IP/HD-SDI高清高速球的應用與發展分析

文｜杭州?？低晹底旨夹g股份有限公司 田振華

IP/HD-SDI高清高速球的應用與發展分析

文｜杭州?？低晹底旨夹g股份有限公司 田振華

當今安防行業的發展趨勢主要為高清、智能和系統集成，高清是目前業內最為熱門的話題。實現全面高清有三種解決方案：模擬高線、網絡高清、數字高清。提升清晰度最為關鍵的是提升視頻采集設備采集信號清晰度。在球機應用領域，IP高清高速球機和HD-SDI高清高速球機已經相繼在市場上嶄露頭角，本文將主要對IP/HDSDI高清高速球的發展和應用進行分析。

1 發展現狀

球機主要由機芯、云臺、硬件電路、結構等幾大部件構成。IP/HD-SDI高清高速球機都選用高清數字機芯完成圖像采集，采用相同的云臺傳動機制完成PTZ控制，具有相同的結構。兩者最大的區別在于硬件電路：IP高清高速球機對機芯采集的高清信號進行編碼壓縮后，輸出IP數據包，通過以太網傳輸；HD-SDI高清高速球機則是對機芯采集的高清信號進行格式封裝后，輸出未經壓縮處理的原始數據，通過HD-SDI線纜傳輸。所以從產品技術上來說，兩者的差異在于硬件電路不同；相對而言，兩者的技術瓶頸在于機芯功能。諸如如何獲得更好的圖像還原效果、如何在夜間獲得更好的低照度效果，如何提升圖像的清晰度等，無論對于IP高清高速球機還是HD-SDI高清高速球機，都是需要破解的難題。

2 制約應用和普及的因素

2.1 IP高清高速球的優劣勢

目前市場上的高清高速球機可謂是百家爭鳴，IP高清高速球機不僅類型豐富，而且是用戶、工程商及廠商最為青睞的高清球機之一。

IP高清高速球機的優勢在于：

◆ 能提供720p及以上的高清視頻圖像，清晰度較傳統設備提升一倍以上；

◆ 基于聯網監控，能有效支撐大規模監控系統的組建；

◆ 支持通過可視化平臺管理軟件統一管理；

◆ 研制廠商眾多，各廠商的技術碰撞有利于產品的發展。

IP高清高速球機的缺點在于：

◆ 存在網絡信號傳輸延遲，包括編解碼延遲以及網絡交換設備轉發延遲的問題，尤其是在應用于復雜的網絡監控系統時，視頻預覽和控制延遲較大；

◆ 可能發生網絡信號丟包，即編碼后的網絡信號可能會因為網絡系統問題丟失數據包，因而存在丟失視頻數據的風險；

◆ 網絡傳輸數據不安全，尤其是在公網中傳輸視頻數據時，容易發生視頻數據被篡改，導致視頻數據被竊取的情況。

2.2 HD-SDI高清高速球的優劣勢

HD-SDI高清高速球機的優勢在于：

◆ 可基于同軸電纜傳輸信號，這意味著既有模擬監控系統能利用已有的線路完成高清改造，最大限度地節約成本；

◆ 產品操作與傳統CCTV產品相似，不像IP系統那樣需要管理維護人員具備一定的IT應用技能，對于傳統的CCTV安防從業人員來說沒有重新學習的成本；

◆ 傳輸非壓縮的高清信號，圖像還原效果比IP高清高速球機更好，視頻延時比IP高清高速球機更小，這也是促成用戶選擇HD-SDI高清高速球的關鍵因素。

HD-SDI高清高速球機的不足在于：

◆ 目前HD-SDI信號的最遠傳輸距離為100m，進行遠距離傳輸的成本較高；

◆ 使用HD-SDI設備組建大型監控系統，其成本較相同規模的IP監控系統高很多。

2.3 IP/HD-SDI高清高速球的應用情況

目前IP/HD-SDI高清高速球的應用情況是，IP高清高速球機的市場占比較高。綜合多方面數據分析發現，推動用戶選擇IP高清高速球機的主要因素有以下兩點：

◆ IP高清高速球機的成本比HD-SDI高清高速球機低；

◆ IP高清高速球機具備視頻采集和編碼功能，可直接進行數據存儲；HD-SDI球機僅完成視頻采集，系統在錄像之前需要進行編碼壓縮，于是又增加了編碼設備的成本。

可以說，對于常規監控項目來說，對成本的考慮往往使得用戶最終選用IP高清高速球機。

HD-SDI高清高速球機也有一定的市場占有率，選擇HD-SDI高清高速球機的用戶一般是行業用戶，主要出于對HD-SDI高清高速球機在圖像還原度和實時性上的優勢為IP高清高速球機所不可比擬的考慮。

