‧ 高清影像傳輸方案- HDCVI 技術解析

來源：投影時代

2012年11月，中國浙江大華技術股份有限公司，發佈了具有自主智慧財產權的同軸高清傳輸介面技術HDCVI。HDCVI技術是一種基於已有SYV75-3或SYV75-5同軸電纜的高清影像傳輸方法，能夠在低成本和較低品質的同軸電纜上，實現超長距離高清視訊訊號的可靠傳輸。

相比較HD-SDI子系統在實際應用中對傳輸介質的高要求，HDCVI可以適應長距離、低成本的傳輸介質以及複雜的部署場合。

HDCVI在調製方面採用基帶調變，與正交調幅調製技術，將影像調變為同軸百萬高清電信號再進行傳輸，也因此得名HDCVI，即高清複合影像介面。該技術避免CVBS的色度串擾現象，將亮度和色度信號進行徹底分離，進一步提升畫面品質。

HDCVI包括1920H和1280H兩種規範，相容標準的1080P和720P的解析度，並使用針對性的自動信號補償專利技術，保證長距離傳輸下極低的信號畸變。HDCVI技術同樣採用同軸百萬高清攝影機加DVR的系統組合，以DVR作為節點設備，配合攝影機採用星型拓撲部署，攝影機與DVR間使用同軸線纜點對點傳輸。

根據傳輸線纜，在500米點對點傳輸距離以內可以使用75-3、75-5等同軸線纜傳輸，超過500米傳輸距離可以使用75-5等級以上的同軸線纜傳輸。點對點的傳輸線纜中途，可以使用連接器或是焊接接駁。實際施工階段，HDCVI產品安裝、佈線、接線，與類比標清產品的施工完全一致，其在戶外、室內施工均無特殊要求，對外界有較強的抗干擾能力。

為了實現多信號共纜傳輸，HDCVI在消隱區中，同時嵌入了音訊信號，與雙向資料通信信號。音訊信號複合於行消隱中，以增加與視訊訊號的同步性，並通過自動補償技術，最高支援44.1kHz取樣速率。

正向和反向資料通道複合於幀消隱中，通過雙向傳輸控制信號，實現接收端和發送端之間傳輸資訊，支援如相機變焦、雲台轉動、即時報警等控制命令。其中正向發送資料由於發送時刻，和電信號串列傳輸速率可預測，且接收端具備高性能的自動補償技術，可以支援較高的傳輸串列傳輸速率。

而反向發送資料，由於存在阻抗匹配和通道傳輸不確定性的影響因素，信號頻率較低，且每次發送的資料量有限，因此支援的串列傳輸速率較低。當然，反向通道也採用了自動補償技術，對電信號的遠距離傳輸信號進行一定的恢復。

因此HDCVI是一種低成本、長距離、無延時、高效率、抗干擾，且易實施的百萬像素級高清影像傳輸技術。

HDCVI實現的載體--HDCVI晶片

2013年8月浙江大華技術股份有限公司，正式推出基於HDCVI技術的晶片解決方案。本次推出的晶片解決方案，分為發送晶片（TX）和接收晶片(RX)兩部分，分別應用於前端HDCVI同軸百萬高清攝影機，和後端HDCVI同軸百萬高清DVR，也可擴展至中間的光纖傳輸器，分配器及矩陣等設備。

圖1所示為HDCVI發送晶片（TX）典型應用圖。TX晶片在資料介面上，採用BT1120/BT656數位視訊介面、I2S音訊介面、I2C配置介面，標準的資料和配置介面，使TX晶片可以適配市場上各種信號的ISP晶片和音訊晶片，使HDCVI同軸百萬高清攝影機的整機方案非常靈活。同軸輸出方面TX晶片除了支援HDCVI格式外還相容傳統CVBS格式。在解析度和幀率方面TX晶片支援HDCVI協定的所有解析度和幀率: 1280H@25fps/30fps/50fps/60fps和1920H@25fps/30fps。

