隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的高速發(fā)展,客戶對視頻監(jiān)控產(chǎn)品的要求也在不斷提高,“讓我們看的更清楚”已經(jīng)成為客戶一致的訴求。然而,如何才能構(gòu)建出滿足高清監(jiān)控傳輸?shù)姆桨?,也成為安防設(shè)備廠商、設(shè)計單位、工程商亟待解決的問題。北京天翼訊通科技有限公司根據(jù)多年市場積累推出了基于IP網(wǎng)絡(luò)光纖傳輸和基于HD-SDI高清光端機傳輸?shù)母咔灞O(jiān)控傳輸方案,本文將對高清視頻標準以及高清光纖傳輸問題展開探討。
1、高清視頻的標準
對于普通的標清視頻顯示格式,業(yè)內(nèi)一般以H.263CIF(352×288,普通VCD圖像標準),H.264CIF,H.2634CIF(704×576,普通DVD圖像標準)等作為圖像優(yōu)劣的評判標準,并且將H.2634CIF作為標清視頻會議的最高圖像標準。而對于高清視頻圖像,則可從以下兩個指標來分析:
分辨率
分辨率一般有兩個概念,一個是可支持分辨率,它不是平板電視顯示屏幕的實際指標,是指電視內(nèi)部圖像驅(qū)動芯片可以驅(qū)動的圖像分辨力;另一個是物理分辨率,是可以看得到的實物指標。
高清分辨率就主要由物理分辨率來決定。全高清的分辨率是水平1920個像素數(shù),垂直1080個像素數(shù),一般表述為“分辨力為1920×1080,采用隔行掃描方式,簡寫為1080/50i”,另外全高清的表述還有“分辨力為1920×1080,采用逐行掃描方式,簡寫為1080/50P”--全高清的像素數(shù)為1920×1080,約等于200萬像素。普通高清的分辨率是水平1280個像素數(shù),垂直720個像素數(shù),一般表示為“分辨力為1280×720,采用逐行掃描方式,簡寫為720/60P”--普通高清的像素數(shù)為1280×720,約等于100萬像素。
幅型比
幅型比即是屏幕的長度與寬度的比例。高清標準要求電視屏幕幅型比為16:9,而不是傳統(tǒng)電視機標準的4:3比例。高清標準的寬幅型比,更增加了觀看的臨場感,而且更符合人眼觀看的習(xí)慣,該標準更適合應(yīng)用于大屏幕尺寸的顯示屏。
2、基于IP的高清監(jiān)控
IP方案是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的完美融合,打破了以往人們對閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的固有思維,徹底打開了監(jiān)控系統(tǒng)與外界的大門。
IP高清監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢在與IP網(wǎng)絡(luò)的開放性和管理軟件的功能強大,視頻分發(fā)、瀏覽、存儲非常方便,設(shè)備接入只需一根網(wǎng)線即可使用,同時資源共享更加方便,多個用戶瀏覽不需要建立多個物理連接,系統(tǒng)開放性好,擴容方便。
以下是IP監(jiān)控解決方案的詳細介紹:
采集系統(tǒng)
對于標清IP系統(tǒng),可以選擇模擬攝像機加視頻編解碼器的方式,或者直接IP標清攝像機輸出。當(dāng)然,采用視頻編解碼器的方式能有更多的攝像機選擇,比如可以選擇寬動態(tài)攝像機,低照度攝像機等。對于高清IP系統(tǒng),采用直接IP信號輸出的方式。
傳輸系統(tǒng)
傳輸網(wǎng)絡(luò)信號的媒介主要有兩種,網(wǎng)線和光纖。一般距離小于80M時,可以采用網(wǎng)線直接傳輸;大于80M時,建議采用光纖代替。對于遠距離的獨立點位,建議采用點對點的IP光端機(以太網(wǎng)光纖收發(fā)器),對于布點較多的系統(tǒng),建議采用雙光口、多光口級聯(lián)式IP光端機傳輸,方便組成鏈網(wǎng),星網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),方便客戶組網(wǎng)。
