安防监控市场系统显示格式标准浅析

    安防监控市场中目前市场容量约为每年1亿路左右，其中传统模拟视频监控系统占据绝对多数市场份额，但是，高清化已经是大势所趋，目前市场中960H、HD-IPC、HD-CVI、HD-SDI等方案都是模拟监控高清化的方向。以上各种解决方案各有优劣，在高清化道路上的不同阶段及不同应用领域，各自发挥优势，一段时间内可能会存在并存发展，互为补充的局面。基于目前模拟监控设备的巨大市场保有量及监控行业的较高发展速度，高清监控市场的前景无疑是非常巨大的。 

    目前安防监控领域对于显示格式及分辨率使用了数字电视系统显示格式的标准定义。

    数字电视系统显示格式的标准，可以分为五种规格

    D1：480i格式(525i)：720×480(水平480线，隔行扫描)，和NTSC模拟电视清晰度相同，行频为15.25kHz，相当于我们所说的4CIF(720×576);

    D2：480P格式(525p)：720×480(水平480线，逐行扫描)，较D1隔行扫描要清晰不少，和逐行扫描DVD规格相同，行频为31.5kHz;

    D3：1080i格式(1125i)：1920×1080(水平1080线，隔行扫描)，高清放松采用最多的一种分辨率，分辨率为1920×1080i/60Hz，行频为33.75kHz;

    D4：720p格式(750p)：1280×720(水平720线，逐行扫描)，虽然分辨率较D3要低，但是因为逐行扫描，市面上更多人感觉相对于1080I(实际逐次540线)视觉效果更加清晰。分辨率为1280×720p/60Hz，行频为45kHz;

    D5：1080p格式(1125p)：1920×1080(水平1080线，逐行扫描)，分辨率为1920×1080P/60Hz,行频为67.5KHZ。

    模拟视频监控D1

    目前视频监控市场大为模拟监控摄像机，其分辨率仅为720×480，只能满足“看得见”的要求，但是完全无法达到目前不断提高的对于画质的需求，高清化是必然的选择。

    模拟视频监控960H

    960H对应的视频是960x576,相对于标清的720*576(D1)来说,960H只能属于准高清的分辨率。960H监控摄像机的推出一方面是延续了传统的模拟监控设计思路，延长了模拟

    监控生命的周期;第二个是出于市场用户对"高清"监控的渴望，以超高的性价比抢占市场优势。虽然960H有以上的优势，但是其分辨率仅介于D1与720P之间，画质提升效果有限。而且，960H模拟摄像机，仍无法避免颜色失真及易受干扰等问题，这些缺点限制了其发展空间，后续市场前景不容乐观。

    HD-IPC

    随着互联网技术的发展，网络通讯已融入了全球各个领域，包括国计民生、高新科技、传统消费等所有行业都在经历网络化的洗礼。网络视频监控系统也借此优势，在安防领域开拓了大片市场，其增长速度已超过模拟视频监控，大有取代传统模拟监控成为市场主流之势。网络摄像机是把图像进行M-JPEG/H.264编码压缩，通过网络利用TCP/IP协议，可以将1080P视频码流压缩至8M左右的带宽进行传输。网络视频监控系统，可以使用现有大量成熟网络传输设备，通过价格低廉的网线进行连接，在系统配套设施上具有一定优势。但是，由于网络摄像机需要对图像进行H.264编码压缩，其系统复杂性较高，同时会引入较大延时，局域网延时一般在200ms左右，做的比较好的可以做到150ms以内，广域网延时一般在2s左右。另外，网络摄像机的功耗相对较高，也是实际系统应用中需要考虑的因素。

    HD-CVI

    2012年11月份，HD-CVI高调高清亮相安防展，吸引了媒体关注。HDCVI是大华股份自主知识产权的同轴高清传输接口技术，是一种基于已有SYV75-3或SYV75-5同轴电缆的高清视频传输方法，能够在低成本和较低质量的同轴电缆上实现超长距离高清视频信号的可靠传输。HD-CVI究其根本，仍然是属于模拟传输，其发送端经过调制及高速DAC技术，将BT1120信号转换为复合视频信号，在接收端通过高速ADC及解调还原为数字视频信号。其信号转换过程为无损过程，但是在传输过程中容易受到线缆的影响，其最终效果还需经过市场进一步验证。

