從2009年開始,視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)開始向網(wǎng)絡(luò)化過渡后，高清HD(High-Definition)就成了安防視頻監(jiān)控所追求目標(biāo)，但在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控過去三年的高清發(fā)展過程中，不僅是使用者甚至廠商都對高清及產(chǎn)品的發(fā)展認(rèn)識模糊，同時(shí)中國本身網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及周邊配套無法同步發(fā)展的具體情況下，廠商在實(shí)時(shí)與畫質(zhì)兩端徘徊，但高清監(jiān)控儼然成為趨勢不得不為，有些廠商提出了“960H”模擬高清及另一類的串行高清格式的HDcctv來代替網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)高清，這些新產(chǎn)品技術(shù)加入，使得監(jiān)控高清的需求更加多樣化。而HD-SDI串行界面高清攝像機(jī)則成為目前受到關(guān)注的產(chǎn)品。

　　何以稱為HD-SDI高清串行界面

　　HD顧名思義是指高清，而SDI(Serial Digital Interface)全名是串行數(shù)字接口，由 SMPTE (The Society of Motion Picture and Television Engineers ) 電影動(dòng)畫和電視工程師協(xié)會(huì)，一個(gè)主導(dǎo)的動(dòng)態(tài)影像產(chǎn)業(yè)技術(shù)的組織協(xié)會(huì)所定義的。SDI的標(biāo)準(zhǔn)目前有五種主要在監(jiān)控運(yùn)用上以采用HD-SDI與3G-SDI為主。

　　這種SDI標(biāo)準(zhǔn)串行界面都用于傳輸未壓縮且無延時(shí)的數(shù)碼視頻信號 ，這個(gè)同時(shí)還可以嵌入Audio音訊和Data句柄，來運(yùn)用于聲音及控制的信號加載傳輸。雖然有很多認(rèn)為這種信號也可以用于HDMI或是DVI的界面接口，但SDI接口界面無論從信號格式傳輸、方便施工還是更好的鏈接極為簡單BN接頭等原因上，都是監(jiān)控產(chǎn)品的首選，因此成為HDcctv聯(lián)盟所極力推動(dòng)的一種標(biāo)準(zhǔn)格式被大量采用，被稱為HD-SDI(3G-SDI)串行界面。而將這種串行界面信號格式與原本監(jiān)控?cái)z像機(jī)的影像信號處理模塊進(jìn)行組合就是HDcctv中的HD-SDI (3G-SDI)串行界面高清攝像機(jī)。

　　HD-SDI攝像機(jī)的架構(gòu)與結(jié)構(gòu)組成

　　從外觀結(jié)構(gòu)上看HD-SDI與一般的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)沒有很大的差異，但在近距離觀察下，HD-SDI的部份結(jié)構(gòu)上是與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)有很大不同，甚至在部份廠商在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)布建上很強(qiáng)調(diào)自己的獨(dú)特優(yōu)勢 (見圖1)。

圖1 D-SDI攝像機(jī)基本成像架構(gòu)圖 

　　目前視頻監(jiān)控市場上已有廠商開始量產(chǎn)HDcctv最高規(guī)格并且符合3G-SDI規(guī)范的攝影機(jī)，這些產(chǎn)品具備三組影像輸出接口：支持SDI與HDMI高清訊號同步輸出兩組1080P@60影像及一組(BNC接口)可同時(shí)輸出仿真影像(720x480)，其I/O控制接口可以滿足外部控制所需。

　　從內(nèi)部組件架構(gòu)來看在HD-SDI與網(wǎng)絡(luò)百萬像素?cái)z像機(jī)沒有太大的差異，從圖1中可以看出，HD-SDI攝像機(jī)同網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一樣，采用不同的影像感應(yīng)及處理組件一定會(huì)有不同的架構(gòu)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。