控制中心
不再需要傳統(tǒng)的視頻分頻器,模擬矩陣和DVR等設(shè)備,統(tǒng)一由網(wǎng)絡(luò)管理平臺實現(xiàn)實時查看和錄像等功能。用戶在客戶端電腦上可以查看到實時圖像和錄像文件,如果需要可以通過視頻解碼器實現(xiàn)解碼上大屏,當(dāng)然高清IP需要選擇高清解碼器和高清顯示設(shè)備。對于存儲有兩種方式,NVR服務(wù)器加磁盤陣列或者獨立式的NVR存儲器。
適用場合
智能樓宇,大型場館,電力系統(tǒng),金融機構(gòu)以及公安系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)上傳。
IP方案特點
“開放化,擴容方便”
網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可采用分布式系統(tǒng)架構(gòu),只要有網(wǎng)絡(luò)的地方都可以接入設(shè)備,系統(tǒng)擴容時一般不需要增加原來的硬件配置。
“高清化發(fā)展”
傳統(tǒng)模擬攝像機清晰度受限于電視制式,清晰度已經(jīng)接近極限,網(wǎng)絡(luò)攝像機可以輕松實現(xiàn)百萬像素到千萬像素的清晰度
“遠程訪問便捷”
通過互聯(lián)網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)靈活的信息共享和遠程訪問。
“布線便捷,帶寬小”
綜合布線已成為樓宇必備智能化系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以利用綜合布線系統(tǒng)傳輸圖像,并且通過視頻壓縮技術(shù),可以在有限的帶寬下傳輸更多的圖像。
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3、基于HD-SDI的高清監(jiān)控
IP網(wǎng)絡(luò)高清產(chǎn)品在市場中表現(xiàn)不俗,但由于網(wǎng)絡(luò)帶寬不足夠滿足高清IP視頻進行實時傳輸、編解碼技術(shù)瓶頸等原因,導(dǎo)致延遲、編解碼損耗、高帶寬等不盡如人意的地方。原則上經(jīng)過了編碼和解碼過程,一方面不可避免的產(chǎn)生延時,另一方面視頻在進行壓縮和解壓過程后,視頻信號不可避免的損傷,尤其是運動畫面,往往會出現(xiàn)拖尾或者跳幀。對此,廠家和用戶仍然在不斷尋求更好的解決方案。
廣電標準HD-SDI方案正是客戶所期盼的一種實現(xiàn)方式,它由HDCCTV聯(lián)盟提出,基于專用線纜傳輸,以高速數(shù)字視頻信號切換設(shè)備為核心的無損數(shù)字高清監(jiān)控解決方案。系統(tǒng)架構(gòu)和CCTV模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本相似,是非壓縮的高清標準。
基于”數(shù)字為骨,CCTV為形“的運行概念,HD-SDI通過同軸電纜傳輸未壓縮的視頻、音頻以及控制電源信號,在圖像傳輸?shù)难舆t性上比IP高清要好的多,而且安裝方法與傳統(tǒng)CCTV完全相同。采用HD-SDI接口的產(chǎn)品不像IP傳輸會引起圖像延遲、拖尾、丟幀等現(xiàn)象,可靠度較高。
采集系統(tǒng)
采用滿足HD-SDI標準的前端設(shè)備,比如HD-SDI槍機、HD-SDI球機和HD-SDI云臺等,設(shè)備輸出端口為基于標準HD-SDI的高清接口,輸出為1.485Gb/s的數(shù)字信號。
傳輸系統(tǒng)
HD-SDI可采用同軸電纜來傳輸,傳輸距離100米。升級的3G-SDI標準可能需要更換等級更高的線纜。為保證傳輸質(zhì)量,選擇HD-SDI光端機是很好的選擇,尤其是傳輸距離較遠的場合。
控制中心