3 未來發展趨勢

IP/HD-SDI高清高速球未來的發展，有三個共同的目標。

（1）高清化

雖然當前已經實現了高清監控，但是從顯示效果來看，現有的高清監控在分辨率、顯示效果、流暢度方面都存在不足。從分辨率來看，720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、1080i/1080p的分辨率是CIF分辨率的20倍——在同樣的顯示環境下，能還原更多細節；從顯示效果來看，高清監控既支持大屏顯示，又支持16∶9寬屏顯示，可以大幅優化用戶的觀看體驗；從流暢度來看，高清監控支持更高的幀率，例如720p和1080i/1080p都可以支持60幀/秒，其圖像流暢度比標清要高一倍——這些都是IP/HDSDI高清高速球未來發展的方向。

（2）標準化

隨著監控系統從模擬式走向數字式、從封閉式邁向網絡化，基于開放的標準以實現設備、系統間互聯互通的需求日益迫切。在網絡時代，投身于開放標準的建設，為用戶提供同時具備靈活性和可擴展性的安防系統，已經成為安防廠商角逐本土市場、實現全球化的不二選擇。作為網絡監控的重要產品，IP/HD-SDI高清高速球機的標準化已經成為必然。

繼ONVIF、PSIA之后，HDcctv聯盟也成立了，并與前兩者并立為當前網絡視頻監控市場的三大標準。這些聯盟組織的成立，都是基于在網絡時代推動監控標準實現統一的愿景。例如ONVIF，希望通過全球性的開放接口標準來推進網絡視頻在安防市場的應用——這一接口標準將確保不同廠商生產的網絡視頻產品具有互通性；成立于2008年8月的PSIA，即實體安防互通聯盟，目標是為實體安防系統的硬件和軟件平臺提供一種標準化的接口，使基于IP網絡的不同安防系統具有兼容性；而HDcctv聯盟（HDcctv Alliance）以芯片廠商和系統供貨商為主要創立者，主要針對高畫質監控系統（High Definition Surveillance Systems）開發新的標準，以期通過新標準，開發更容易建置、成本更低的網絡解決方案。

（3）強化夜間補光

高清球機與普通球機相比，相同尺寸感光芯片的像素點成倍數增加，這造成了高清球機感光點尺寸相應倍數的減少；所以在同等曝光的情況下，高清球機的低照度性能會比普通像素球機差很多。這意味著高清球機夜晚紅外補光的強度需求比普通像素紅外球機高得多。例如，130萬像素的1/3in高清CCD與43萬像素（480線數）的1/3in普通CCD相比，單位面積上的像素點是后者的3倍，前者像素點的感光性能則為后者的1/3——這就是高清球機夜晚監視效果差的根本原因。目前應用較多的解決方案是延長曝光時間以彌補低照度性能不好的缺陷，但這會帶來圖像易出現拖影的問題。因此要獲得理想的夜晚圖像效果，只能增強外界燈光。

針對不同距離的監控，高清球機有不同的補光方案配置：近距離選用角度廣的LED燈板來補光，可實現廣角監控，且成本較低；中遠距離由于需要的補光強度比較大、角度小，使用普通的LED燈很難達到所需的效果，所以選用方向性強、能量集中的激光紅外燈來進行補光。

除此以外，HD-SDI高清高速球機還有一項迫切的發展需要，即降低傳輸成本、增長傳輸距離。正如上文所述，HD-SDI技術目前的點對點傳輸距離局限為100m，這推高了遠距離傳輸的成本，很大程度上限制了HD-SDI高清高速球機的應用。目前相關設備廠家已經在研發新的傳輸方案，比如淺編碼技術。淺編碼技術的基本原理是在HDSDI球機端對HD-SDI信號進行MJPEG算法編碼，再通過同軸線纜進行傳輸——如此圖像質量損失不大，同時可將傳輸距離提升至300m左右。即使如此，HD-SDI技術也還需要進一步提升，這樣HD-SDI高清高速球機才能綜合傳輸成本、應用習慣、無損視頻顯示及操控無延時等多方面的優勢，被越來越多的CCTV從業人員接受。