　　目前，HD TX Chip芯片在韓美等廠家加入SDI的供應(yīng)鏈后，使得廠商在HD-SDI攝像機(jī)的電路架構(gòu)與外觀及結(jié)構(gòu)上有了更多的設(shè)計(jì)選擇。從CCD到CMOS，從1/3"到1/2.5"甚至1/1.8"都有廠商采用，但相對的在耗電與機(jī)構(gòu)大小及鏡頭的選配上就必須配合，且輸出是@30fps或@60fps更是HD-SDI (3G-SDI)影像效果的關(guān)鍵，還有在HD發(fā)射接收芯片上是采用ASIC或是FPGA架構(gòu)也都在影響整個(gè)HD-SDI攝像機(jī)的架構(gòu)內(nèi)容。[nextpage]

　　HD-SDI攝像機(jī)和周邊設(shè)備發(fā)展現(xiàn)況

　　在HD-SDI攝像機(jī)推出市場后，市場的反應(yīng)是二極化的，一些人歡欣鼓舞，很多用戶及工程商反應(yīng)都是監(jiān)控怎會(huì)走回頭路? 大部份都忽略這種攝像機(jī)的發(fā)展。同時(shí)，很多工程商用戶把這種通過數(shù)字信號編碼傳輸?shù)臄z像機(jī)，仍然當(dāng)作“模擬高清”，這種觀點(diǎn)是不對的。

　　2009年HDcctv聯(lián)盟開始大力推廣并招募會(huì)員，目前仍然大約只有60多個(gè)會(huì)員左右加入，但值得注意的是這其中有將近50家是制造商，且都有SDI相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用或正在上市推廣。這些產(chǎn)品不僅僅是HD-SDI攝像機(jī)，還包擴(kuò)HD感光芯片、HD-SDI信號發(fā)射與接收集成芯片、HD-DVR(SDI-DVR)、SDI信號轉(zhuǎn)換界面等，傳輸與后端顯示及存儲(chǔ)產(chǎn)品也開始發(fā)展起來。

　　從2010年起HD-SDI產(chǎn)品就在不被看好的情況下，從日、韓再到臺(tái)灣、中國大陸的廠商都開始進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)，并且很快從幾家廠商單純的樣機(jī)測試，到對試探性推廣，再到目前僅中國大陸就超過二十家廠商在進(jìn)行產(chǎn)品研制。根據(jù)a&s初步調(diào)查，目前已正式推出SDI產(chǎn)品的日韓企業(yè)約有18家，臺(tái)灣有13家，中國大陸約有27家在進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，其中約有12家廠商推出產(chǎn)品進(jìn)入市場其廠商數(shù)還在陸續(xù)增加。

　　雖然相對于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)制造商量而言不值一提，同時(shí)行業(yè)內(nèi)對HD-SDI攝像機(jī)在應(yīng)用存在一些分岐等原因，使得工程商和用戶對是否采用HD-SDI攝像機(jī)十分猶豫。不過以目前的HD-SDI技術(shù)發(fā)展和HDcctv聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)進(jìn)程計(jì)劃(圖2)來看，HD-SDI攝影機(jī)的發(fā)展前景仍然不容忽視。

圖2 HDcctv(HD-SDI)在產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)歷程

　　HD-SDI攝像機(jī)適合應(yīng)用哪些環(huán)境

　　安防用戶選擇高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)很重要的需求就是“看得到細(xì)節(jié)”在這個(gè)前提下，高清及百萬像素開始被應(yīng)用于各種監(jiān)控場所中。但礙于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)帶寬及儲(chǔ)存容量等問題，使得很多用戶采用高清監(jiān)控設(shè)備一段時(shí)間后，不約而同的思考“我有需要在監(jiān)控系統(tǒng)中每一處都采用高清嗎?”

　　可以說，高清是必要，但不是每處或每時(shí)都要呈現(xiàn)高清影像，只有在符合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的帶寬條件及儲(chǔ)存需求限制下，開展高清監(jiān)控。但這個(gè)觀念在業(yè)界剛形成共識不久， HD-SDI攝像機(jī)的出現(xiàn)又打破了這個(gè)共識，廠商開始宣揚(yáng)SDI的無壓縮無延時(shí)特性，更以實(shí)際的儲(chǔ)存應(yīng)用破除了HD-SDI在網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存的容量疑惑(見圖3)，從圖中可以看出HD-SDI RX接收芯片在直接輸出高清信號下不會(huì)再經(jīng)過ADC/DAC的Coder/EnCoder作用，而是直接進(jìn)入CODEC，使得壓縮儲(chǔ)存損失小且儲(chǔ)存空間商與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控是等值的。

