高清視頻傳輸方案-HDCVI技術(shù)解析

　　什么是HDCVI?

　　2012年11月，浙江大華技術(shù)股份有限公司發(fā)布了具有自主知識產(chǎn)權的同軸高清傳輸接口技術(shù)HDCVI。HDCVI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。相比較HD-SDI子系統在實(shí)際應用中對傳輸介質(zhì)的高要求，HDCVI可以適應長(cháng)距離、低成本的傳輸介質(zhì)以及復雜的部署場(chǎng)合。

　　HDCVI在調制方面采用基帶調制與正交調幅調制技術(shù)，將視頻調制為同軸百萬(wàn)高清電信號再進(jìn)行傳輸，也因此得名HDCVI，即高清復合視頻接口。該技術(shù)避免CVBS的色度串擾現象，將亮度和色度信號進(jìn)行徹底分離，進(jìn)一步提升畫(huà)面品質(zhì)。

　　HDCVI包括1920H和1280H兩種規范，兼容標準的1080P和720P的分辨率，并使用針對性的自動(dòng)信號補償專(zhuān)利技術(shù)，保證長(cháng)距離傳輸下極低的信號畸變。HDCVI技術(shù)同樣采用同軸百萬(wàn)高清攝像機加DVR的系統組合，以DVR作為節點(diǎn)設備，配合攝像機采用星型拓撲部署，攝像機與DVR間使用同軸線(xiàn)纜點(diǎn)對點(diǎn)傳輸。根據傳輸線(xiàn)纜，在500米點(diǎn)對點(diǎn)傳輸距離以?xún)瓤梢允褂?5-3、75-5等同軸線(xiàn)纜傳輸，超過(guò)500米傳輸距離可以使用75-5等級以上的同軸線(xiàn)纜傳輸。點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸線(xiàn)纜中途可以使用連接器或是焊接接駁。實(shí)際施工階段，HDCVI產(chǎn)品安裝、布線(xiàn)、接線(xiàn)與模擬標清產(chǎn)品的施工完全一致，其在戶(hù)外、室內施工均無(wú)特殊要求，對外界有較強的抗干擾能力。

　　為了實(shí)現多信號共纜傳輸，HDCVI在消隱區中同時(shí)嵌入了音頻信號與雙向數據通信信號。音頻信號復合于行消隱中，以增加與視頻信號的同步性，并通過(guò)自動(dòng)補償技術(shù)，最高支持44.1kHz采樣率。正向和反向數據信道復合于幀消隱中，通過(guò)雙向傳輸控制信號，實(shí)現接收端和發(fā)送端之間傳輸信息，支持如相機變焦、云臺轉動(dòng)、實(shí)時(shí)報警等控制命令。其中正向發(fā)送數據由于發(fā)送時(shí)刻和電信號波特率可預測，且接收端具備高性能的自動(dòng)補償技術(shù)，可以支持較高的傳輸波特率。而反向發(fā)送數據由于存在阻抗匹配和信道傳輸不確定性的影響因素，信號頻率較低且每次發(fā)送的數據量有限，因此支持的波特率較低。當然，反向信道也采用了自動(dòng)補償技術(shù)，對電信號的遠距離傳輸信號進(jìn)行一定的恢復。

　　因此HDCVI是一種低成本、長(cháng)距離、無(wú)延時(shí)、高效率、抗干擾且易實(shí)施的百萬(wàn)像素級高清視頻傳輸技術(shù)。

　　HDCVI實(shí)現的載體--HDCVI芯片

　　2013年8月浙江大華技術(shù)股份有限公司正式推出基于HDCVI技術(shù)的芯片解決方案。本次推出的芯片解決方案分為發(fā)送芯片(TX)和接收芯片(RX)兩部分，分別應用于前端HDCVI同軸百萬(wàn)高清攝像機和后端HDCVI同軸百萬(wàn)高清DVR，也可擴展至中間的光端機，分配器及矩陣等設備。

　　從應用框圖看，RX芯片和現有的模擬DVR中所使用的視頻AD芯片的接口完全一致，因此在整機方案上可以無(wú)縫對接傳統模擬DVR。內置的均衡器使DVR端可接收500米長(cháng)距離傳輸的高清視頻信號。

　　所以TX和RX芯片的發(fā)布可以讓整機廠(chǎng)商在原有攝像機和DVR方案上做非常小的修改就可以實(shí)現HDCVI方案，必將加速高清視頻監控的普及。

