視頻監(jiān)控系統(tǒng)中圖像清晰度是最被關(guān)注的，衡量圖像清晰度的標(biāo)準(zhǔn)是分辨率，分辨率值越大，圖像就越清晰?，F(xiàn)在視頻圖像分辨率最高已可達(dá)1080P，也就是人們通常說的高清。

　　其實(shí)要做到畫面高清，不僅僅是分辨率達(dá)到720P或1080P就行了，還必須在超寬動(dòng)態(tài)、自動(dòng)白平衡、圖像銳利度調(diào)整、超級(jí)數(shù)字降噪(信噪比)、智能數(shù)字自動(dòng)測(cè)光補(bǔ)償、亮度信號(hào)、彩色信號(hào)邊緣補(bǔ)正、損壞像素自動(dòng)調(diào)整與恢復(fù)、色彩調(diào)整等指標(biāo)上都要有上好的表現(xiàn)，只有達(dá)到這些綜合性的要求才能真正地實(shí)現(xiàn)高清。由于圖像清晰度對(duì)視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)有著非同一般的重要性，因此，高清監(jiān)控技術(shù)一經(jīng)面世就被市場(chǎng)廣泛接受并開始實(shí)際應(yīng)用。

　　攝像機(jī)是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電學(xué)圖像，通過顯示設(shè)備還原光學(xué)圖像的設(shè)備。攝像機(jī)的社會(huì)需求源自人類對(duì)自然的視覺需求，是人類感知物質(zhì)世界的重要工具。盡管視頻監(jiān)控是作為一個(gè)系統(tǒng)來衡量整體性能的，但無疑，攝像機(jī)是最重要的組成部分，并匯聚眾多的核心技術(shù)。

　　近兩年，高清可以說是監(jiān)控行業(yè)最熱門話題，業(yè)界各大主流廠商都紛紛推出自己的高清產(chǎn)品，尤其是高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)更是款型豐富，外圍配套設(shè)備比較齊全，涌現(xiàn)出各種IP高清系統(tǒng)解決方案，并成為目前高清視頻監(jiān)控應(yīng)用方案的主流。不可否認(rèn)，由于IP高清監(jiān)控方案的實(shí)際應(yīng)用，極大地提高了視頻數(shù)據(jù)承載和應(yīng)用能力，使視頻圖像分辨率大幅提升，并具有高度的易擴(kuò)展性和集中管理等優(yōu)勢(shì)。近幾年安防行業(yè)各類展會(huì)中，IP高清監(jiān)控方案真可謂飽受贊譽(yù)。

　　然而，盡管IP網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控具有種種優(yōu)勢(shì)，但也由于各種原因，對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，特別對(duì)網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控系統(tǒng)整體而言，也明顯地暴露出其軟肋：由于網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲帶來的非實(shí)時(shí)性，又由于有損編碼壓縮使顯示和記錄的圖像失去原汁原味，從而影響了其應(yīng)用效果。所以說，事物都有其正反二面，IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控也不例外。

　　在人類感知物質(zhì)世界的過程中，對(duì)高清的追求一直沒有停止腳步，與IP網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控相呼應(yīng)的HD-SDI數(shù)字高清監(jiān)控就是最為重要的應(yīng)用實(shí)例。

　　HD-SDI高清及標(biāo)準(zhǔn)

　　攝像機(jī)的CCD或CMOS傳感器采集信號(hào)后未經(jīng)壓縮的高清視頻信號(hào)及傳輸有模擬和數(shù)字兩種。模擬傳輸一般采用YPbPr分量傳輸，一路高清視頻信號(hào)需要三根同軸線纜同時(shí)傳輸。數(shù)字傳輸一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI傳輸，其中DVI或HDMI的傳輸距離只有幾米，不適合用于監(jiān)控圖像的遠(yuǎn)程傳輸，行業(yè)內(nèi)通常被應(yīng)用在演播控制室內(nèi)設(shè)備間的連接和信號(hào)傳輸。而HD-SDI信號(hào)雖然可以傳輸百米左右，并可采用CVBS同軸電纜傳輸，所以通常被應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備與百米內(nèi)的控制設(shè)備間的信號(hào)傳輸連接。