圖3  HD-DVR(SDI-DVR)的應(yīng)用架構(gòu)[nextpage]

　　HD-SDI攝像機(jī)除了可以具有720P/1080P有高清畫面效果外，最大的優(yōu)勢就是無延時(shí)及無壓縮，因此可以在交通行業(yè)如高速公路、軌道交通及機(jī)場等環(huán)境，另外，平安城市、監(jiān)獄、銀行以及學(xué)校這些需要實(shí)時(shí)及看清細(xì)節(jié)的行業(yè)也適用于HD-SDI攝像機(jī)，雖然與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一樣，會(huì)存在一定的環(huán)境限制，但是目前在韓國高速公路及日本機(jī)場的出入口監(jiān)控，還有臺(tái)灣科技廠防的成功使用，HD-SDI攝像機(jī)會(huì)有自己的一片天空。

　　HD-SDI攝像機(jī)如何邁過這些坎

　　在HD-SDI攝像機(jī)被一些業(yè)內(nèi)人士廣泛看重的同時(shí)，其在應(yīng)用上的種種障礙問題也成為其 市場發(fā)展的絆腳石。

　　高清鏡頭不匹配

　　目前各個(gè)廠商在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)對感光組件缺乏統(tǒng)一的共識，有的用CCD、有的用CMOS，在這種條件下使得可以搭配的高清鏡頭缺少明顯，除了板機(jī)鏡頭(Board Lens)外，槍機(jī)可選型搭配的非球面高清百萬像素鏡頭可以說少得可憐，而高速球的模塊鏡片則更少，當(dāng)然很多鏡頭廠商也表示正在努力推出此類產(chǎn)品，相信最短時(shí)間內(nèi)一定會(huì)補(bǔ)上這個(gè)缺口。

　　傳輸距離不足

　　HD-SDI攝像機(jī)開始被推出市場就經(jīng)常出現(xiàn)“傳輸距離太短”的質(zhì)疑。，如果用HDMI只有幾十米，就算用同軸電纜也只能100米。這些說法影響了工程商在采用HD-SDI攝像機(jī)的想法，但實(shí)際上，以網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)又何嘗不是受到距離的限制呢?以網(wǎng)絡(luò)線而言，在沒有PoE供電下，Cat.5 或Cat.6也只有 120米的有效距離，前端監(jiān)控的“最后一里”網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控也需要考慮傳輸線材及距離的。

　　目前廠商已開始重視傳輸問題，除了開發(fā)3G-SDI的產(chǎn)品用傳輸速率來增加傳輸距離外，同時(shí)也在HD-TX芯片上以FPGA設(shè)計(jì)架構(gòu)采用Dirac影像壓縮技術(shù)產(chǎn)生無壓損失(lossless compression)的方式，將距離增加到 300米，同時(shí)也可藉由在同軸或UTP纜在線材質(zhì)上128/168/192編織上對高頻損失的優(yōu)劣條件選用，來降低線路上的損失及延長HD-SDI的信號傳輸距離，目前在廠商部份可以參考HDcctv聯(lián)盟所題出訂定距離與三種纜線應(yīng)用距離(見表1)。

 HD-SDI在傳輸與纜線的關(guān)系表(提供HDcctv聯(lián)盟)

　　目前最普遍的是，HD-SDI通過轉(zhuǎn)Fiber的光端機(jī)轉(zhuǎn)換為光纖電纜傳送，同時(shí)為了能滿足多路的HD-SDI信號的單向或雙向傳送，光端機(jī)也有以WDM/DWDM/CWDM等多頻道光波長分頻方式的傳輸，達(dá)成一路以上的HD-SDI光纖信號載送傳輸要求，這可以讓HD-SDI攝像機(jī)信號傳輸達(dá)到30-70公里。[nextpage]

　　無法遠(yuǎn)程控制?

