HDCVI引領同軸監控之創新與傳承

■ 楊海華

HDCVI技術采用基帶調制與正交調幅調制方式，能夠在普通SYV75-3或者SYV75-5同軸電纜上實現超長距離百萬級像素高清視頻信號與音頻信號以及雙向控制信號同時共纜傳輸。

引言

隨著全球范圍內平安城市建設的全面展開，視頻監控作為安防的重要技術手段，已經深入到城市生活的方方面面。在城市的街頭、車站、銀行、醫院、商場、學校等公共場所隨處可見視頻監控設備的身影。作為一項安防技術，視頻監控從上世紀70年代初的純模擬閉路電視系統到如今集成了各類人工智能算法的高清智能系統，已整整走過了40余年的發展歷程。伴隨著技術的持續發展，市場對視頻監控的需求也在不斷的提升，高清、實時已然成為視頻安防領域的行業標桿。然而傳統的標清模擬視頻監控系統憑借著其數十年發展而形成的整體解決方案制定、實施和維護體系，仍舊占據著每年視頻監控設備和技術市場近50%的份額，加上歷年已建系統份額，模擬視頻監控依然是整個視頻安防的最大贏家。如何實現模擬系統的高清化并實現對舊有系統高效率、低成本的改造，同時在新建與改造中完美繼承模擬監控系統實時、穩定、無損的特性成為擺在全體安防人面前的一道難題。要高效率、低成本的對模擬系統進行高清化改造首先要解決的問題就是如何用原有模擬系統的同軸電纜傳輸高清視頻。

同軸高清發展——HDCVI引領風騷

在市場與需求的強力驅動下，HD-CCTV聯盟提出了HDSDI技術。該技術實現了實時無損的同軸電纜高清數據傳輸。但是由于HDSDI技術采用高頻調制信號進行同軸傳輸，在較好的線材質量與施工技術下仍舊極易受到外界環境干擾。尤其在高頻輻射的環境下HDSDI系統將會出現極高的誤碼率，主要表現為圖像異常、花屏、無法鎖定等。高昂的成本、復雜的技術、脆弱的抗干擾能力最終決定了該技術在模擬系統高清升級以及新系統建設中并沒有廣闊的前景。在不斷的嘗試與探索下Intersil公司也在全球同步推出了SLOC技術，該技術通過單根同軸電纜同時傳輸模擬CVBS視頻和數字IP視頻以實現高清與實時無損需求。但是經過深入分析可知，實質上該技術實現的實時監控仍舊是原標清模擬監控。在模擬系統高清改造過程中SLOC技術雖然能很好的利用原有布線施工進行改造，但改造后的高清系統已經不具備原系統的實時、無損特性。綜上所述可知無論是HD-CCTV聯盟的HD-SDI技術，還是Intersil公司的SLOC技術都未能真正完全實現實時、穩定、無損的在普通同軸電纜上傳輸高清視頻信號。

直到2012年北京展會，大華股份向業界發布具有自主知識產權的HDCVI（High Definition Composite Video Interface，即高清復合視頻接口）復合視頻傳輸技術，才最終解決了困擾無數安防人的同軸視頻高清傳輸問題。HDCVI是一種基于同軸電纜的高清視頻傳輸 規范，該規范采用基帶調制與正交調幅調制的模擬調制技術將亮度與色度信號進行徹底分離傳輸，從根本上避免了CVBS的色度串擾現象。此外，為了保證畫質質量，大華股份還搭配了獨有的專利技術——自動信號補償，來保證HDCVI在普通SYV75-3或SYV75-5同軸電纜長距離傳輸下極低的信號畸變。HDCVI系統在保留原有標清模擬系統布線的同時，實現了高清、實時、無損的視頻監控效果，是目前唯一能夠真正實現高效率、低成本對模擬系統進行高清化改造，并在改造中完美繼承模擬監控系統實時、穩定、無損等特性的視頻監控技術。鑒于HDCVI技術在安防同軸視頻高清化進程中的突出貢獻和極高的推廣價值，2013年國際HDCCTV組織宣布接納HDCVI作為一項國際標準進行發布，HDCVI也因此成為了中國安防行業首個納入國際標準的技術規范。

