高清網(wǎng)絡(luò)高速球技術(shù)分析

　　高清網(wǎng)絡(luò)高速球是在傳統(tǒng)模擬高速球的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，在其基礎(chǔ)上，增加高清一體化機(jī)芯、視音頻編碼模塊、網(wǎng)絡(luò)接入模塊，即可構(gòu)成一個(gè)基本的網(wǎng)絡(luò)型高速球，實(shí)現(xiàn)高清影音數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)這一介質(zhì)進(jìn)行可靠傳輸。對(duì)于高清網(wǎng)絡(luò)高速球如何在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬下更加流暢地傳輸數(shù)據(jù)，是目前廠商需解決的首要問(wèn)題。H.264的壓縮編碼逐漸成為主流，在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸，在同等的圖像質(zhì)量條件下，H.264的數(shù)據(jù)壓縮比是MPEG-4的1.5倍。但由于采用網(wǎng)絡(luò)傳輸，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)也是一個(gè)很重要的考慮參數(shù)。

　　高速球首先需要重視高速運(yùn)行性能，其次還需要非常注重球機(jī)的低速運(yùn)行性能這一關(guān)鍵指標(biāo)。例如國(guó)內(nèi)外一些主流廠商的高清高速球產(chǎn)品通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分技術(shù)的深入研究，其手動(dòng)最低速0.01度/秒，預(yù)置位速度可達(dá)300度/秒，此外通過(guò)無(wú)級(jí)變速，人性化變焦/速度自動(dòng)匹配等技術(shù)實(shí)現(xiàn)良好的低速平穩(wěn)性和高速精確性，確?？蛻粼谶M(jìn)行比例變倍操作和預(yù)置位設(shè)定時(shí)，具有良好的視覺(jué)感受。

　　目前主流的高清高速球產(chǎn)品均可以提供豐富的多樣化功能，如前端音頻輸入、音頻輸出、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、視頻遮擋、視頻移動(dòng)報(bào)警、巡航掃描、花樣掃描、看守位、系統(tǒng)重啟、機(jī)芯參數(shù)設(shè)置等功能，此外一些技術(shù)能力雄厚的廠商還開(kāi)發(fā)了一些特色功能，如OSD菜單、3D定位等功能。產(chǎn)品系列日趨豐富，從像素上來(lái)看，目前有130萬(wàn)、200萬(wàn)、300萬(wàn)像素的;從傳感器類(lèi)型來(lái)看，有CMOS、CCD和最新的Exmor CMOS等;從產(chǎn)品形態(tài)來(lái)看，有普通高速球、紅外高速球、激光高速球等;從光學(xué)性能來(lái)看，有18X、20X、28X等。

　　HD-SDI高清高速球技術(shù)分析

　　HD-SDI高速球一開(kāi)始被推向市場(chǎng)時(shí)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達(dá)到100米。但可喜的是，目前廠商已開(kāi)始重視傳輸距離問(wèn)題，目前最為普遍的是HD-SDI通過(guò)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(hào)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(zhǎng)分頻方式的傳輸，達(dá)成一路以上的HD-SDI光纖信號(hào)載送傳輸要求，可讓HD-SDI攝像機(jī)信號(hào)傳輸達(dá)到30-70公里。

　　對(duì)于球機(jī)的控制部分，由于HD-SDI無(wú)法控制及傳送聲音信號(hào)，如果單獨(dú)走線的話，肯定會(huì)影響施工的便利性，如果在同軸中同時(shí)傳輸PTZ控制信號(hào)以及音頻信號(hào)的話，由于各廠商開(kāi)發(fā)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，很容易會(huì)造成兼容性問(wèn)題，目前在透過(guò)同軸傳輸信號(hào)的載波(CarriesWave)技術(shù)下，已可以在信號(hào)無(wú)用的部分嵌入這種類(lèi)似過(guò)去16/32bit單一同軸傳輸?shù)姆绞絹?lái)傳輸控制和聲音信號(hào)。這為HD-SDI發(fā)展打開(kāi)了技術(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)。

　　目前監(jiān)控系統(tǒng)影像在呈現(xiàn)上，多以CVBS的模擬信號(hào)輸入和VGA或HDMI終端顯示器為主，高清多以720P/1080P為主要顯示格式，同時(shí)在數(shù)字電視HDTVSMPTE-296M/274M規(guī)定下，輸入格式大多為HDMI或DVI以及YC信號(hào)接口格式，而大部分顯示器廠商都以HD-SDI高清需求的HDMI界面接口來(lái)認(rèn)定，但相對(duì)于SDI的信號(hào)接口格式，BNC還是最好的選擇。雖然多數(shù)液晶顯示器都可以支持HDMI-1080P，但相對(duì)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顯示器和大屏去找尋著手，這也目前HD-SDI發(fā)展遇到問(wèn)題。