　　很多廠商擔(dān)心HD-SDI無法控制及傳送聲音信號，但從圖3 HDcctv產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程圖中也看到，關(guān)于這個(gè)部份原本預(yù)計(jì)在2011下半年解決，而實(shí)際上早就在2011上半年時(shí)就被一些技術(shù)先進(jìn)的廠商所克服，同時(shí)還達(dá)成PTZ與聲音雙向傳輸?shù)哪芰?，這對從傳統(tǒng)監(jiān)控向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控轉(zhuǎn)型力不從心的廠商吃了顆定心丸，在透過同軸傳輸信號的載波(Carries Wave)技術(shù)下，已可以在信號無用的部份嵌入這種類似過去16/32 bit單一同軸傳輸?shù)姆绞絹韨鬏斂刂萍奥曇粜盘?。這步為HD-SDI矩陣出現(xiàn)打開技術(shù)之路，傳統(tǒng)矩陣系統(tǒng)在高清的夾縫下有了起死回生的契機(jī)。

　　缺乏影像顯示產(chǎn)品

　　目前監(jiān)控系統(tǒng)影像在呈現(xiàn)上多以CVBS的仿真信號輸入和VGA的終端顯示器為主，目前高清多以720P/1080i為主要顯示格式，同時(shí)在數(shù)字電視HDTV SMPTE-296M/274M規(guī)定下，輸入格式大多為HDMI或DVI及YC信號接口格式，而大部份顯示器廠商在聽到HD-SDI高清需求都直觀的以HDMI界面接口來認(rèn)定，但相對于SDI的信號接口格式，BNC還是最好的選擇。截至目前，多數(shù)示器都可以支持HDMI-1080P但相對有嵌入SDI接收芯片及存在SDI的接口格式就只能在小尺寸的銀幕及大屏部份去找尋著手，這是目前HD-SDI發(fā)展遇到的最大問題。

　　能看不能存已經(jīng)解決

　　在HD-TX/RX發(fā)射與接收芯片沒有改良前，HD-SDI的儲(chǔ)存問題就跟“960H”的影像儲(chǔ)存一樣，不能像網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)那樣進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存儲(chǔ)，會(huì)出現(xiàn)“能看不能存”的問題。

　　在芯片問題解決后及Hybrid DVR概念影響與SDI-DVR出現(xiàn)時(shí)，這個(gè)問題就不再困擾想要使用HD-SDI攝像機(jī)的工程商，因?yàn)橄鄬τ诰W(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控，HD-SDI的儲(chǔ)存要求是對等的，而且更有優(yōu)勢的是HD-SDI可以保證路像的清晰及實(shí)時(shí)性，但網(wǎng)絡(luò)高清則必需為帶寬及影像碼流量而擔(dān)心是否會(huì)有失幀的情況。而從容量上來看，HD-SDI與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)相同影像所占用的存儲(chǔ)空間幾乎相同。

　　沒有平臺(tái)如何集中管控

　　HD-SDI攝像機(jī)目前缺乏系統(tǒng)性的管理平臺(tái)工具，在整合、集中管控上遇到很大的問題。而韓國在高速公路的項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)這一需求。該項(xiàng)目，前端部分采取同軸纜線搭配光端機(jī)的傳送方式，將所有路側(cè)信號送回交通控制中心，再經(jīng)過HD-RX轉(zhuǎn)換后以板卡或四路八路為一組的方式，將信號轉(zhuǎn)為BT.1120格式直接進(jìn)入具有連網(wǎng)和網(wǎng)管功能DVR或由板卡組成的HD-SDI Video Server，用管理平臺(tái)軟件使將所有的DVR進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)管理收編，這樣不僅達(dá)成平臺(tái)管理的要求更在分群分組上更便捷、快速的進(jìn)行高速公路畫面調(diào)撥工作，而平臺(tái)軟件也能夠依控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的條件達(dá)成對HD-SDI攝像機(jī)的PTZ控制。

　　前端沒“大腦”