圖1 HDCVI發送晶片（TX）應用圖

從應用框圖上看，採用TX晶片的同軸百萬高清攝影機方案非常簡潔，而且TX晶片採用MQFN封裝技術晶片尺寸非常小，適合各種型號的攝影機。

圖2所示為HDCVI接收晶片（RX）典型應用圖。支援4路HDCVI類比高清輸入和4路數位視訊輸出；支援HDCVI協定的所有制式和解析度；支援I2S音訊輸出和多片音訊級聯輸出；支援I2C配置介面 ；支援類比影像輸入通道，和數位輸出通道的靈活映射；各通道制式獨立；支援支援亮度、對比度、銳度、色調、飽和度等影視訊參數可配置；支援雙向控制信號傳輸；各通道內置獨立的等化器。

圖2 HDCVI接收晶片（RX）應用圖

從應用框圖看，RX晶片和現有的類比DVR中，所使用的影像AD晶片的介面完全一致，因此在整機方案上，可以無縫對接傳統類比DVR。內置的等化器使DVR端可接收500米長距離傳輸的高清視訊訊號。

所以TX和RX晶片的發佈，可以讓整機廠商在原有攝影機和DVR方案上，做非常小的修改就可以實現HDCVI方案，必將加速高清影像監控的普及。

HDCVI的優勢

根據HDCVI的技術特點和性能，對比HD-SDI技術，HDCVI在同軸電纜傳輸高清影像領域，非常具有競爭優勢。

首先，HDCVI與HD-SDI兩種傳輸技術，都可以傳輸720P和1080P有效解析度的高清影像，但在傳輸距離上HDCVI具備明顯的天生優勢。

HD-SDI目前在傳輸介質較好的環境下，只能傳輸100米。HDCVI目前在使用75-3的纜線時，可以至少傳輸500米，且極低信號畸變；使用75-5或是更好的線纜時，傳輸距離可以進一步延升，同時也能保證傳輸影像的品質。

其二，HD-SDI抗干擾能力較差，尤其是存在高頻輻射的環境，比如手機、無線路由器等。較強的高頻無線電磁輻射對HD-SDI的干擾，導致影像資料出現高的誤碼率，表現為圖像異常、雪花、無法鎖定等。

HDCVI採用低頻同軸高清調製技術，從技術原理的本質上，就避免了高頻無線電磁輻射的干擾，即便是在強干擾源環境下，HDCVI依然能夠保證高品質的圖像傳輸。

其三，HD-SDI在實際施工中，對於佈線環境選擇、施工方式都有嚴格的要求，主要表現為對於安裝的纜線品質高要求；不允許中途接駁的要求；連接端子的焊接品質要求；安裝路徑低輻射要求等。

這些都對施工人員素質、施工成本、安裝和維護的複雜度、線路走線設計提出很高的要求。HDCVI技術沿襲類比標清的施工要求和走線規範，普通弱電施工人員就可以快速部署高清監控子系統。

HDCVI與主流的網路高清攝影機比較，HDCVI同樣表現出安防行業應用的優勢。首先HDCVI採用點對點傳輸，保證信號傳輸的可靠性。IP Camera採用乙太網傳輸技術，傳輸路徑經過網路路由、交換等，存在網路抖動、丟包等風險。

為了適應網路環境，保證影像的流暢性，往往採取影像緩衝技術，目前較好的網路環境，點對點傳能保證控制在300ms以內，在網路較差的環境下，延時現象更為嚴重。

HDCVI技術在點對點傳輸過程中不存在延時，高清影像源從攝影機到後端設備，預覽過程沒有經過編碼解碼，圖像完全保持原始效果，提供使用者更完美的視覺效果。

其二，目前的類比標清設備的升級換代，也可以無縫切換到HDCVI的產品，通過更換攝影機和DVR，即可實現全面高清監控的需求。類比標清設備的施工、部署方式是最為廣泛採用，是工程商、施工人員，目前在安防工程建設裡主要採用的系統，HDCVI技術沿襲類比標清的傳輸方式，在施工和部署上最容易被廣大用戶接受並快速開展實施。

相比IP Camera的施工，類似IT建設，對施工人員、拓撲設計、流量設計、節點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，同軸百萬像素高清攝影機，加DVR部署系統設備間隨插即用，以DVR交互操作為主。相比IP Camera的使用，往往需要對攝影機進行設置、初始化操作等，此外還存在網路通訊協定相容性問題，導致的通信或配置異常風險。即便是Onvif等標準化協定的應用，IP Camera加NVR系統的推廣，其易用程度，仍無法與類比系統相媲美。

