■ 楊海華

HDCVI技術(shù)采用基帶調(diào)制與正交調(diào)幅調(diào)制方式，能夠在普通SYV75-3或者SYV75-5同軸電纜上實(shí)現(xiàn)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(nèi)平安城市建設(shè)的全面展開，視頻監(jiān)控作為安防的重要技術(shù)手段，已經(jīng)深入到城市生活的方方面面。在城市的街頭、車站、銀行、醫(yī)院、商場、學(xué)校等公共場所隨處可見視頻監(jiān)控設(shè)備的身影。作為一項(xiàng)安防技術(shù)，視頻監(jiān)控從上世紀(jì)70年代初的純模擬閉路電視系統(tǒng)到如今集成了各類人工智能算法的高清智能系統(tǒng)，已整整走過了40余年的發(fā)展歷程。伴隨著技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，市場對視頻監(jiān)控的需求也在不斷的提升，高清、實(shí)時已然成為視頻安防領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)桿。然而傳統(tǒng)的標(biāo)清模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)憑借著其數(shù)十年發(fā)展而形成的整體解決方案制定、實(shí)施和維護(hù)體系，仍舊占據(jù)著每年視頻監(jiān)控設(shè)備和技術(shù)市場近50%的份額，加上歷年已建系統(tǒng)份額，模擬視頻監(jiān)控依然是整個視頻安防的最大贏家。如何實(shí)現(xiàn)模擬系統(tǒng)的高清化并實(shí)現(xiàn)對舊有系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時、穩(wěn)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(tǒng)進(jìn)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(tǒng)的同軸電纜傳輸高清視頻。

同軸高清發(fā)展——HDCVI引領(lǐng)風(fēng)騷

在市場與需求的強(qiáng)力驅(qū)動下，HD-CCTV聯(lián)盟提出了HDSDI技術(shù)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時無損的同軸電纜高清數(shù)據(jù)傳輸。但是由于HDSDI技術(shù)采用高頻調(diào)制信號進(jìn)行同軸傳輸，在較好的線材質(zhì)量與施工技術(shù)下仍舊極易受到外界環(huán)境干擾。尤其在高頻輻射的環(huán)境下HDSDI系統(tǒng)將會出現(xiàn)極高的誤碼率，主要表現(xiàn)為圖像異常、花屏、無法鎖定等。高昂的成本、復(fù)雜的技術(shù)、脆弱的抗干擾能力最終決定了該技術(shù)在模擬系統(tǒng)高清升級以及新系統(tǒng)建設(shè)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(shù)，該技術(shù)通過單根同軸電纜同時傳輸模擬CVBS視頻和數(shù)字IP視頻以實(shí)現(xiàn)高清與實(shí)時無損需求。但是經(jīng)過深入分析可知，實(shí)質(zhì)上該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的實(shí)時監(jiān)控仍舊是原標(biāo)清模擬監(jiān)控。在模擬系統(tǒng)高清改造過程中SLOC技術(shù)雖然能很好的利用原有布線施工進(jìn)行改造，但改造后的高清系統(tǒng)已經(jīng)不具備原系統(tǒng)的實(shí)時、無損特性。綜上所述可知無論是HD-CCTV聯(lián)盟的HD-SDI技術(shù)，還是Intersil公司的SLOC技術(shù)都未能真正完全實(shí)現(xiàn)實(shí)時、穩(wěn)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(yè)界發(fā)布具有自主知識產(chǎn)權(quán)的HDCVI（High Definition Composite Video Interface，即高清復(fù)合視頻接口）復(fù)合視頻傳輸技術(shù)，才最終解決了困擾無數(shù)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(guī)范，該規(guī)范采用基帶調(diào)制與正交調(diào)幅調(diào)制的模擬調(diào)制技術(shù)將亮度與色度信號進(jìn)行徹底分離傳輸，從根本上避免了CVBS的色度串?dāng)_現(xiàn)象。此外，為了保證畫質(zhì)質(zhì)量，大華股份還搭配了獨(dú)有的專利技術(shù)——自動信號補(bǔ)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(tǒng)在保留原有標(biāo)清模擬系統(tǒng)布線的同時，實(shí)現(xiàn)了高清、實(shí)時、無損的視頻監(jiān)控效果，是目前唯一能夠真正實(shí)現(xiàn)高效率、低成本對模擬系統(tǒng)進(jìn)行高清化改造，并在改造中完美繼承模擬監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時、穩(wěn)定、無損等特性的視頻監(jiān)控技術(shù)。鑒于HDCVI技術(shù)在安防同軸視頻高清化進(jìn)程中的突出貢獻(xiàn)和極高的推廣價值，2013年國際HDCCTV組織宣布接納HDCVI作為一項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行發(fā)布，HDCVI也因此成為了中國安防行業(yè)首個納入國際標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范。