HD-SDI圖像經(jīng)過HD-SDI光端機傳輸?shù)街行暮螅瑢⒁宦犯咔逍盘栠M入HD-SDI矩陣,矩陣輸出到高清大屏幕顯示,另一路高清圖像進入HD-SDI硬盤錄像機。如果是需要上傳聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)(公安,交通網(wǎng)絡(luò))可以不用HD-SDI硬盤錄像機存儲,而是進入HD-SDI編碼器,集中編碼壓縮存儲在磁盤以及上傳到上級監(jiān)控中心。
適用場合
高端公安、交通、金融、政府、樓宇等對圖像有高清要求的場合。
HD-SDI方案特點
“高清畫面,清晰”
HD-SDI的圖像清晰度優(yōu)于IP高清,因為HD-SDI屬于非壓縮的高清視頻,同是1080P的圖像,HD-SDI明顯高于IP圖像。高清HD-SDI還有一個優(yōu)點,可以提高單位面積攝像機布點的利用效能,降低布點密度。
“實時性好”
因為圖像沒有經(jīng)過壓縮和解壓的過程,閉路線纜高速傳輸,幾乎無延遲。
“易用性好”
因為和傳統(tǒng)CCTV結(jié)構(gòu)類似,系統(tǒng)架構(gòu)簡單,便于工程施工單位實施和安裝。
“兼容性高”
因為和傳統(tǒng)的CCTV結(jié)構(gòu)類似,采用統(tǒng)一標準的視頻接口,前后端設(shè)備兼容性好,便于系統(tǒng)匹配和施工。
“安全性好”
因為和傳統(tǒng)的CCTV結(jié)構(gòu)類似,采用閉路線纜傳輸,不會出現(xiàn)視頻文件被惡意竊取和病毒攻擊,保證安保監(jiān)控系統(tǒng)的安全。
為什么說HD-SDI標準更適合安防行業(yè)原因?
目前,市場中應(yīng)用的高清設(shè)備主要采用用的高清標準包括HD-SDI、YPbPr、HDMI、DVI等(其比較見表1)。從表1可以看出HD-SDI接口在的傳輸距離方面比其它接口都要遠,因此在監(jiān)控領(lǐng)域有著較為突出的優(yōu)勢。
4、高清視頻傳輸在交通治安卡口應(yīng)用案例
在當(dāng)前的交通治安卡口監(jiān)控系統(tǒng)中,由于圖像質(zhì)量的制約,影響了系統(tǒng)的識別監(jiān)控、快速反應(yīng)能力,為此,客戶提出了高清化需求。而高清視頻光端機的推出,解決了視頻傳輸瓶頸,為實現(xiàn)系統(tǒng)高清化提供了有力的的保障。
交通治安卡口監(jiān)控系統(tǒng)是指在城市的進出口交通要道、高速公路的出入口、重點路段等處,利用先進的光電、計算機、圖像處理、模式識別、遠程數(shù)據(jù)訪問等技術(shù),對監(jiān)控路面過往的每一輛機動車進行連續(xù)全天候?qū)崟r24小時不間斷、無遺漏的記錄,獲取過往車輛的前部物征特征圖像和車輛全景圖像,計算機根據(jù)所拍攝的圖像進行車牌識別,自動識別車牌號碼和顏色,自動記錄相應(yīng)車輛車型、顏色、車牌號、行駛方向、車速、路經(jīng)時間等各種參數(shù),自動采集保存車輛圖像,并存入計算機生成數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)具備聯(lián)網(wǎng)查詢功能,為各地公安及交警部門進行交通管理提供要線索和依據(jù)。為此,交通治安卡口提出了高清視頻圖像的需求。目前,行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了高清攝像機、高清鏡頭等,但僅僅依靠這些是無法實現(xiàn)真正的高清需求的,還需要系統(tǒng)中的其他相關(guān)設(shè)備也要能夠為高清圖像提供”綠色通道“,而作為視頻光纖傳輸設(shè)備的光端機也扮演著重要的角色。為此,以天翼訊通為代表的少數(shù)幾家光端機廠家推出了應(yīng)高清化視頻監(jiān)控趨勢的高清光端機產(chǎn)品。
采用HD-SDI高清光端機和IP光端機綜合方案的交通治安卡口系統(tǒng)(見圖),與傳統(tǒng)的系統(tǒng)基本相同,不論是系統(tǒng)新建或改造都將非常方便,并且將兩類系統(tǒng)的優(yōu)點完美地結(jié)合于一體。整個交通治安卡口監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點:
