安防監控視頻傳輸方式與上墻技術(shù)

　　當經(jīng)濟水平發(fā)展到一定高度，人們的物質(zhì)要求必然會(huì )提高，人們對自己生活環(huán)境的安全度也會(huì )更加關(guān)注，由此一來(lái)，視頻監控漸漸融入到我們的日常生活中，當我們看著(zhù)幾乎將我們包圍起來(lái)的各種視頻監控設備時(shí)，你是否曾經(jīng)關(guān)注過(guò)：這么多視頻圖像是怎樣傳輸到監控機房或安保中心的呢? 又是如何顯示出來(lái)的呢?眾所周知，視頻監控主要用于安防行業(yè)，那么接下來(lái)就讓我們淺略地聊一下當今安防的視頻傳輸方式與上墻技術(shù)。

　　當今安防視頻的傳輸方式

　　1、模擬標清傳輸

　　模擬標清傳輸的模擬信號是通過(guò)同軸電纜進(jìn)行基帶傳輸，它在遠距離傳輸時(shí)傳輸質(zhì)量會(huì )有明顯衰減，特別是彩色信號衰減的更厲害，所以模擬信號在長(cháng)距離傳輸時(shí)常常會(huì )加裝信號補償器，尤對模擬標清信號里的高頻部分進(jìn)行補償。

　　2、高清模擬傳輸

　　對于高清模擬來(lái)說(shuō)，目前市場(chǎng)上較為出色的產(chǎn)品就是大華股份的HDCVI和?？低?/a>的HDTVI了，下面就讓我們一起了解一下這兩款產(chǎn)品。

　　隨后，在今年6月份?？低曂瞥龅男乱淮S高清HDTVI技術(shù)則是致力于提升同軸高清各方面性能，讓高清更清晰、設備接入自適應、系統更智能。HDTVI，是HighDefinitionTransportVideoInterface的縮寫(xiě)，即高清傳輸視頻接口。HDTVI技術(shù)能夠在已有模擬傳輸線(xiàn)上實(shí)現超遠距離高清視頻信號的可靠傳輸。其技術(shù)核心是HDTVI芯片，在前端攝像機和后端編碼器分別增加發(fā)送芯片和接收芯片，提升數據傳輸距離，通過(guò)?？低曄冗M(jìn)的圖像處理技術(shù)、后端編碼技術(shù)，進(jìn)一步提升畫(huà)質(zhì)，同時(shí)，避免了模擬系統固有的CVBS的色度串擾現象，將亮度和色度信號進(jìn)行徹底分離。HDTVI充分發(fā)揮了?？低曉趫D像、編碼等方面的優(yōu)勢，延續了模擬系統的穩定性，繼承了同軸高清“簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)、超距”三大特點(diǎn)，高清更簡(jiǎn)單，監控更實(shí)時(shí)，傳輸更遠距。

　　3、數字傳輸

　　中威電子技術(shù)總監李鵬告訴我們，數字傳輸分為兩類(lèi)，一類(lèi)是非壓縮數字傳輸，另一類(lèi)是壓縮數字傳輸。

　　非壓縮數字傳輸

　　SDI即serialdigitalinterface，就是數字非壓縮技術(shù)，來(lái)自廣電領(lǐng)域。視頻經(jīng)過(guò)模數轉換后，有2條路可以走，壓縮或者非壓縮。IP監控需要壓縮，其好處是大量節約帶寬，是視頻在IP網(wǎng)絡(luò )上傳輸成為可能，同時(shí)也約束視頻資料的存儲容量，代價(jià)是視頻質(zhì)量的下降、操控存在延遲性以及開(kāi)放性架構無(wú)法避免的隱患。非壓縮就是所謂的數字非壓縮技術(shù)，其標準有很多種，比如常見(jiàn)的HDMI、DVI和SDI。

　　SDI目前根據視頻分辨率和幀率可分為3個(gè)標準：SD-SDI即標清SDI，主要針對標清分辨率，每秒25幀或30幀(分別是 PAL制和NTSC制)，模數轉化后的視頻帶寬大致為250Mbps左右(如果是16：9，則為360Mbps左右);HD-SDI即高清SDI，這個(gè)標準主要針對分辨率為1080P，幀率為25或30，模數轉換后的數據量為1.485Gbps;3G-SDI為高清高幀率SDI，分辨率仍為1080P，但是幀率增大到50或者60，模數轉換后的數據量大致為2.9Gbps。