　　高清定義源自于數(shù)字高清電視HDTV，是由美國電影電視工程師協(xié)會(huì)SMPTE確定的高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)，即支持1080i(1920×1080，隔行)、720P(1280×720，逐行)、1080P(1920×1080，逐行)三種高清電視標(biāo)準(zhǔn);再次，還特別要求是16∶9顯示模式和全幀速。

　　目前，在安防行業(yè)傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)清數(shù)字編碼一般可達(dá)到4CIF或D1的分辨率，約為40萬像素，清晰度在300至500電視線之間;高清攝像機(jī)如果要達(dá)到800電視線清晰度，那么攝像機(jī)的分辨率至少要達(dá)到720P(1280×720)的標(biāo)準(zhǔn)，約90多萬像素;若采用200萬像素，就能達(dá)到1080P(1920×1080，逐行)高清圖像的要求。

　　現(xiàn)在，安防行業(yè)通常采用廣播電視領(lǐng)域的高清劃分標(biāo)準(zhǔn)，來區(qū)分“高清”和“標(biāo)清”。由于采用廣電標(biāo)準(zhǔn)：即能達(dá)到百萬像素的攝像機(jī)，配套以1080P分辨率的顯示設(shè)備及相應(yīng)的傳輸通道，就可以形成一套可稱之為高清的監(jiān)控系統(tǒng)，但安防視頻監(jiān)控行業(yè)本身至今還沒有通用的高清標(biāo)準(zhǔn)。例如，2006年發(fā)布的國標(biāo)《視頻安防監(jiān)控?cái)?shù)字錄像設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn) GB 20815-2006》，僅對(duì)DVR的等級(jí)劃分為A級(jí)(分辨率不小于4CIF，704×576)和B級(jí)(分辨率CIF，352×288)兩種。

　　HD-SDI監(jiān)控技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　相較于IP網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控系統(tǒng)，很明顯，HD-SDI監(jiān)控有如下優(yōu)勢(shì)。

　　1、原模擬系統(tǒng)布線仍可采用，系統(tǒng)組成和設(shè)備管理方式不變，從老的模擬系統(tǒng)升級(jí)，只需更換相應(yīng)的硬件設(shè)備，幾乎無需操作培訓(xùn)，能平滑實(shí)現(xiàn)從標(biāo)清模擬監(jiān)控升級(jí)到高清監(jiān)控。

　　2、不失真原始圖像，不像IP監(jiān)控是經(jīng)壓縮和打包后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，而HD-SDI監(jiān)控以未壓縮數(shù)字信號(hào)在同軸電纜上高速傳輸，不失真。

　　3、高清實(shí)時(shí)，不受傳輸網(wǎng)絡(luò)影響，不會(huì)有IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控產(chǎn)生的圖像延遲問題，在有實(shí)時(shí)監(jiān)控要求的場(chǎng)合，該性能要求就顯得特別重要。[nextpage]

　　4、提供更多細(xì)節(jié)，保持圖像的完整性和原始性，大大提高了智能分析算法的精度，為智能視頻分析IVS提供了保障。

　　5、單位面積攝像機(jī)布點(diǎn)密度大幅下降，提高了采集設(shè)備的利用效能。

　　客觀地講，基于IP監(jiān)控和基于HD-SDI監(jiān)控各有優(yōu)勢(shì)，從目前安防需求看，HD-SDI監(jiān)控是令人振奮的。但是，HD-SDI監(jiān)控本身也還有技術(shù)問題需解決。比如，需要解決HD-SDI的長距離(長于100米的)傳輸問題;配套設(shè)備欠成熟、廠商較少，廠商和配套設(shè)備的選擇面較小，成本也比較高;應(yīng)用的普及度及用戶的認(rèn)知度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及IP網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控。