系統(tǒng)整體采用光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸,完成前端各種高清視頻信號的接入、傳輸及交換;
級聯(lián)型IP光端機TY-EOPJ系列,解決前端網(wǎng)絡(luò)高清攝像機視頻信號的光纖傳輸,將高清視頻、低速數(shù)據(jù)等信號上傳至所屬監(jiān)控中心局端IP光端機;
TY-EOPJ系列,有單光口,2個光口,3個光口,4個光口系列,可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況組成鏈網(wǎng)、星網(wǎng),組網(wǎng)方案非常靈活;
高清光端機TY-HFS1120R系列,解決非壓縮的高清HD-SDI攝像機視頻信號的光纖傳輸,滿足客戶對視頻及操控的實時性的嚴格要求;
TY-HFS1120R高清光端機,發(fā)送端帶環(huán)路輸出,方便本地顯示;接收端兩路輸出,可以一路輸出給高清DVR,一路輸出給高清大屏幕;
前端采用高清采集單元,視頻分辯率高;
全部設(shè)備工業(yè)化設(shè)計,系統(tǒng)可靠性高;
卡口至中心采用光纖傳輸,系統(tǒng)升級方便;
單個攝像機的覆蓋面廣,對壓線行駛的車輛也可識別;設(shè)備少,不需要另外配全景攝像機;
支持1080p、1080i和720p高清數(shù)字視頻的傳輸。
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5、天翼訊通光端機介紹
a)TY-EOPJ3022光3電IP光端機
天翼訊通TY-EOPJ302節(jié)點式高性能光纖收發(fā)器(又名雙光口光纖收發(fā)器或雙光口光電轉(zhuǎn)換器),主要是為了滿足安防、監(jiān)控、電信、有線電視、鐵路、軍事、金融證券、海關(guān)、民航、海運、電力、鐵路、水利及油田等各種寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)及要求高可靠性數(shù)據(jù)傳輸或組建IP數(shù)據(jù)傳輸鏈型網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域。是高清安防監(jiān)控、寬帶校園網(wǎng)、寬帶有線電視網(wǎng)及智能化寬帶小區(qū)光纖到樓、光纖到戶的最理想應(yīng)用設(shè)備產(chǎn)品能夠穩(wěn)定工作在40?С~+75?С的嚴酷氣候環(huán)境中。以太網(wǎng)接口三重防雷設(shè)計,有效防范雷擊損壞具備地址過濾、網(wǎng)絡(luò)分段及智能監(jiān)控報警等功能,適合一條鏈路多個以太網(wǎng)接點的組網(wǎng)方案,提高網(wǎng)絡(luò)工作效率及網(wǎng)絡(luò)運行可靠性。
雙/單纖傳輸多達3路以太網(wǎng)
2路雙/單纖傳輸,可組成鏈網(wǎng),或節(jié)點式組網(wǎng)
10/100M自適應(yīng)
完全支持IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3ab、IEEE802.3z
支持IEEE802.3X全雙工流控制和BACKPRESSURE半雙工流控制
檢測數(shù)據(jù)包的VLAN地址解析協(xié)議
網(wǎng)口支持平行/交叉網(wǎng)線自適應(yīng)
單纖/雙纖可選,單模/多模光纖傳輸,無中繼最大傳輸距離100KM
無電磁干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)以及共地回路干擾
帶電源、光路、以太網(wǎng)狀態(tài)LED指示,可監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)