創新，究竟是一種什么樣的技術實現了同軸視頻極限的顛覆；傳承，到底是一種什么樣的技術實現了同軸視頻優勢的延續。接下來就讓我們走進HDCVI的視頻安防世界，感受自主創新技術的獨特魅力。首先，讓我們通過以下表格的對比，來更加真切的感受一下HDCVI技術在實際應用中的特點與優勢。

表1：各類安防同軸視頻技術主要性能對比表

從上表中我們可以明顯的看出相對于其它同軸傳輸技術，HDCVI無論在實施成本還是在技術性能上均具備絕對的優勢。作為一項創新技術，HDCVI包含了1920H和1280H兩種規范，兼容標準1080P和720P分辨率，實現了傳統模擬CVBS監控960H極限的突破。如下圖所示，HDCVI相機無論從監控場景大小還是監控的清晰多上都比CVBS960H的模擬相機有質的飛躍。

圖1：傳統CVBS模擬相機960H實測效果圖

圖2：高清HDCVI相機實測效果圖

圖3：HDCVI同軸共纜傳輸對比示意圖

與此同時，為了實現多信號共纜傳輸，HDCVI技術又將監控系統做了進一步改良，在消隱區中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，并通過自動補償技術，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，通過雙向傳輸控制信號，實現接收端和發送端之間傳輸信息，支持如相機變焦、云臺轉動、實時報警等控制命令。

與傳輸高頻數字信號的HDSDI相比，HDCVI由于采用了更加穩定的基帶調制與正交調幅調制技術同時配備了大華獨有的自動信號補償技術，在傳輸可靠性、同軸傳輸距離、抗干擾能力等方面均遙遙領先。同時克服了HDSDI技術在無外接設備的情況下，無法實現視頻信號與控制信號的同軸傳輸的問題，極大的節約了系統部署成本。與通過同軸線纜傳輸高清IP信號的SLOC技術相比，HDCVI由于傳輸的高清視頻信號是未經過編碼壓縮的模擬信號，所以在畫質清晰度、傳輸實時性、施工部署簡易度等方面均存在明顯優勢。

圖4：各類同軸視頻技術效果與性能實測對比

HDCVI實現載體——芯片解決方案

通過技術的表象功能讓我們一起來探索HDCVI內在核心技術。2013年8月，大華股份公開發布了基于HDCVI技術的芯片解決方案，該方案分為發送端（TX）和接收端（RX）兩部分，分別應用于前端HDCVI同軸百萬高清攝像機和后端HDCVI同軸百萬高清DVR。HDCVI技術的TX芯片采用BT1120數字視頻接口，支持分辨率最高可達1280H@60fps和1920H@30fps。TX芯片同軸百萬高清攝像機方案非常簡潔，主要由鏡頭+Sensor+圖像處理（ISP）+HDCVI TX芯片，即可構成一部攝像機的基礎系統，簡潔的系統在不影響性能的情況下提升了攝像機的可靠性。

而RX芯片高清硬盤錄像機則只是將傳統DVR的前端視頻解碼芯片替換為RX接收芯片，這樣非常便于將原先傳統DVR的軟硬件快速移植到HDCVI系統中，既提升了開發效率也增加了設備穩定性。

圖5：HDCVI發送芯片（TX）應用圖

圖6：HDCVI接收芯片（RX）應用圖

HDCVI應用探索——系統解決方案

在了解了HDCVI技術芯片解決方案后，讓我們再來探究下宏觀層面的HDCVI監控系統解決方案，HDCVI技術與原有模擬系統在操作與施工方面實現了完全兼容，在已建模擬項目高清改造過程中，只需要對系統前端設備與硬盤錄像機進行替換，即可實現系統的高清升級。

通過上圖HDCVI系統與CVBS系統對比，可以清晰的看到在標清模擬系統改造過程中原有施工的同軸電纜可以完全復用，在不改變布線的同時高效實現模擬監控全面高清化。同時由于HDCVI技術可以實現音頻信號與控制信號的共纜傳輸，改造過程中能夠在不添加額外設備的前提下，實現音頻與報警信號以及變焦與云臺控制等信號傳輸。HDCVI系統通過硬盤錄像機編碼后也同樣可以與大型IP系統進行無縫融合。在新建項目中HDCVI作為大型IP系統的子系統可以實現在DVR編碼之前高清、無損、實時監控。更大程度的滿足了重點監控區域實時與高清需求，完美的彌補了IP系統有損、延時等弊端。

