安防監控系統標準 HD-SDI與HD-MSDI初探

安防監控市場(chǎng)中目前市場(chǎng)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(chǎng)份額，但是，高清化已經(jīng)是大勢所趨，目前市場(chǎng)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(yōu)劣，在高清化道路上的不同階段及不同應用領(lǐng)域，各自發(fā)揮優(yōu)勢，一段時(shí)間內可能會(huì )存在并存發(fā)展，互為補充的局面?；谀壳澳M監控設備的巨大市場(chǎng)保有量及監控行業(yè)的較高發(fā)展速度，高清監控市場(chǎng)的前景無(wú)疑是非常巨大的。

目前安防監控領(lǐng)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(xiàn)，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(shuō)的4CIF(720×576)；

D2：480P格式(525p)：720×480(水平480線(xiàn)，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(xiàn)，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(xiàn)，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(jué)相對于1080I(實(shí)際逐次540線(xiàn))視覺(jué)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(xiàn)，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(chǎng)大為模擬監控攝像機，其分辨率僅為720×480，只能滿(mǎn)足“看得見(jiàn)”的要求，但是完全無(wú)法達到目前不斷提高的對于畫(huà)質(zhì)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(lái)說(shuō)，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(cháng)了模擬監控生命的周期；第二個(gè)是出于市場(chǎng)用戶(hù)對"高清"監控的渴望，以超高的性?xún)r(jià)比搶占市場(chǎng)優(yōu)勢。

雖然960H有以上的優(yōu)勢，但是其分辨率僅介于D1與720P之間，畫(huà)質(zhì)提升效果有限。而且，960H模擬攝像機，仍無(wú)法避免顏色失真及易受干擾等問(wèn)題，這些缺點(diǎn)限制了其發(fā)展空間，后續市場(chǎng)前景不容樂(lè )觀(guān)。

HD-IPC

隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )通訊已融入了全球各個(gè)領(lǐng)域，包括國計民生、高新科技、傳統消費等所有行業(yè)都在經(jīng)歷網(wǎng)絡(luò )化的洗禮。網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統也借此優(yōu)勢，在安防領(lǐng)域開(kāi)拓了大片市場(chǎng)，其增長(cháng)速度已超過(guò)模擬視頻監控，大有取代傳統模擬監控成為市場(chǎng)主流之勢。網(wǎng)絡(luò )攝像機是把圖像進(jìn)行M-JPEG/H.264編碼壓縮，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )利用TCP/IP協(xié)議，可以將1080P視頻碼流壓縮至8M左右的帶寬進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統，可以使用現有大量成熟網(wǎng)絡(luò )傳輸設備，通過(guò)價(jià)格低廉的網(wǎng)線(xiàn)進(jìn)行連接，在系統配套設施上具有一定優(yōu)勢。但是，由于網(wǎng)絡(luò )攝像機需要對圖像進(jìn)行H.264編碼壓縮，其系統復雜性較高，同時(shí)會(huì )引入較大延時(shí)，局域網(wǎng)延時(shí)一般在200ms左右，做的比較好的可以做到150ms以?xún)?，廣域網(wǎng)延時(shí)一般在2s左右。另外，網(wǎng)絡(luò )攝像機的功耗相對較高，也是實(shí)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(guān)注。HDCVI是大華股份自主知識產(chǎn)權的同軸高清傳輸接口技術(shù)，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(zhì)量的同軸電纜上實(shí)現超長(cháng)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(fā)送端經(jīng)過(guò)調制及高速DAC技術(shù)，將BT1120信號轉換為復合視頻信號，在接收端通過(guò)高速ADC及解調還原為數字視頻信號。其信號轉換過(guò)程為無(wú)損過(guò)程，但是在傳輸過(guò)程中容易受到線(xiàn)纜的影響，其最終效果還需經(jīng)過(guò)市場(chǎng)進(jìn)一步驗證。

HD-SDI

從HDcctv聯(lián)盟于2010年點(diǎn)火開(kāi)始，HD-SDI成為視頻監控制造的熱點(diǎn)。一時(shí)之間，觀(guān)念更新、研發(fā)的艱辛、殺出紅海的期盼，在視頻監控高清化的過(guò)程中交織而糾結。HDcctv聯(lián)盟是一個(gè)非營(yíng)利的工業(yè)協(xié)會(huì )，致力于發(fā)展、管理、推動(dòng)HDCCTV(高清閉路電視)的技術(shù)規范。

HD-SDI高清視頻傳輸標準，是基于普通同軸電纜進(jìn)行傳輸，以高速數字視頻信號切換設備為核心的無(wú)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(fā)展的一個(gè)理想的解決方案，可以通過(guò)單根同軸電纜傳輸720P及1080P等分辨率實(shí)時(shí)、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(xiàn)纜及連接有一定要求。

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(huì )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(shí)也將大幅增加系統成本。

在高清視頻監控系統中，HD-SDI在畫(huà)質(zhì)及響應時(shí)間上有先天的優(yōu)勢，而傳輸距離與系統成本是兩個(gè)短板。如果可以延長(cháng)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(shí)，若能夠降低HD-SDI高清監控系統對線(xiàn)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(lái)在現有模擬視頻監控系統布線(xiàn)基礎上直接升級為高清提供可能性。

HD-MSDI收發(fā)系統相關(guān)技術(shù)

兼容原有HD-SDI標準，增加無(wú)損壓縮傳輸方式HD-MSDI，使用VC-2(DiracProvideocodecs)編碼，降低了信號傳輸帶寬，同時(shí)支持前向糾錯(FEC)功能，進(jìn)一步保證了信號的可靠傳輸。

VC-2(DiracProvideocodecs)：Dirac是由BBC采用開(kāi)放模式開(kāi)發(fā)的一種食品壓縮系統，采用小波變換和算術(shù)編碼等現代技術(shù)，實(shí)現了先進(jìn)的壓縮性能。

DiracPro是Dirac標準的子集，僅針對I幀進(jìn)行壓縮處理，其優(yōu)勢在于低功耗、低延時(shí)，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(shù)，傳輸中檢錯由接收方進(jìn)行驗證，在FEC方式中，接收端不但能發(fā)現差錯，而且能確定二進(jìn)制碼元發(fā)生錯誤的位置，從而加以糾正。FEC方式使用糾錯碼，發(fā)現錯誤無(wú)須通知發(fā)送方重發(fā)。

使用HD-MSDI技術(shù)，信號帶寬最高可以降低5倍以上，信號頻率降至270MHz，使用同軸電纜在不加中繼設備的情況，可以實(shí)現250米的長(cháng)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(cháng)。

新一代HD-SDI/HD-MSDI收發(fā)芯片，兼容HD-SDI標準，在保持了傳統HD-SDI的高畫(huà)質(zhì)、實(shí)時(shí)性、易用性等優(yōu)勢的同時(shí)，解決了傳統HD-SDI傳輸距離有限，線(xiàn)纜成本無(wú)法進(jìn)一步降低等問(wèn)題。上海視弘將攜手各SDI高清視頻監控相關(guān)廠(chǎng)商，共同推動(dòng)高清視頻監控市場(chǎng)的發(fā)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(chǎng)的份額。