‧ HD-SDI在安防視頻監控系統中的應用

來源:CPS中安網 作者:王金澤

隨著2011年的落幕，安防市場的陣營更加明確地分為類比標清與高清、網路標清與高清和數位高清，而數位高清衍生出的HD-SDI產品，在嚴冬過後的2012年勢必會成為整個安防市場的新寵兒。

　　 

SDI定義以及產品優勢

SDI定義
　　SDI是數位序列介面(serial digital interface)的首字母縮寫。序列介面是把資料字的各個bit，以及相應的資料，通過單一通道順序傳送的介面。可能很多人並不明白SDI究竟是什麼，拋去專業性參數資料不談，簡單來說，SDI技術是廣電技術的延續，而SDI監控技術也是廣電技術的衍生。

　　依照目前的SDI技術，SDI分為SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI。SD-SDI定義為標清數位信號；HD-SDI定義為高清數位信號；3G-SDI也同樣定義為高清數位信號。SD-SDI的傳輸速率為270Mbps；HD-SDI的傳輸速率為1.485Gbps；3G-SDI的傳輸速率為2.97 Gbps。而在我們監控領域應用最多的，也是最為主流的就是HD-SDI。

HD-SDI的產品優勢
　　在安防領域，高清產品的應用正如火如荼的進行。以ONVIF、PSIA為聯盟的網路高清和以HD-cctv為聯盟的數位高清，正在逐漸佔據未來的高清產品市場，而HD-SDI產品正以一個年輕運動員的姿態走上了安防市場的起跑線。

　　高清產品在目前市場上的百花爭豔，也預示著安防市場的高清爆發年鎖定在了2012年，而HD-SDI產品作為安防界的新寵兒，將會佔據市場的一定份額。通過安防市場多年的積澱，從最開始的類比監控到後來的網路監控，在網路監控的基礎上衍生出網路高清監控，而HD-SDI數位高清監控則是整個安防市場的未來發展。

　　HD-SDI產品處理的數位信號經過同軸纜線傳輸，產品的視頻界面為BNC接口，使用的傳輸線材就是我們工程中經常見到的視頻線，由於大多數使用者的習慣，很多工程商包括甲方習慣將HD-SDI數位高清叫成“類比高清”，實際上這種叫法是錯誤的。基於HD-SDI產品的自身特點，將其產品優勢匯總如下：
優勢一
　　由於設備採用BNC介面連接，也就是說我們在將已有的傳統類比框架系統，轉為高清監控系統的過程中，無需重新佈線，只需更換前端和後端部分，這將為工程節省巨大的時間成本和人力成本。

優勢二
　　產品易用性強。由於HD-SDI產品工程施工採用的系統框架，和類比監控系統框架相同，採用同軸纜線即可實現系統佈線，施工人員和系統操作人員無需訓練，更容易上手。

優勢三
　　非壓縮。HD-SDI不像IP監控是將視訊訊號經過壓縮，和打包後通過網路傳輸的，它是以未經壓縮的數位信號在同軸電纜上高速傳輸，原始圖像不會失真。

優勢四
　　高清即時。HD-SDI監控不受傳輸網路影響，不會有IP網路監控產生的圖像延遲問題，在有即時監控和高清要求的場合。

優勢五
　　設備利用率高。HD-SDI設備視頻輸出圖像的解析度為1920×1080，單位面積攝影機布點密度大幅下降。在監控場所提供更多細節上的處理，如看清人臉，看清車牌。

兩種HD-SDI產品系統方案架構設計
　　HD-SDI的產品特點即是整體相容，要實現真正的高清監控，必須從視頻源的採集、視訊訊號的處理、視訊訊號的傳輸、視頻的顯示流覽、錄影檔的重播等環節全面支持高清。對用戶而言，高清只有在包含了前端、傳輸、流覽、顯示、平臺、儲存等各個環節時才有意義。針對專案現場需求的特點，HD-SDI產品實際應用的系統拓撲一般分為小型以及中大型的。

　　小型HD-SDI系統滿足空間小，點位少的特點，實現即時高清監控預覽和儲存。針對小型監控系統，可以實現類比監控系統直接升級為HD-SDI高清監控系統，系統原有佈線在各設備間連接不超過100米，都可以實現產品替換。如圖1所示。
  

　　對於大型HD-SDI系統，由於前端監控點位元多，儲存資料量較大，故採用HD-SDI高清編碼器，對前端HD-SDI視訊訊號，壓縮為H.264網路信號存入IP SAN中。可能會有用戶產生疑問，為什麼HD-SDI最終還是通過網路壓縮了？

　　這樣的疑問可以通過拓撲圖得到答案：HD-SDI前端一路高清即時的視頻進入視頻分配器後，一路視頻分配到高清矩陣可以即時預覽，一路視頻分配到高清編碼器單獨用於儲存，這樣既保證了高清即時預覽，也保證了高清儲存。如圖2所示。