　　高清攝像機(jī)組成及關(guān)鍵技術(shù)

　　HD-SDI或IP高清攝像機(jī)一般由如下主要部分組成如下：

　　1、攝像機(jī)CCD或CMOS 成像器件，完成光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào)，輸出電子圖像信號(hào)。

　　2、AFE，模擬前端，用于CCD 成像時(shí)，將CCD 圖像信號(hào)數(shù)字化，并產(chǎn)生CCD控制時(shí)序。而對(duì)于CMOS型成像器件，可直接輸出數(shù)字信號(hào)，故不需要AFE模擬前端。

　　3、CPU為整個(gè)高清攝像機(jī)核心器件，其主要完成圖像信號(hào)處理(Image Signal Processor)和圖像信號(hào)編解碼(編解碼為MPEG4、H.264 標(biāo)準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)等)。早期的CPU即DSP(Digital Signal Processor)，主要完成圖像信號(hào)處理，如：透鏡校正、Gamma 校正、邊緣校正、自動(dòng)曝光、自動(dòng)聚焦、自動(dòng)黑白平衡、防抖動(dòng)等處理及控制。

　　這其中IP高清攝像機(jī)的CPU還要完成圖像的編碼壓縮，再經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)口輸出，而HD-SDI高清攝像機(jī)不經(jīng)編碼壓縮即以原始數(shù)字信號(hào)經(jīng)HDMI或HD-SDI口輸出?？傮w說，CPU 除圖像處理和編碼功能外，還要完成高清攝像機(jī)系統(tǒng)控制及計(jì)算，充作整個(gè)系統(tǒng)的中央處理器。

　　4、存儲(chǔ)接口：存儲(chǔ)主要是指存儲(chǔ)卡/硬盤等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

　　5、信號(hào)輸出接口：HDMI為高清數(shù)字多媒體接口，支持5Gpbs 以上高速信號(hào)傳輸速率，為民用消費(fèi)電子接口;HD-SDI為高速串行接口，符合SMPTE 組織制定的用于影視演播室的數(shù)字音視頻信號(hào)傳輸，是專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其早期支持標(biāo)清數(shù)字電視信號(hào)的270Mbps速率，已發(fā)展到傳輸1.485Gbps 高清數(shù)字電視信號(hào)，再發(fā)展到當(dāng)前的2.97Gbps 高速信號(hào)，用于傳輸RGB 24bit 以上高清數(shù)字電視信號(hào)。

　　從上述對(duì)高清攝像機(jī)系統(tǒng)介紹可知，專業(yè)高清攝像機(jī)涉及到以下主要難點(diǎn)和當(dāng)前業(yè)界先進(jìn)技術(shù)。

　　1、高分辨率光學(xué)鏡頭集成，高清攝像機(jī)必須搭配高分辨率(高達(dá)真正千萬像素)和廣角的光學(xué)鏡頭，在光學(xué)變焦等方面，均為當(dāng)前技術(shù)最前沿。

　　2、圖像信號(hào)處理，在光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào)時(shí)，需要進(jìn)行信號(hào)處理，以便獲得較高的圖像質(zhì)量，降低各種干擾和雜聲等。以白平衡、自動(dòng)曝光、自動(dòng)聚焦、防抖動(dòng)等為代表的幾個(gè)技術(shù)是圖像信號(hào)處理技術(shù)的幾個(gè)方面。

　　3、高速電子圖像信號(hào)的接收、處理和傳輸，高清攝像機(jī)在光電轉(zhuǎn)換后，所得信號(hào)均為高速電子信號(hào)，這要求信號(hào)接收、處理和傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，均需要考慮電磁兼容和隔離措施。

　　4、高清視頻壓縮，高清攝像機(jī)由于其視頻信號(hào)速率高，數(shù)據(jù)量大，必需采用當(dāng)前先進(jìn)的視頻壓縮技術(shù)，如H.264 等，才能滿足存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)傳輸需求。

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HD-SDI給力高清視頻監(jiān)控(下)