工業(yè)級設(shè)計,SMT表面貼裝技術(shù)
鐵殼臺式結(jié)構(gòu)和2U19英寸機架結(jié)構(gòu)
低功耗,即插即用,支持熱插拔,免調(diào)試安裝
以太網(wǎng)接口三重防雷設(shè)計
b)TY-EOPJ8011光8電IP光端機
天翼訊通TY-EOPJ801高性能光纖收發(fā)器(又名光口交換機),主要是為了滿足安防、監(jiān)控、電信、有線電視、鐵路、軍事、金融證券、海關(guān)、民航、海運、電力、鐵路、水利及油田等各種寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)及要求高可靠性數(shù)據(jù)傳輸或組建IP數(shù)據(jù)傳輸專網(wǎng)的領(lǐng)域。是高清安防監(jiān)控、寬帶校園網(wǎng)、寬帶有線電視網(wǎng)及智能化寬帶小區(qū)光纖到樓、光纖到戶的最理想應(yīng)用設(shè)備產(chǎn)品能夠穩(wěn)定工作在40?С~+75?С的嚴酷氣候環(huán)境中。以太網(wǎng)接口三重防雷設(shè)計,有效防范雷擊損壞,適合一條鏈路多個以太網(wǎng)接點的組網(wǎng)方案,提高網(wǎng)絡(luò)工作效率及網(wǎng)絡(luò)運行可靠性。
雙/單纖傳輸多達8路以太網(wǎng)
1路雙/單纖傳輸
10/100M自適應(yīng)
完全支持IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3ab、IEEE802.3z
支持IEEE802.3X全雙工流控制和BACKPRESSURE半雙工流控制
檢測數(shù)據(jù)包的VLAN地址解析協(xié)議
網(wǎng)口支持平行/交叉網(wǎng)線自適應(yīng)
單纖/雙纖可選,單模/多模光纖傳輸,無中繼最大傳輸距離100KM
無電磁干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)以及共地回路干擾
帶電源、光路、以太網(wǎng)狀態(tài)LED指示,可監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)
工業(yè)級設(shè)計,SMT表面貼裝技術(shù)
鐵殼臺式結(jié)構(gòu)和2U19英寸機架結(jié)構(gòu)
低功耗,即插即用,支持熱插拔,免調(diào)試安裝
以太網(wǎng)接口三重防雷設(shè)計
c)TY-EOPJ6033光6電IP光端機
天翼訊通TY-EOPJ603節(jié)點式高性能光纖收發(fā)器(又名3光口光纖收發(fā)器),主要是為了滿足安防、監(jiān)控、電信、有線電視、鐵路、軍事、金融證券、海關(guān)、民航、海運、電力、鐵路、水利及油田等各種寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)及要求高可靠性數(shù)據(jù)傳輸或組建IP數(shù)據(jù)傳輸專網(wǎng)的領(lǐng)域。是高清安防監(jiān)控、寬帶校園網(wǎng)、寬帶有線電視網(wǎng)及智能化寬帶小區(qū)光纖到樓、光纖到戶的最理想應(yīng)用設(shè)備產(chǎn)品能夠穩(wěn)定工作在40?С~+75?С的嚴酷氣候環(huán)境中。以太網(wǎng)接口三重防雷設(shè)計,有效防范雷擊損壞,適合一條鏈路多個以太網(wǎng)接點的組網(wǎng)方案,提高網(wǎng)絡(luò)工作效率及網(wǎng)絡(luò)運行可靠性。
雙/單纖傳輸多達6路以太網(wǎng)
3路雙/單纖傳輸,可組成鏈網(wǎng),星網(wǎng)
10/100M自適應(yīng)
完全支持IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3ab、IEEE802.3z
支持IEEE802.3X全雙工流控制和BACKPRESSURE半雙工流控制