　　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(wèn)題，且在存儲(chǔ)方面，由于不能像網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)那樣進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存儲(chǔ)，出現(xiàn)“能看不能存”的問(wèn)題。但受到HybridDVR概念影響以及SDI-DVR的出現(xiàn)，此類(lèi)問(wèn)題不再困擾想要使用HD-SDI攝像機(jī)的工程商，因?yàn)橄鄬?duì)于網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控，HD-SDI的儲(chǔ)存要求是對(duì)等的，而且HD-SDI更有優(yōu)勢(shì)的是可以保證錄像的清晰和實(shí)時(shí)性，而從容量上來(lái)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。

　　新技術(shù)應(yīng)用需求

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的普及和手機(jī)等移動(dòng)終端的多樣化，越來(lái)越多高端用戶通過(guò)使用iPhone/iPad等移動(dòng)終端，隨時(shí)隨地查看和控制高清高速球的需求日漸明顯。目前大部分廠商的高清高速球產(chǎn)品可通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻等基本功能，但是一些高級(jí)的操作還不能完全實(shí)現(xiàn)。但是少數(shù)廠商的高清高速球產(chǎn)品目前具備通過(guò)移動(dòng)終端對(duì)高速球的控制如3D定位、預(yù)置位調(diào)用、報(bào)警、抓拍等功能。

　　高清高速球的應(yīng)用場(chǎng)合通常都是安裝在室外，所以夜視能力成為市場(chǎng)的一個(gè)很重要的需求，目前的高清高速球的夜視功能通常采用主動(dòng)紅外來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用紅外燈補(bǔ)光，在夜間低照度情況下可進(jìn)行高清監(jiān)控。夜視距離的遠(yuǎn)近，紅外燈開(kāi)啟的方式，紅外燈的材質(zhì)直接影響夜視的效果。

　　對(duì)于一款優(yōu)秀的高清高速球來(lái)說(shuō)，在市場(chǎng)應(yīng)用中除需要考慮功能性之外，更重要的是使用的便捷性。例如，采用獨(dú)具特色的磁吸附式機(jī)芯快裝結(jié)構(gòu)，在工程安裝時(shí)固定好外罩后直接將機(jī)芯對(duì)準(zhǔn)好定位孔放下即可，不需要旋轉(zhuǎn)固定，也不用螺絲固定，安裝非常快捷且穩(wěn)固。采用一體化的安裝方式，機(jī)芯、風(fēng)扇、電路板等都分層裝嵌，有利于機(jī)膽內(nèi)外形成空氣對(duì)流，能有效地分散機(jī)身內(nèi)部熱量。

　　未來(lái)發(fā)展需突破瓶頸

　　雖然IP/HD-SDI的高清高速球技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用中，還存在有待提升和改進(jìn)的地方，高清高速球由于一體化攝像機(jī)變焦鏡頭組受當(dāng)前國(guó)際技術(shù)水平的限制，變焦鏡頭組的遠(yuǎn)焦一直處于95mm這個(gè)難關(guān)左右徘徊。一般16倍光學(xué)變焦的焦距范圍是4-64mm;18倍光學(xué)變焦的焦距范圍是3.1-73.8mm; 20倍光學(xué)變焦的焦距范圍是4.7-94mm。從以上數(shù)據(jù)不難看出20倍光學(xué)變焦鏡頭組的遠(yuǎn)焦94mm是看得最遠(yuǎn)的，而且20X光學(xué)變倍，1080P全實(shí)時(shí)分辨率的高清高速球產(chǎn)品也是目前市場(chǎng)的主流。

　　另外考慮到夜間監(jiān)控，市場(chǎng)對(duì)夜視距離也提出很高需求，但是目前大部分廠商都還沒(méi)有紅外高清高速球產(chǎn)品，只有少數(shù)的一些研發(fā)實(shí)力雄厚的廠商已經(jīng)有相關(guān)的高清紅外球產(chǎn)品。