創(chuàng)新，究竟是一種什么樣的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了同軸視頻極限的顛覆；傳承，到底是一種什么樣的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了同軸視頻優(yōu)勢的延續(xù)。接下來就讓我們走進(jìn)HDCVI的視頻安防世界，感受自主創(chuàng)新技術(shù)的獨(dú)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(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的特點(diǎn)與優(yōu)勢。

表1：各類安防同軸視頻技術(shù)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(shù)，HDCVI無論在實(shí)施成本還是在技術(shù)性能上均具備絕對的優(yōu)勢。作為一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，HDCVI包含了1920H和1280H兩種規(guī)范，兼容標(biāo)準(zhǔn)1080P和720P分辨率，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)模擬CVBS監(jiān)控960H極限的突破。如下圖所示，HDCVI相機(jī)無論從監(jiān)控場景大小還是監(jiān)控的清晰多上都比CVBS960H的模擬相機(jī)有質(zhì)的飛躍。

圖1：傳統(tǒng)CVBS模擬相機(jī)960H實(shí)測效果圖

圖2：高清HDCVI相機(jī)實(shí)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(shí)現(xiàn)多信號共纜傳輸，HDCVI技術(shù)又將監(jiān)控系統(tǒng)做了進(jìn)一步改良，在消隱區(qū)中嵌入了音頻信號與雙向數(shù)據(jù)通信信號。音頻信號復(fù)合于行消隱中，以增加與視頻信號的同步性，并通過自動補(bǔ)償技術(shù)，最高支持44.1kHz采樣率。正向和反向數(shù)據(jù)信道復(fù)合于幀消隱中，通過雙向傳輸控制信號，實(shí)現(xiàn)接收端和發(fā)送端之間傳輸信息，支持如相機(jī)變焦、云臺轉(zhuǎn)動、實(shí)時報(bào)警等控制命令。

與傳輸高頻數(shù)字信號的HDSDI相比，HDCVI由于采用了更加穩(wěn)定的基帶調(diào)制與正交調(diào)幅調(diào)制技術(shù)同時配備了大華獨(dú)有的自動信號補(bǔ)償技術(shù)，在傳輸可靠性、同軸傳輸距離、抗干擾能力等方面均遙遙領(lǐng)先。同時克服了HDSDI技術(shù)在無外接設(shè)備的情況下，無法實(shí)現(xiàn)視頻信號與控制信號的同軸傳輸?shù)膯栴}，極大的節(jié)約了系統(tǒng)部署成本。與通過同軸線纜傳輸高清IP信號的SLOC技術(shù)相比，HDCVI由于傳輸?shù)母咔逡曨l信號是未經(jīng)過編碼壓縮的模擬信號，所以在畫質(zhì)清晰度、傳輸實(shí)時性、施工部署簡易度等方面均存在明顯優(yōu)勢。

圖4：各類同軸視頻技術(shù)效果與性能實(shí)測對比

HDCVI實(shí)現(xiàn)載體——芯片解決方案

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

而RX芯片高清硬盤錄像機(jī)則只是將傳統(tǒng)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(tǒng)DVR的軟硬件快速移植到HDCVI系統(tǒng)中，既提升了開發(fā)效率也增加了設(shè)備穩(wěn)定性。

圖5：HDCVI發(fā)送芯片（TX）應(yīng)用圖

圖6：HDCVI接收芯片（RX）應(yīng)用圖

HDCVI應(yīng)用探索——系統(tǒng)解決方案

在了解了HDCVI技術(shù)芯片解決方案后，讓我們再來探究下宏觀層面的HDCVI監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，HDCVI技術(shù)與原有模擬系統(tǒng)在操作與施工方面實(shí)現(xiàn)了完全兼容，在已建模擬項(xiàng)目高清改造過程中，只需要對系統(tǒng)前端設(shè)備與硬盤錄像機(jī)進(jìn)行替換，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高清升級。

通過上圖HDCVI系統(tǒng)與CVBS系統(tǒng)對比，可以清晰的看到在標(biāo)清模擬系統(tǒng)改造過程中原有施工的同軸電纜可以完全復(fù)用，在不改變布線的同時高效實(shí)現(xiàn)模擬監(jiān)控全面高清化。同時由于HDCVI技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)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(shè)備的前提下，實(shí)現(xiàn)音頻與報(bào)警信號以及變焦與云臺控制等信號傳輸。HDCVI系統(tǒng)通過硬盤錄像機(jī)編碼后也同樣可以與大型IP系統(tǒng)進(jìn)行無縫融合。在新建項(xiàng)目中HDCVI作為大型IP系統(tǒng)的子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在DVR編碼之前高清、無損、實(shí)時監(jiān)控。更大程度的滿足了重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域?qū)崟r與高清需求，完美的彌補(bǔ)了IP系統(tǒng)有損、延時等弊端。