檢測數(shù)據(jù)包的VLAN地址解析協(xié)議
網(wǎng)口支持平行/交叉網(wǎng)線自適應(yīng)
單纖/雙纖可選,單模/多模光纖傳輸,無中繼最大傳輸距離100KM
無電磁干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)以及共地回路干擾
帶電源、光路、以太網(wǎng)狀態(tài)LED指示,可監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)
工業(yè)級設(shè)計,SMT表面貼裝技術(shù)
鐵殼臺式結(jié)構(gòu)和2U19英寸機架結(jié)構(gòu)
低功耗,即插即用,支持熱插拔,免調(diào)試安裝
以太網(wǎng)接口三重防雷設(shè)計
d)TY-HFS1120RHD-SDI高清光端機
為滿足高清視頻傳輸,天翼訊通開發(fā)出系列采用了HD-SDI標準的高清數(shù)字視頻光端機產(chǎn)品TY-HFS1120R系列。TY-HFS1120R系列HD-SDI高清數(shù)字視頻光端機可廣泛應(yīng)用于廣播電視、現(xiàn)場轉(zhuǎn)播、視頻監(jiān)控、安全防范等領(lǐng)域,是高可靠、高性能的串行數(shù)字光傳輸設(shè)備。其可在單根光纖上實現(xiàn)1路雙向HD-SDI/SDI/ASI數(shù)字視頻信號的長距離傳輸。設(shè)備由光發(fā)射端和光接收端構(gòu)成,主要用于傳輸速率為1483.5Mbps和1485Mbps的HD-SDI高清數(shù)字視頻信號,并向下兼容傳輸143Mbps、177Mbps、270Mbps、360Mbps、540Mbps五種速率的SDSDI數(shù)字視頻信號或ASI數(shù)字視頻信號。
TY-HFS1120R系列高清光端機具有以下特點:
支持SMPTE259M,SMPTE297M,SMPTE310SMPTE305(SDTI)、SMPTE344標準;
符合DVBASI(EN500839)接口標準;
自動適應(yīng)SDI143Mbps、177Mbps、270Mbps、360Mbps、540Mbps、1483.5Mbps、1485Mbps傳輸速率;
SDI輸入具有電纜均衡,可補償電纜傳輸?shù)膿p耗;
具有減小信號抖動電路,可以很好地處理畸變信號;
發(fā)送端帶環(huán)路輸出,接收端兩路輸出,方便現(xiàn)場組網(wǎng);
單級傳送距離可達100Km;
系統(tǒng)拓撲包括點對點、點對多點等;
可選1310nm、1550nm、CWDM或DWDM光傳輸方式,通過光復(fù)接實現(xiàn)多路信號傳輸。
6、總結(jié)
盡管在當(dāng)前的視頻傳輸系統(tǒng)中,高清光端機的應(yīng)用還比較少見,具備相關(guān)技術(shù)的廠家也僅為少數(shù)幾家,但隨著高清化需求的不斷提出,特別是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的異軍突起,高清光端機的應(yīng)用將越來越多,在未來幾年內(nèi),高清也將成為主流光端機產(chǎn)品的必備標準。
當(dāng)然,光端機只是光纖傳輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的一環(huán),要想實現(xiàn)真正的高清視頻監(jiān)控,不是一個廠家、一個設(shè)備所能夠完成的,而是需要整個系統(tǒng)中的設(shè)備產(chǎn)品都要實現(xiàn)高清標準,如果某個環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)高清,就會影響整個系統(tǒng)的高清視頻質(zhì)量。因此,在高清化需求的應(yīng)用趨勢下,需要安防業(yè)內(nèi)有志向的廠家都要做出更大的努力,強化自身的技術(shù)實力,推以出更多、更完善的高清產(chǎn)品。