圖

　　根據上面提到的兩個高清解決方案，使用者可以根據實際專案中的應用來進行選擇。不難看出，整個方案的實施以及專案的建設，對於工程商來說難度並不大，設備的安裝與使用和類比監控系統完全一樣，前端球機可以使用鍵盤連接光端機，通過反向資料進行控制，系統的佈線和架構的多樣化選擇，都顯得遊刃有餘。不過針對HD-SDI數位高清系統，也會有一些硬性指標的要求：
接線方式
　　類比前端和HD-SDI前端最大的不同在於，類比前端一旦出現連接不好或介面虛焊，則會出現視訊訊號有橫紋，或抖動干擾，但視頻還可以觀看，而HD-SDI前端一旦出現連接不好，或介面虛焊視頻則會消失。類比視頻頻率呈波浪狀，而HD-SDI視頻頻率呈斷牙狀，一些工程施工習慣將視頻線的BNC頭和BNC座直接剪掉，這樣的操作方法對HD-SDI的視頻輸出有一個極大的衰減。

傳輸方式
　　系統佈線一般採用符合標準的視頻線即可。目前HD-SDI的最大傳輸距離為100米，傳輸距離大於100米後由於視頻的衰減直接導致視頻消失。遠距離傳輸時，方可採用光纖的方式進行傳輸，這樣既保證了視頻品質，也保證了視頻傳輸的穩定性。

轉換輸出
　　HD-SDI視頻通過轉換器轉為HDMI信號傳輸時，由於HDMI線材各有千秋，視訊訊號會受到不同層次的干擾，目前通過測試的最大距離為20米，但視訊訊號通過15米後就會有不同層次的衰減。

顯示方式
　　在HD-SDI高清方案中，會有不同品牌的視訊訊號放大器，來延伸信號傳輸距離，但由於前端不同品牌的視頻源，會出現相容性問題導致視訊訊號無法輸出。由於廣電級別的HD-SDI監視器價格昂貴，在實際監控項目中基本不會用到，而支援HDMI的高清電視會作為顯示裝置的首選，目前不同品牌的高清電視雖然支援HDMI信號輸入，但定義的視頻輸入參數不同，導致不同品牌的HD-SDI視頻源出現相容性問題，會提示“不支持此格式”。

　　上面4點提到的問題，會在HD-SDI專案的實施中形成制約，但前期做好專案調查和產品測試，也可以順利的推進高清產品。

　　2012年正向我們走來，多數廠家將2012年定義為“高清年”，都希望在2012年的安防市場中嶄露頭角，可最終誰是真正的贏家？哪些產品是真正未來的發展方向，目前還不得而知。但作為安防行業的一個新生力量，HD-SDI產品正以其出色的產品性能逐漸站穩監控市場的地盤。關注細節才能決定成敗，高清時代離我們已不遙遠。 

‧ 網路攝影機技術於2012 的趨勢與應用

 來源:安防監控網原創

　　【IT168 技術】網路攝影機的技術發展是推動網路監控的核心力量，要獲得滿意的聯網監控效果，這裡涉及到音視訊壓縮等攝影機的核心技術。網路攝影機的音視訊壓縮演算法，音視訊壓縮技術基於視音訊信號被數位化採樣後，的統計特徵和人類感官特性，壓縮處理信號中的冗餘數據和感官不敏感的資訊，大幅度地減少網路傳輸和儲存的資料量。

網路攝影機技術趨勢

　　目前，主流的視訊壓縮演算法主要基於混合編碼框架，通過運動估計、空/頻域變換與量化、熵編碼等技術，壓縮視訊訊號在時域、空域和概率分佈上的冗餘資訊，獲得低頻寬和高品質的視頻圖像;各種音訊壓縮演算法則面向低頻寬語音、多聲道、高保真等不同應用需求採取多種壓縮策略，降低音訊碼率和提高保真程度。隨著網路化、數位化的發展，音視訊壓縮技術已成為現代安防監控產業的基石。

　　在IP攝影機中，音視頻編解碼是必不可少的處理環節。目前最先進的H.264視訊壓縮技術可以獲得100倍以上的壓縮比，使得原先資料率高達750Mbit/s的1080P、30fps高清視頻，能夠以較為理想的畫質在8Mbit/s甚至4Mbit/s的IP環境中傳輸，克服了IP攝影機產品普及應用時的關鍵瓶頸——傳輸與儲存頻寬消耗，極大地增加了產品的實用價值。

　　同時，面向音視頻資料壓縮的多碼流、數位浮水印、資訊加密等應用技術，也在很大程度上提高了產品的適用性、安全性，成為安防監控前端的重要組成部分。

　　目前在視頻監控系統中，視訊壓縮方式主要有JPEG、MPEG-4、H.264三種，每種壓縮方式有不同的特點，M-JPEG能獲得最高的單幅畫面品質，但壓縮效率較低，佔用頻寬最大;H.264可以獲得最高的壓縮比，對攝影機本身的處理平臺要求也最高。使用者可根據不同的產品定位配置不同的編碼方式。

h.264解壓縮流程。（資料來源：工研院）

　　比如：將較低碼流的H.264視訊壓縮格式的D1圖像傳向遠端給客戶進行即時的監看，同時將百萬畫素的H.264視訊壓縮格式即時圖像傳入儲存伺服器進行錄影，得益於H.264壓縮標準。

　　在同等資料量的情況下，相對於MPEG4標準，H.264壓縮後的容量只有MPEG4壓縮後的20%，這意味著相同的存儲容量H.264的存儲是MPEG4的5倍，這可以大大降低使用者的儲存成本，並且圖像的傳輸品質不會改變。

　　另外還可以在報警的時候傳輸百萬畫素的JPEG圖像，便於事後進行放大確認，尋找可疑對象等。