在保持了傳統HD-SDI的高畫質、實時性、易用性等優勢的同時,解決了傳統HD-SDI傳輸距離有限,線纜成本無法進一步降低等問題。上海視弘將攜手各SDI高清視頻監控相關廠商,共同推動高清視頻監控市場的發展,加速視頻監控的高清化,提高SDI監控系統在高清視頻監控市場的份額。

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