　　隨著IP/HD-SDI等技術(shù)的日趨成熟和完善，未來(lái)高清高速球?qū)?huì)在如下幾個(gè)方面取得突破：

　　1、IP/HD-SDI高清高速球與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)的射頻技術(shù)(RFID)的成功應(yīng)用，在未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)與高清視頻的無(wú)縫結(jié)合?？梢酝ㄟ^(guò)高清高速球的485接口或網(wǎng)口接收從射頻傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，做到圖像和射頻的結(jié)合。例如，此項(xiàng)技術(shù)可以代替固定打卡、非法人員識(shí)別等，從而有助于改進(jìn)實(shí)際中很多較為繁瑣的工作，體現(xiàn)高智能、高技術(shù)的價(jià)值。

　　2、IP高清高速球與報(bào)警設(shè)備聯(lián)動(dòng)

　　以高清高速球?yàn)槔?，一般球機(jī)上都有報(bào)警(ALARMI/O)接口，這種報(bào)警信號(hào)接入可以處理開(kāi)關(guān)量電平，當(dāng)球機(jī)接收到此數(shù)據(jù)后，可以對(duì)其進(jìn)行編碼處理，而后送入TCP/IP網(wǎng)絡(luò)或通過(guò)，通過(guò)應(yīng)用軟件對(duì)該報(bào)警信號(hào)進(jìn)行各種聯(lián)動(dòng)響應(yīng)設(shè)置，如發(fā)出聲、光報(bào)警與進(jìn)行報(bào)警錄像等。

　　3、IP高清高速球與移動(dòng)設(shè)備結(jié)合

　　隨著3G技術(shù)的普及，以及IP高清高速球都擁有自己獨(dú)立的IP地址，可以通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)能夠直接與移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)時(shí)傳輸高清圖像，實(shí)現(xiàn)無(wú)線高清視頻的傳輸。也可以在IP高清球機(jī)中配置內(nèi)置的E-mail、FTP等客戶端，當(dāng)接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，IP高清球機(jī)設(shè)備還可以通過(guò)E-mail、FTP等方式，把報(bào)警觸發(fā)時(shí)抓拍的圖片或錄像發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備。還可以通過(guò)COM口與能連接的SIM卡的設(shè)備進(jìn)行連接，利用短信、彩信方式發(fā)送給指定的手機(jī)終端。這樣可做到實(shí)時(shí)、智能的監(jiān)控，而且僅利用很小的帶寬和成本。

　　4、智能方面切入高清球機(jī)

　　IP/HD-SDI的高清球機(jī)都可提供高清圖像，這為提升智能分析的準(zhǔn)確性提供了先天的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)DSP或FPGA植入智能算法，可以直接處理從芯片輸出的原始圖像信息，基于原始圖像，做一些恰當(dāng)?shù)?、適合特征場(chǎng)合的應(yīng)用。例如，可嵌入出入口人數(shù)統(tǒng)計(jì)功能。該功能可通過(guò)對(duì)攝像機(jī)所監(jiān)控的畫(huà)面進(jìn)行分析，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算穿越重要出入口或指定區(qū)域的人或物體的數(shù)量。而且在低碳時(shí)代，為智能算法與節(jié)能環(huán)保思想的結(jié)合開(kāi)辟了另一巨大的市場(chǎng)。在黨政機(jī)關(guān)、學(xué)校、企業(yè)以及大型家居環(huán)境，還可采用智能視頻分析技術(shù)消除巨大的電能浪費(fèi)與安全隱患，如自動(dòng)關(guān)閉不必要的燈或打開(kāi)有人辦公工作的燈抑或是需要調(diào)整燈光的強(qiáng)度等，未來(lái)看的話，百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)高速球一定會(huì)朝著高清化，智能化，產(chǎn)品形態(tài)更加豐富的方向發(fā)展。

　　綜述

　　目前高清高速球的應(yīng)用還只是在一些行業(yè)的解決方案上，由于價(jià)格、技術(shù)、施工、成本等方面的原因，在傳統(tǒng)的監(jiān)控市場(chǎng)，高清高速球還沒(méi)有完全鋪開(kāi)，最核心的障礙就是傳輸?shù)膯?wèn)題。目前IP高清監(jiān)控的傳輸都是采用網(wǎng)絡(luò)的方式，但是這種傳輸方式實(shí)時(shí)性差，而且圖像經(jīng)過(guò)壓縮，且傳統(tǒng)模擬升級(jí)高清需要全部重新改造。HD-SDI高清高速球且只能通過(guò)光纖鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種傳輸成本高。未來(lái)只有IP實(shí)現(xiàn)低帶寬高清晰，HD-SDI的傳輸實(shí)現(xiàn)多路數(shù)，低成本，高清高速球才會(huì)取得更大的發(fā)展。高清化、智能化既是監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展方向，更是高清高速球未來(lái)的趨勢(shì)。