　　HDCVI的優(yōu)勢

　　根據HDCVI的技術(shù)特點(diǎn)和性能，對比HD-SDI技術(shù)，HDCVI在同軸電纜傳輸高清視頻領(lǐng)域非常具有競爭優(yōu)勢。首先，HDCVI與HD-SDI兩種傳輸技術(shù)都可以傳輸720P和1080P有效分辨率的高清視頻，但在傳輸距離上HDCVI具備明顯的天生優(yōu)勢。HD-SDI目前在傳輸介質(zhì)較好的環(huán)境下只能傳輸100米。HDCVI目前在使用75-3的線(xiàn)纜時(shí)，可以至少傳輸500米，且極低信號畸變;使用75-5或是更好的線(xiàn)纜時(shí)，傳輸距離可以進(jìn)一步延升，同時(shí)也能保證傳輸視頻的質(zhì)量。其二，HD-SDI抗干擾能力較差，尤其是存在高頻輻射的環(huán)境，比如手機、無(wú)線(xiàn)路由器等。較強的高頻無(wú)線(xiàn)電磁輻射對HD-SDI的干擾，導致視頻數據出現高的誤碼率，表現為圖像異常、花屏、無(wú)法鎖定等。HDCVI采用低頻同軸高清調制技術(shù)，從技術(shù)原理的本質(zhì)上就避免了高頻無(wú)線(xiàn)電磁輻射的干擾，即便是在強干擾源環(huán)境下，HDCVI依然能夠保證高質(zhì)量的圖像傳輸。其三，HD-SDI在實(shí)際施工中，對于布線(xiàn)環(huán)境選擇、施工方式都有嚴格的要求，主要表現為對于安裝的線(xiàn)纜質(zhì)量高要求;不允許中途接駁的要求;連接端子的焊接質(zhì)量要求;安裝路徑低輻射要求等。這些都對施工人員素質(zhì)、施工成本、安裝和維護的復雜度、線(xiàn)路走線(xiàn)設計提出很高的要求。HDCVI技術(shù)沿襲模擬標清的施工要求和走線(xiàn)規范，普通弱電施工人員就可以快速部署高清監控子系統。

　　HDCVI與主流的網(wǎng)絡(luò )高清攝像機比較，HDCVI同樣表現出安防行業(yè)應用的優(yōu)勢。首先HDCVI采用點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，保證信號傳輸的可靠性。IPC采用以太網(wǎng)傳輸技術(shù)，傳輸路徑經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò )路由、交換等，存在網(wǎng)絡(luò )抖動(dòng)、丟包等風(fēng)險。為了適應網(wǎng)絡(luò )環(huán)境保證視頻的流暢性，往往采取視頻緩沖技術(shù)，目前較好的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境點(diǎn)對點(diǎn)傳能保證控制在300ms以?xún)?，在網(wǎng)絡(luò )較差的環(huán)境下，延時(shí)現象更為嚴重。HDCVI技術(shù)在點(diǎn)對點(diǎn)傳輸過(guò)程中不存在延時(shí)，高清視頻源從攝像機到后端設備預覽過(guò)程沒(méi)有經(jīng)過(guò)編碼解碼，圖像完全保持原始效果，提供用戶(hù)更完美的視覺(jué)效果。其二，目前的模擬標清設備的升級換代也可以無(wú)縫切換到HDCVI的產(chǎn)品，通過(guò)更換攝像機和DVR即可實(shí)現全面高清監控的需求。模擬標清設備的施工、部署方式是最為廣泛采用，是工程商、施工人員目前在安防工程建設里主要采用的系統，HDCVI技術(shù)沿襲模擬標清的傳輸方式，在施工和部署上最容易被廣大用戶(hù)接受并快速開(kāi)展實(shí)施。相比IPC的施工，類(lèi)似IT建設，對施工人員、拓撲設計、流量設計、節點(diǎn)設備選型都有較高要求。其三，HDCVI系統的使用方式與標清系統完全一致，同軸百萬(wàn)像素高清攝像機加DVR部署系統設備間即插即用，以DVR交互操作為主。相比IPC的使用，往往需要對攝像機進(jìn)行設置、初始化操作等，此外還存在網(wǎng)絡(luò )協(xié)議兼容性問(wèn)題導致的通信或配置異常風(fēng)險。即便是Onvif等標準化協(xié)議的應用，IPC加NVR系統的推廣，其易用程度仍無(wú)法與模擬系統相媲美。

　　此外，由于HDCVI使用多信號共纜傳輸技術(shù)，使用一條同軸電纜視頻完成傳視頻和音頻信號和雙向數據傳輸，實(shí)現音視頻同步傳輸以及反向發(fā)送控制信號，如云臺轉動(dòng)、變倍控制等，進(jìn)一步降低了施工安裝的復雜程度。

　　更為重要的是，由于HDCVI技術(shù)不僅兼顧實(shí)用價(jià)值，適應長(cháng)距離、無(wú)延時(shí)、強干擾的傳輸方式以及復雜的部署場(chǎng)合，更具有低成本、高性?xún)r(jià)比的競爭優(yōu)勢?；贖DCVI技術(shù)的高清視頻監控系統將保持與原模擬標清系統相當的成本，以同等的系統成本，體驗到高清監控的魅力。