在以上方案中，HDCVI系統(tǒng)可以與IPC高清網(wǎng)絡(luò)前端設(shè)備共同組成IP高清監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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(wù)器實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的事件行為識別、視頻濃縮、視頻質(zhì)量診斷等眾多智能化監(jiān)控服務(wù)。據(jù)了解目前大華股份的視頻綜合控制混合矩陣M60產(chǎn)品可以直接支持HDCVI前端的實(shí)時切換上墻，實(shí)現(xiàn)前端到中心大屏的完全實(shí)時、無損、高清監(jiān)控。

圖7：HDCVI系統(tǒng)與模擬CVBS系統(tǒng)對比圖

圖8：HDCVI系統(tǒng)在大型IP監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖9：HDCVI系統(tǒng)在雙絞線和同軸電纜混合布線系統(tǒng)中的應(yīng)用

除了以上應(yīng)用方案外HDCVI還可以應(yīng)用于新建同軸電纜、網(wǎng)線混合系統(tǒng)方案中，基于網(wǎng)線和同軸電纜混合傳輸模式，實(shí)現(xiàn)同軸百萬高清傳輸。針對一些大樓在新建時已經(jīng)部署部分IP網(wǎng)絡(luò)的情況下，可復(fù)用原有網(wǎng)線實(shí)現(xiàn)HDCVI信號在網(wǎng)線上的傳輸，進(jìn)一步節(jié)約系統(tǒng)實(shí)施成本。

如上圖所示。前端HDCVI攝像機(jī)通過UTP模塊將原來在同軸電纜上傳輸?shù)哪M信號接入網(wǎng)線的1對雙絞線中進(jìn)行傳輸。由于一根網(wǎng)線中包含4對雙絞線，所以1根網(wǎng)線最大可實(shí)現(xiàn)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?shù)男盘栠€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(jìn)行信號的傳輸，但是同樣可實(shí)現(xiàn)視頻信息、音頻信號、報(bào)警信號、控制信號的復(fù)合傳輸。并且經(jīng)過實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用驗(yàn)證，使用超5類網(wǎng)線可保證300米的信號傳輸，可完全滿足一般樓宇內(nèi)部使用。

HDCVI實(shí)例展現(xiàn)——某企業(yè)中心項(xiàng)目

圖10：某企業(yè)中心項(xiàng)目架構(gòu)圖

某企業(yè)中心項(xiàng)目總建筑面積逾15萬平方米，分一、二兩期工程逐步推進(jìn)建設(shè)。一期工程于2007年建成并投入使用，視頻安防系統(tǒng)采用傳統(tǒng)CVBS模擬技術(shù)。二期工程于2013年投入使用，在建設(shè)過程中已經(jīng)部署了完善的IP網(wǎng)絡(luò)。在二期工程投入使用前業(yè)主方已深刻的意識到2007年部署的傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)在清晰度方面已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前項(xiàng)目應(yīng)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(tǒng)新建被提上建設(shè)議程。

經(jīng)過科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆桨笇Ρ扰c論證，最終決定該項(xiàng)目中使用HDCVI技術(shù)對一期工程進(jìn)行全面高清化提升，對新建二期工程采用IP監(jiān)控系統(tǒng)與HDCVI監(jiān)控系統(tǒng)混合方案進(jìn)行優(yōu)勢融合。在一期已建系統(tǒng)中對原有模擬點(diǎn)位前端相機(jī)與DVR進(jìn)行全面替換，在全部復(fù)用原有同軸電纜布線的情況下，實(shí)現(xiàn)一期已建系統(tǒng)高清化改造。整個改造過程高效、簡潔，未對原有建筑裝修進(jìn)行破壞，最大程度的節(jié)約了改造成本。二期工程由于已經(jīng)部署了完善的IP網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)施工考慮到對現(xiàn)有資源最大化利用，在一般監(jiān)控點(diǎn)位采用高清IP攝像機(jī)作為前端產(chǎn)品。在項(xiàng)目內(nèi)部重點(diǎn)點(diǎn)位如ATM自助銀行等場所使用HDCVI系統(tǒng)，并通過HDCVI系統(tǒng)獨(dú)有的UTP模塊實(shí)現(xiàn)無損、實(shí)時高清視頻信號以及實(shí)時報(bào)警信號在雙絞線中傳輸，以此克服IP系統(tǒng)有損、延時的弊病。

結(jié)束語

憑借著高清、實(shí)時、無損、超長距離傳輸、超強(qiáng)抗干擾能力等設(shè)備特性以及完善的整體解決方案與低成本、易實(shí)施的施工方案全面配套，目前HDCVI系統(tǒng)已經(jīng)在全國范圍內(nèi)全面部署，行業(yè)面遍布教育、醫(yī)療、金融、公安、能源、司法、酒店等。作為HDCVI技術(shù)的創(chuàng)造者，大華股份正在以其實(shí)際行動印證著“行業(yè)領(lǐng)先、產(chǎn)業(yè)報(bào)國”的企業(yè)使命。