此外，由於HDCVI使用多信號共纜傳輸技術，使用一條同軸電纜，完成傳影像和音訊信號和雙向資料傳輸，實現影音同步傳輸，以及反向發送控制信號，如雲台轉動、變倍控制等，進一步降低了施工安裝的複雜程度。

更為重要的是，由於HDCVI技術不僅兼顧實用價值，適應長距離、無延時、強干擾的傳輸方式，以及複雜的部署場合，更具有低成本、高性價比的競爭優勢。基於HDCVI技術的高清影像監控系統，將保持與原類比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。 

表1：常見的監控技術對比

系統解決方案

HDCVI高清解決方案，主要採用HDCVI技術的DVR，和同軸百萬高清攝影機組成基礎子系統。以DVR、NVS作為彙聚的節點設備，配合同軸百萬高清攝影機，採用星型拓撲部署。HDCVI技術的影像監控系統，不僅在使用方式和安裝方式上，與類比標清攝影機系統保持一致，使用者操作也擁有同樣的交互體驗，傳輸介質更可以直接沿用標清系統中的同軸電纜、連接器等。施工部署人員無需額外學習大量專業的裝配知識，對於線纜品質、連接技術也均無特殊要求，完全繼承了類比標清系統的各項優點。新建工程在部署時不存在需要新培訓的過程，改建工程可輕鬆實現基於原有系統的平滑過渡、無縫升級。

HDCVI技術的產品對於使用者而言，根據監控場景選擇合適的攝影機；根據監控點數量，選擇足夠接入通道的DVR；根據預定的錄影時間選擇合適容量的硬碟，便可以搭建高清監控系統。整個選型過程以及後續的安裝、調試工作，與傳統標清時代的類比監控系統幾乎一致。

唯一的區別在於硬碟容量的選取，考慮到高清影像監控時，影像碼流較D1明顯增大。以1280H格式的同軸百萬高清監控系統為例，每一路產生相當於720P的編碼資料，是D1時代的2倍以上，在選取硬碟時，就需要採用同等倍數的硬碟容量。

HDCVI技術可以傳輸500米的高清視訊訊號，要求在設計系統時，攝影機與DVR之間的距離應不大於這個範圍。在這個覆蓋範圍內，非常適合16路及以下的影像監控點的典型應用。在超過HDCVI傳輸範圍的應用模型下，建議使用多台DVR組網方式搭建的典型應用，其中每台DVR覆蓋有效距離內的監控點，且儘量平均每台DVR的接入數量。

HDCVI新增的功能也給同軸百萬高清系統帶來新的特性，表現在音訊、報警器等輔助影像監控設備的部署方案。距離攝影機較近，離DVR較遠的音訊監控設備、報警器，可以就近連接到攝影機上，利用HDCVI技術通過同軸電纜發送到DVR上，從而簡化施工部署方案。

技術發展趨勢

HDCVI傳輸技術目前已實現全功能應用，基於HDCVI技術的產品需要更廣泛應用，通過體驗技術，已有優勢和功能特性，進一步探索挖掘技術提升的需求。作為新興的技術，在滿足廠商和用戶的好奇心外，更需要在實踐中得到使用者的認可。經過市場化的快速推進，這項新技術必將成長壯大，有望成為安防行業的高清影像傳輸標準之一。

HDCVI技術的普及應用，離不開產品的多樣性和系統的完備性，作為新生的技術標準，需要廠家通過不懈努力，研發更多具有競爭力的產品。以系統化應用和極高的性價比，加速百萬像素級高清影像監控的普及進度，完成類比監控產業的結構化升級。

結語

在高清監控的發展趨勢下，HDCVI高清監控解決方案是類比監控系統升級的最佳選擇。面對高清網路監控系統和HD-SDI監控系統的競爭，HDCVI技術將以更低的成本和貼近安防應用的優勢，成為高清監控市場的一個重要成員。

隨著更多廠商的參與、新技術的提升與配套產品的完善，將推動技術和市場生態環境良性發展，加快安防行業全面轉向高清監控。

【3S Market】以上文章僅做資訊分享，不代表推薦之意。廠商與使用者對於採用何種類型之監控系統，建議應依使用環境之需求，徵詢專業業者的看法，再做選擇。