　　系統解決方案

　　HDCVI高清解決方案，主要采用HDCVI技術(shù)的DVR和同軸百萬(wàn)高清攝像機組成基礎子系統。以DVR、NVS作為匯聚的節點(diǎn)設備，配合同軸百萬(wàn)高清攝像機采用星型拓撲部署。HDCVI技術(shù)的視頻監控系統不僅在使用方式和安裝方式上與模擬標清攝像機系統保持一致，用戶(hù)操作也擁有同樣的交互體驗，傳輸介質(zhì)更可以直接沿用標清系統中的同軸電纜、連接器等。施工部署人員無(wú)需額外學(xué)習大量專(zhuān)業(yè)的裝配知識，對于線(xiàn)纜品質(zhì)、連接工藝也均無(wú)特殊要求，完全繼承了模擬標清系統的各項優(yōu)點(diǎn)。新建工程在部署時(shí)不存在需要新培訓的過(guò)程，改建工程可輕松實(shí)現基于原有系統的平滑過(guò)渡、無(wú)縫升級。

　　HDCVI技術(shù)的產(chǎn)品對于用戶(hù)而言，根據監控場(chǎng)景選擇合適的攝像機;根據監控點(diǎn)數量選擇足夠接入通道的DVR;根據預定的錄像時(shí)間選擇合適容量的硬盤(pán)，便可以搭建高清監控系統。整個(gè)選型過(guò)程以及后續的安裝、調試工作與傳統標清時(shí)代的模擬監控系統幾乎一致。唯一的區別在于硬盤(pán)容量的選取，考慮到高清視頻監控時(shí)，視頻碼流較D1明顯增大。以1280H格式的同軸百萬(wàn)高清監控系統為例，每一路產(chǎn)生相當于720P的編碼數據，是D1時(shí)代的2倍以上，在選取硬盤(pán)時(shí)，就需要采用同等倍數的硬盤(pán)容量。

　　HDCVI技術(shù)可以傳輸500米的高清視頻信號，要求在設計系統時(shí)，攝像機與DVR之間的距離應不大于這個(gè)范圍。在這個(gè)覆蓋范圍內，非常適合16路及以下的視頻監控點(diǎn)的典型應用。在超過(guò)HDCVI傳輸范圍的應用模型下，建議使用多臺DVR組網(wǎng)方式搭建的典型應用，其中每臺DVR覆蓋有效距離內的監控點(diǎn)，且盡量平均每臺DVR的接入數量。

　　HDCVI新增的功能也給同軸百萬(wàn)高清系統帶來(lái)新的特性，表現在音頻、報警器等輔助視頻監控設備的部署方案。距離攝像機較近，離DVR較遠的音頻監控設備、報警器，可以就近連接到攝像機上，利用HDCVI技術(shù)通過(guò)同軸電纜發(fā)送到DVR上，從而簡(jiǎn)化施工部署方案。

　　技術(shù)發(fā)展趨勢

　　HDCVI傳輸技術(shù)目前已實(shí)現全功能應用，基于HDCVI技術(shù)的產(chǎn)品需要更廣泛應用，通過(guò)體驗技術(shù)已有優(yōu)勢和功能特性，進(jìn)一步探索挖掘技術(shù)提升的需求。作為新興的技術(shù)，在滿(mǎn)足廠(chǎng)商和用戶(hù)的好奇心外，更需要在實(shí)踐中得到用戶(hù)的認可。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)化的快速推進(jìn)，這項新技術(shù)必將成長(cháng)壯大，有望成為安防行業(yè)的高清視頻傳輸標準之一。

　　HDCVI技術(shù)的普及應用離不開(kāi)產(chǎn)品的多樣性和系統的完備性，作為新生的技術(shù)標準，需要廠(chǎng)家通過(guò)不懈努力，研發(fā)更多具有競爭力的產(chǎn)品。以系統化應用和極高的性?xún)r(jià)比，加速百萬(wàn)像素級高清視頻監控的普及進(jìn)度，完成模擬監控產(chǎn)業(yè)的結構化升級。

　　結語(yǔ)

　　在高清監控的發(fā)展趨勢下，HDCVI高清監控解決方案是模擬監控系統升級的最佳選擇。面對高清網(wǎng)絡(luò )監控系統和HD-SDI監控系統的競爭，HDCVI技術(shù)將以更低的成本和貼近安防應用的優(yōu)勢，成為高清監控市場(chǎng)的一個(gè)重要成員。隨著(zhù)更多廠(chǎng)商的參與、新技術(shù)的提升與配套產(chǎn)品的完善，將推動(dòng)技術(shù)和市場(chǎng)生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展，加快安防行業(yè)全面轉向高清監控。