　　隨著(zhù)高清技術(shù)的發(fā)展，4K技術(shù)也逐漸走入人們的視線(xiàn)，4K是指分辨率為3840×2160，長(cháng)寬比為16：9，在此標準下CMOS逐行掃描可達到2160P。采用4K的高清網(wǎng)絡(luò )攝像機畫(huà)質(zhì)相比于200萬(wàn)像素，垂直分辨率更高，畫(huà)面細節層次更精準，顯示更清晰、更干凈細膩、更給人以身臨其境的感覺(jué)，可以有效地解決需要高清畫(huà)質(zhì)且光線(xiàn)復雜場(chǎng)所的監控需求。而隨后，更高清的8K、16K等技術(shù)也將出現并被應用于市場(chǎng)上，到那時(shí)，視頻在清晰度方面一定會(huì )有質(zhì)的上升。

　　壓縮數字傳輸

　　視頻服務(wù)器的關(guān)鍵技術(shù)之一是數字視頻壓縮技術(shù)，在目前中國網(wǎng)絡(luò )攝像機和視頻服務(wù)器的產(chǎn)品市場(chǎng)上，各種壓縮技術(shù)百花齊放，可以分為：M-JPEG、MPEG-4、H.264等。

　　M-JEPG采用幀內壓縮方式，圖像清晰、穩定，適合用于視頻編輯，而且可以靈活設置每路的視頻清晰度和壓縮幀數。另外，其壓縮后的格式可以讀取單一畫(huà)面，因此可以任意剪接，特別適用于安防取證的用途。MPEG-4著(zhù)眼點(diǎn)在于解決低帶寬上音視頻的傳輸問(wèn)題，在164KHZ的帶寬上，平均可傳5-7幀/秒，采用MPEG-4壓縮技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )型產(chǎn)品可使用帶寬較低的網(wǎng)絡(luò )，如PSTN、ISDN、ADSL等，大大節省了網(wǎng)絡(luò )費用。另外，MPEG-4最高分辨率可達720×576，接近DVD畫(huà)面效果，基于圖像壓縮的模式?jīng)Q定了它對運動(dòng)物體可以保證有良好的清晰度。它的這些優(yōu)點(diǎn)，使它成為當前網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)的重要趨勢之一。H.264標準使運動(dòng)圖像壓縮技術(shù)上升到了一個(gè)更高的階段，在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸是其應用亮點(diǎn)，H.264具有比MPEG和H.263++更優(yōu)秀的PSNR性能。

　　中威電子技術(shù)總監李鵬認為，由中星微電子與公安部聯(lián)合制定的SVAC標準，雖然類(lèi)似于H.264，但具有自主知識產(chǎn)權、在其基礎上做了改進(jìn)及優(yōu)化算法上比H.264更高效的優(yōu)勢，有一些省份已經(jīng)在慢慢推廣該技術(shù)，只是該技術(shù)的核心技術(shù)只掌握在中星微電子手中，還需要繼續觀(guān)察其研發(fā)水平及國家政策?？偟膩?lái)說(shuō)H.264在國內與用的還是比較成功的。

　　4、混合傳輸技術(shù)

　　模數混合傳輸設備的使用可以在原來(lái)的模擬監控系統里面直接進(jìn)行擴容升級。在原有點(diǎn)位附近增加網(wǎng)絡(luò )數字攝像機，只需把攝像機和電源安裝好，攝像機的視頻(數字)信號直接通過(guò)模/數傳輸器接入到原有的同軸線(xiàn)里面，再到監控中心接入接收器，把數/模信號分離出來(lái)，輸入到各自設備即可。其簡(jiǎn)化了系統組建的步驟，節省了二次布線(xiàn)施工的費用。也可實(shí)現模擬系統到數字網(wǎng)絡(luò )系統的無(wú)縫升級。而索尼的模數混合同傳正是這一技術(shù)的佼佼者。

　　5、光纖傳輸

　　光纖傳輸通過(guò)把視頻及控制信號轉換為光信號在光纖中傳輸，它傳輸距離遠、衰減小，抗干擾性能好，與其他幾種傳輸方式來(lái)比，它的圖像質(zhì)量較好，比較適合遠距離傳輸，是解決幾十甚至幾百公里電視監控傳輸的最佳解決方式。