　　從各種分析和實(shí)際產(chǎn)品測試中可以看到在HD-SDI的IVS或是VCA影像智能功能，由于是透過的HD-TX芯片是分壓縮也非CPU運(yùn)算處理方式，因此HD-SDI攝像機(jī)前端除了大區(qū)域的隱私遮沒(Mask)位移動(dòng)態(tài)偵測(Motion Detection)跟OSD等功能外，不能做一些如畫線統(tǒng)計(jì)等中高端智能的運(yùn)用，目前截稿為止已有元件廠商發(fā)布世界第一個(gè)高清1080P@30fps的帶有智能分析能力的高清晶片，那就讓我們拭目以待。

　　電力供應(yīng)：不是問題的問題

　　由于HD-SDI攝像機(jī)本考慮到替代原有模擬攝像機(jī)為目的產(chǎn)生的，因此很多廠商并不會(huì)特別關(guān)注電力供應(yīng)的問題。但是在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)著力宣傳PoE供電方式的環(huán)境下，一些廠商也希望藉由電力供應(yīng)開發(fā)出HD-SDI攝像機(jī)新的賣點(diǎn)。目前藉由同軸電纜傳輸攝像機(jī)所需電力的PoC(Power over Coaxial Cable)的方式，擁有這項(xiàng)技術(shù)的廠商并不多，擁有這項(xiàng)技術(shù)，在市場競爭中多了一招殺手锏。

　　雖然文章中提出了八個(gè)HD-SDI目前面臨的問題，其中有目前可以解決的，也有需要各家廠商在研發(fā)上努力的，但是產(chǎn)品的發(fā)展是永續(xù)且多變的，對于剛起步的HD-SDI攝像機(jī)并不是解決了這八個(gè)問題就一勞永逸。而是需要廠商持續(xù)投入相關(guān)的研發(fā)力量。[nextpage]

　　HD-SDI與網(wǎng)絡(luò)：過去與現(xiàn)在

　　在HD-SDI市場推廣中，很難避免與網(wǎng)絡(luò)百萬高清攝像機(jī)對比，那么HD-SDI攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)百萬高清攝像機(jī)存在怎樣的差異?筆者整理一份較為完整的表格，使兩者之間的差異更加直觀的突顯出來，為行業(yè)內(nèi)人士做權(quán)衡參考(見表2)。

HD-SDI 與網(wǎng)絡(luò)百萬高清攝像機(jī)比較表

　　從上表2可以看出，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的市場占有率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于HD-SDI攝像機(jī)，同時(shí)其遠(yuǎn)程監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)集成的能力都比HD-SDI攝像機(jī)占有。同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)已經(jīng)發(fā)展幾年，其周邊配套產(chǎn)品更加完善，產(chǎn)品選型更加豐富，同時(shí)隨著行業(yè)內(nèi)人士對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)認(rèn)知度逐漸提高，看起來。似乎HD-SDI攝像機(jī)的空間被擠壓得很小。

　　但是回想2002年，當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)剛剛開始“投石問路”，所面臨的處境同今天的HD-SDI攝像機(jī)并沒有什么不同。同樣被認(rèn)為價(jià)格過高、同樣周邊產(chǎn)品不豐富、同樣市場認(rèn)知較少，但是HD-SDI攝像機(jī)仍然有自己先天的優(yōu)勢是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)無法比擬的。在追求高清細(xì)節(jié)的前提下，HD-SDI攝像機(jī)的無延時(shí)是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)無法取代的，

　　還有對圖像要求實(shí)時(shí)無延時(shí)的應(yīng)用場所IP攝像機(jī)是無法取代HD-SDI攝像機(jī)的，其無壓縮傳輸圖像也是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的無法比擬的。今天HD-SDI正像是一只雛鷹，隨著不斷的成長，終將展翅翱翔。

　　通過這次同多家國內(nèi)外HD-SDI攝像機(jī)制造商和HD-SDI芯片供應(yīng)商的交流，可以看出HD-SDI在未來的發(fā)展速度不會(huì)比網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)慢，目前，產(chǎn)業(yè)端對HD-SDI未來市場保守預(yù)估在2014年HD-SDI攝像機(jī)將可能占有視頻監(jiān)控10%的市場份額，可以看出，HD-SDI攝像機(jī)正逐漸站穩(wěn)監(jiān)控市場的地盤，未來HD-SDI(3G-SDI)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)共同高速發(fā)展的局面安防業(yè)界出現(xiàn)。