在以上方案中，HDCVI系統可以與IPC高清網絡前端設備共同組成IP高清監控系統，實現視頻綜合管理平臺集中管理與IPSAN集中存儲，同時借助中心部署各類智能化分析服務器實現整個系統的事件行為識別、視頻濃縮、視頻質量診斷等眾多智能化監控服務。據了解目前大華股份的視頻綜合控制混合矩陣M60產品可以直接支持HDCVI前端的實時切換上墻，實現前端到中心大屏的完全實時、無損、高清監控。

圖7：HDCVI系統與模擬CVBS系統對比圖

圖8：HDCVI系統在大型IP監控系統中的應用

圖9：HDCVI系統在雙絞線和同軸電纜混合布線系統中的應用

除了以上應用方案外HDCVI還可以應用于新建同軸電纜、網線混合系統方案中，基于網線和同軸電纜混合傳輸模式，實現同軸百萬高清傳輸。針對一些大樓在新建時已經部署部分IP網絡的情況下，可復用原有網線實現HDCVI信號在網線上的傳輸，進一步節約系統實施成本。

如上圖所示。前端HDCVI攝像機通過UTP模塊將原來在同軸電纜上傳輸的模擬信號接入網線的1對雙絞線中進行傳輸。由于一根網線中包含4對雙絞線，所以1根網線最大可實現4路HDCVI模擬信號的傳輸。在接入HCVR之前，再通過UTP模塊將雙絞線中傳輸的信號還原至同軸電纜，再由同軸電纜接入HCVR中。雖然中間采用了一部分的雙絞線進行信號的傳輸，但是同樣可實現視頻信息、音頻信號、報警信號、控制信號的復合傳輸。并且經過實際項目應用驗證，使用超5類網線可保證300米的信號傳輸，可完全滿足一般樓宇內部使用。

HDCVI實例展現——某企業中心項目

圖10：某企業中心項目架構圖

某企業中心項目總建筑面積逾15萬平方米，分一、二兩期工程逐步推進建設。一期工程于2007年建成并投入使用，視頻安防系統采用傳統CVBS模擬技術。二期工程于2013年投入使用，在建設過程中已經部署了完善的IP網絡。在二期工程投入使用前業主方已深刻的意識到2007年部署的傳統模擬視頻監控系統在清晰度方面已經遠遠不能滿足目前項目應用需求。一期工程的高清化改造以及二期工程高清視頻系統新建被提上建設議程。

經過科學、嚴謹的方案對比與論證，最終決定該項目中使用HDCVI技術對一期工程進行全面高清化提升，對新建二期工程采用IP監控系統與HDCVI監控系統混合方案進行優勢融合。在一期已建系統中對原有模擬點位前端相機與DVR進行全面替換，在全部復用原有同軸電纜布線的情況下，實現一期已建系統高清化改造。整個改造過程高效、簡潔，未對原有建筑裝修進行破壞，最大程度的節約了改造成本。二期工程由于已經部署了完善的IP網絡，設計施工考慮到對現有資源最大化利用，在一般監控點位采用高清IP攝像機作為前端產品。在項目內部重點點位如ATM自助銀行等場所使用HDCVI系統，并通過HDCVI系統獨有的UTP模塊實現無損、實時高清視頻信號以及實時報警信號在雙絞線中傳輸，以此克服IP系統有損、延時的弊病。

結束語

憑借著高清、實時、無損、超長距離傳輸、超強抗干擾能力等設備特性以及完善的整體解決方案與低成本、易實施的施工方案全面配套，目前HDCVI系統已經在全國范圍內全面部署，行業面遍布教育、醫療、金融、公安、能源、司法、酒店等。作為HDCVI技術的創造者，大華股份正在以其實際行動印證著“行業領先、產業報國”的企業使命。