　　而這里所說(shuō)的光纖傳輸，則分通過(guò)光端機傳輸和直接連接EPON傳輸兩種。視頻光端機在中國的發(fā)展是伴隨著(zhù)監控發(fā)展開(kāi)始的，視頻光端機就是把1到多路的模擬視頻信號通過(guò)各種編碼轉換成光信號通過(guò)光纖介質(zhì)來(lái)傳輸的設備，又分為模擬光端機和數字光端機。而以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )(EthernetPassiveOpticalNetwork：EPON)是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，是當今世界上新興的覆蓋最后一公里的寬帶光纖接入技術(shù)，它采用點(diǎn)到多點(diǎn)的結構、無(wú)源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，采用 PON的拓撲結果實(shí)現了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。中間采用光分路等無(wú)源設備，光纖接入各個(gè)用戶(hù)點(diǎn)(ONU)，更多地節省光纜資源，并具有帶寬資源共享、節省機房投資、設備安全性高、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

　　目前的視頻監控，清晰度較之前高，點(diǎn)位規模較以前大，這樣的監控現狀給傳輸所帶來(lái)的一個(gè)直接問(wèn)題便是需要傳輸的數據量成幾何級成倍地增長(cháng)，而為解決這些海量數據的穩定可靠傳輸，最好的辦法就是使用光纖，隨著(zhù)光纖價(jià)格的進(jìn)一步平民化，目前光纖的應用可以說(shuō)是“舊時(shí)王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”。

　　顯示傳輸

　　視頻傳輸的最終目的，必然是要以畫(huà)面的形式顯示在人們面前，那么就需要上電視墻顯示。模擬標清是通過(guò)解碼卡或者解碼器的BNC接口輸出模擬視頻信號給監視器實(shí)現上電視墻的功能;模擬高清則通過(guò)DVI接口接到電視墻監視器上;而SDI級非壓縮數字傳輸擁有專(zhuān)門(mén)的顯示器，一般通過(guò) SDIDVR達到上墻的目的，同時(shí)它也支持通過(guò)BNC接口實(shí)現上墻;網(wǎng)絡(luò )傳輸其上墻方式則更加簡(jiǎn)單、便捷，它直接通過(guò)NVR或者電腦就可實(shí)現上墻顯示，相對來(lái)說(shuō)，人們使用起來(lái)更加方便，操作起來(lái)更加便捷。

　　安防專(zhuān)用設備上墻顯示方式

　　對于安防專(zhuān)用設備來(lái)說(shuō)，其上墻顯示方式一般是有兩種：經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接電腦顯示和本地顯示。其中，直接經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接電腦上墻顯示的設備比較普遍的就是我們經(jīng)常見(jiàn)到的DVR和NVR。本地顯示常見(jiàn)的有四種：HDMI、VGA、DVI及BNC，其中HDMI、VGA、DVI是高清接口，而 BNC則是標清接口。

　　HDMI(HighDefinitionMultimediaInterface)即高清晰度多媒體接口，是一種數字化視頻/音頻接口技術(shù)，是適合影像傳輸的專(zhuān)用型數字化接口，其可同時(shí)傳送音頻和影像信號，最高數據傳輸速度為18Gbps。同時(shí)無(wú)需在信號傳送前進(jìn)行數/?；蛘吣?數轉換。HDMI可搭配寬帶數字內容保護(HDCP)，以防止具有著(zhù)作權的影音內容遭到未經(jīng)授權的復制。HDMI所具備的額外空間可應用在日后升級的音視頻格式中。HDMI不僅可以滿(mǎn)足1080P的分辨率，還可支持DVDAudio等數字音頻格式，支持八聲道96kHz或立體聲192kHz數碼音頻傳送，可以傳送無(wú)壓縮的音頻信號和視頻信號。HDMI也可用以用于機頂盒、DVD播放機、個(gè)人電腦、電視游樂(lè )器、綜合擴大機、數字音響與電視劇。同時(shí)，它也支持 EDID、DDC2B，因此具有HDMI的設備有著(zhù)“即插即用”的特點(diǎn)，信號源于現實(shí)設備之間會(huì )自動(dòng)進(jìn)行“協(xié)商”，自動(dòng)選擇最合適的視頻/音頻格式。