    HD-SDI

    从HDcctv联盟于2010年点火开始，HD-SDI成为视频监控制造的热点。一时之间，观念更新、研发的艰辛、杀出红海的期盼，在视频监控高清化的过程中交织而纠结。

    HDcctv联盟是一个非营利的工业协会，致力于发展、管理、推动HDCCTV(高清闭路电视)的技术规范。

    HD-SDI高清视频传输标准，是基于普通同轴电缆进行传输，以高速数字视频信号切换设备为核心的无损数字高清传输解决方案。

    HD-SDI是目前视频监控向高清化发展的一个理想的解决方案，可以通过单根同轴电缆传输720P及1080P等分辨率实时、高清视频流，其信号频率为1.5GHz甚至可达3GHz(3G-SDI)。HD-SDI的信号频率较高，对于传输线缆及连接有一定要求。

    上海视弘已于2013年推出HD-SDI芯片解决方案，包括单路HD-SDI发送芯片，MV1100系列，单路HD-SDI接收芯片MV1201，四路HD-SDI接收芯片MV4101。目前上海视弘的HD-SDI芯片已在市场上得到了广泛的认可，包括大陆、台湾、韩国等地，很多安防设备厂商均已推出或量产了使用以上芯片的摄像机、DVR等方案及产品。

    HD-MSDI

    对于相同规格的同轴电缆，信号的衰减常数随频率的增加而增加，信号的传输距离会随频率的增加而缩短;如果选用高性能的同轴电缆，可以减少高频信号的衰减，但是同时也将大幅增加系统成本。

    在高清视频监控系统中，HD-SDI在画质及响应时间上有先天的优势，而传输距离与系统成本是两个短板。如果可以延长传输距离，则可以扩大HD-SDI高清监控系统的应用范围，扩展系统的适用性;同时，若能够降低HD-SDI高清监控系统对线缆规格的需求，则可以降低高清监控系统总体工程成本，也使未来在现有模拟视频监控系统布线基础上直接升级为高清提供可能性。

    基于以上问题，上海视弘在现有HD-SDI单路发送芯片MV1100和四路接收芯片MV4101产品的基础上，开发出新一代LongReachSDI(HD-MSDI)收发芯片MV1200、MV4201。

HD-MSDI加入了硬件压缩技术，可以将1080P、720P视频流经过无损压缩后进行传输，同时引入前向纠错编码，降低了对于同轴电缆规格的要求，大大的提高了信号传输距离，为HD-SDI高清视频监控的发展提供了广阔空间。

    以下我们将简单介绍一下新一代HD-MSDI收发系统。

    1.HD-MSDI收发系统框图

    2.HD-MSDI收发系统相关技术兼容原有HD-SDI标准，增加无损压缩传输方式HD-MSDI，使用VC-2(DiracProvideocodecs)编码，降低了信号传输带宽，同时支持前向纠错(FEC)功能，进一步保证了信号的可靠传输。VC-2(DiracProvideocodecs)：Dirac是由BBC采用开放模式开发的一种食品压缩系统，采用小波变换和算术编码等现代技术，实现了先进的压缩性能。DiracPro是Dirac标准的子集，仅针对I帧进行压缩处理，其优势在于低功耗、低延时，适合应用于高码率的高清图像处理。

    前向纠错(FEC)：是一种数据编码技术，传输中检错由接收方进行验证，在FEC方式中，接收端不但能发现差错，而且能确定二进制码元发生错误的位置，从而加以纠正。FEC方式使用纠错码，发现错误无须通知发送方重发。

    前向纠错(FEC)

    3.HD-MSDI收发系统性能指标如下图所示，同样的130米75-3同轴电缆，对于1.5G频率信号的衰减是比500M频率信号的衰减大20dB以上。所以，使用500M带宽，可以实现更远的传说距离。

    使用HD-MSDI技术，信号带宽最高可以降低5倍以上，信号频率降至270MHz，使用SYV75-3128编同轴电缆在不加中继设备的情况，可以实现250米的长距离传输。如果配合相应的中继设备，传输距离还可以大大延长。

    上海视弘新一代HD-SDI/HD-MSDI收发芯片MV1200、MV4201，兼容HD-SDI标准，在保持了传统HD-SDI的高画质、实时性、易用性等优势的同时，解决了传统HD-SDI传输距离有限，线缆成本无法进一步降低等问题。上海视弘将携手各SDI高清视频监控相关厂商，共同推动高清视频监控市场的发展，加速视频监控的高清化，提高SDI监控系统在高清视频监控市场的份额。