　　VGA(VideoGraphicsArray)即視頻圖形陣列，是IBM在1987年隨PS/2一起推出的使用模擬信號的一種視頻傳輸標準，在當時(shí)具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)，在彩色顯示器領(lǐng)域得到了廣泛應用。對于一些嵌入式VGA顯示系統，可以在不使用VGA顯示卡和計算機的情況下實(shí)現VGA圖像的顯示和控制。系統具有成本低、結構簡(jiǎn)單、應用靈活的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應用于超市、車(chē)站、飛機場(chǎng)等公共場(chǎng)所的廣告宣傳和提示信息顯示，也可應用于工廠(chǎng)車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程中的操作信息顯示，還能以多媒體形式應用與日常生活，且經(jīng)過(guò)近年來(lái)的改進(jìn)，VGA最大輸出已經(jīng)可以達到1080P高清顯示。

　　DVI(DigitalVisualInterface)即數字視頻接口，基于 TMDS(TransitionMinimizedDifferentialSignaling，最小化傳輸差分信號)技術(shù)來(lái)傳輸數字信號，TMDS運用先進(jìn)的編碼算法把8bit數據(R、G、B中的每路基色信號)通過(guò)最小轉換編碼為10bit數據(包含行場(chǎng)同步信息、時(shí)鐘信息、數據DE、糾錯等)，經(jīng)過(guò) DC平衡后，采用差分信號傳輸數據，它和LVDS、TTL相比有較好的電磁兼容性能，可以用低成本的專(zhuān)用電纜實(shí)現長(cháng)距離、高質(zhì)量的數字信號傳輸。

　　DVI常見(jiàn)的有兩種接口，一種是DVI-D接口，這種接口只能接收數字信號，接口上只有3排8列共24個(gè)針腳，不兼容模擬信號，但是它可同時(shí)傳送音頻和視頻信號;另一種則是DVI-I接口，這種接口可同時(shí)兼容模擬和數字信號，只是兼容模擬信號并不意味著(zhù)模擬信號的接口D-Sub接口可以接連在DVI-I接口上，而是必須通過(guò)一個(gè)轉換接頭才能使用，一般采用這種接口的顯卡都會(huì )帶有相關(guān)的轉換接頭。與DVI-D接頭不同的是，DVI-I 接頭只可傳送視頻信號。

　　BNC(基本網(wǎng)絡(luò )卡)接口是10Base2的接頭，即同軸細纜接頭?？梢愿艚^視頻輸入信號，使信號相互間干擾減少，且信號帶寬要比普通15幀的D型接口大，可達到更佳的信號響應效果。這種接口的網(wǎng)卡對應用于用細同軸電纜為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)或令牌網(wǎng)中，目前這種接口類(lèi)型的網(wǎng)卡較少見(jiàn)，主要因為用細同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )就比較少?，F在多用于安防行業(yè)監視器傳輸視頻信號和有線(xiàn)電視室內墻壁接口。只有17英寸以上顯示器中的部分新產(chǎn)品才具備這種接口。它的視頻信號輸入線(xiàn)分別由R、G、B以及水平掃描、垂直掃描五條線(xiàn)構成，這種接頭能夠把視頻中三基色的輸入訊號分開(kāi)，使它們相互獨立，這樣可最大限度避免造成干擾，從而使視頻輸入特性得到改善。也因為如此，BNC方式一直是專(zhuān)業(yè)級顯示器的特色之一。但是，近來(lái)BNC正在被DVI數字視頻方式所取代。當然，在DVI設備的價(jià)格以及銷(xiāo)量還不能完全滿(mǎn)足市場(chǎng)需要之前，BNC還會(huì )繼續存在一段時(shí)間。

　　用于傳輸的攝像機接口

　　主要用于傳輸的攝像機接口中，模擬標清一般是擁有一個(gè)BNC接口，用于輸出標清信號;模擬高清擁有兩個(gè)BNC接口，其中一個(gè)用于輸出高清信號，另一個(gè)輸出標清信號的接口則用于調試;SDI則是擁有兩個(gè)BNC接口和一個(gè)HDMI接口，其中一個(gè)輸出模擬標清信號的BNC接口用于調試，另一個(gè)用于輸出高清信號，而輸出高清數字信號的HDMI接口則用于前端調試;此外，網(wǎng)絡(luò )設備的主流傳輸方式是RJ-45接口網(wǎng)線(xiàn)傳輸，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò )設備一般也擁有一個(gè)輸出模擬標清信號的BNC接口以備調試用和一個(gè)HDMI接口用于輸出高清數字信號。

　　聊到這里，不知大家對于安防視頻的傳輸方式與上墻是否有了一定的了解，筆者在此也只是發(fā)表一些自己淺薄的觀(guān)點(diǎn)，如若有錯誤之處，還希望各位能夠多多指教。