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浅谈安防监控视频传输方式与上墙技术

落鹤生 发布于 2014-10-17 10:50 点击:次 
当经济水平发展到一定高度,人们的物质要求必然会提高,人们对自己生活环境的安全度也会更加关注,由此一来,视频监控渐渐融入到我们的日常生活中,当我们看着几乎将我们包围起来的各种视频监控设备时,你是否曾经关注过:这么多视频图像是怎样传输到监控机房或安保中心
TAG: 安防监控  

  当经济水平发展到一定高度,人们的物质要求必然会提高,人们对自己生活环境的安全度也会更加关注,由此一来,视频监控渐渐融入到我们的日常生活中,当我们看着几乎将我们包围起来的各种视频监控设备时,你是否曾经关注过:这么多视频图像是怎样传输到监控机房或安保中心的呢?又是如何显示出来的呢?众所周知,视频监控主要用于安防行业,那么接下来就让我们浅略地聊一下当今安防的视频传输方式与上墙技术。

  当今安防视频的传输方式

  1、模拟标清传输

  模拟标清传输的模拟信号是通过同轴电缆进行基带传输,它在远距离传输时传输质量会有明显衰减,特别是彩色信号衰减的更厉害,所以模拟信号在长距离传输时常常会加装信号补偿器,尤对模拟标清信号里的高频部分进行补偿。

  2、高清模拟传输

  对于高清模拟来说,目前市场上较为出色的产品就是大华股份的HDCVI和海康威视的HDTVI了,下面就让我们一起了解一下这两款产品。

   2012年11月,大华技术股份有限公司发布了具有自主知识产权的模拟高清传输接口技术HDCVI。HDCVI技术基于已有SYV75-3或 SYV75-5同轴电缆的高清视频传输方法,能够在低成本和较低质量的同轴电缆上实现超长距离高清视频信号的可靠传输。相较于HD-SDI子系统在实际应 用中对传输介质的高要求,HDCVI可以适应较长距离、低成本的传输介质以及复杂的部署场合,是一种低成本、长距离、无延迟、高效率、抗干扰且易实施的百 万像素级高清视频传输技术。

  随后,在今年6月份海康威视推出的新一代同轴高清HDTVI技术则是 致力于提升同轴高清各方面性能,让高清更清晰、设备接入自适应、系统更智能。HDTVI,是High Definition Transport Video Interface的缩写,即高清传输视频接口。HDTVI技术能够在已有模拟传输线上实现超远距离高清视频信号的可靠传输。其技术核心是HDTVI芯 片,在前端摄像机和后端编码器分别增加发送芯片和接收芯片,提升数据传输距离,通过海康威视先进的图像处理技术、后端编码技术,进一步提升画质,同时,避 免了模拟系统固有的CVBS的色度串扰现象,将亮度和色度信号进行彻底分离。HDTVI充分发挥了海康威视在图像、编码等方面的优势,延续了模拟系统的稳 定性,继承了同轴高清“简单、实时、超距”三大特点,高清更简单,监控更实时,传输更远距。

  3、数字传输

  中威电子技术总监李鹏告诉我们,数字传输分为两类,一类是非压缩数字传输,另一类是压缩数字传输。

  非压缩数字传输

   SDI即serial digital interface,就是数字非压缩技术,来自广电领域。视频经过模数转换后,有2条路可以走,压缩或者非压缩。IP监控需要压缩,其好处是大量节约带 宽,是视频在IP网络上传输成为可能,同时也约束视频资料的存储容量,代价是视频质量的下降、操控存在延迟性以及开放性架构无法避免的隐患。非压缩就是所 谓的数字非压缩技术,其标准有很多种,比如常见的HDMI、DVI和SDI。

  SDI目前根据视频 分辨率和帧率可分为3个标准:SD-SDI即标清SDI,主要针对标清分辨率,每秒25帧或30帧(分别是PAL制和NTSC制),模数转化后的视频带宽 大致为250Mbps左右(如果是16:9,则为360Mbps左右);HD-SDI即高清SDI,这个标准主要针对分辨率为1080P,帧率为25或 30,模数转换后的数据量为1.485Gbps;3G-SDI为高清高帧率SDI,分辨率仍为1080P,但是帧率增大到50或者60,模数转换后的数据 量大致为2.9Gbps。

  随着高清技术的发展,4K技术也逐渐走入人们的视线,4K是指分辨率为3840×2160,长宽比为16:9,在此标准下CMOS逐行扫描可达到2160P。采用4K的高清网络摄像机画 质相比于200万像素,垂直分辨率更高,画面细节层次更精准,显示更清晰、更干净细腻、更给人以身临其境的感觉,可以有效地解决需要高清画质且光线复杂场 所的监控需求。而随后,更高清的8K、16K等技术也将出现并被应用于市场上,到那时,视频在清晰度方面一定会有质的上升。

  压缩数字传输

  视频服务器的关键技术之一是数字视频压缩技术,在目前中国网络摄像机和视频服务器的产品市场上,各种压缩技术百花齐放,可以分为: M-JPEG、MPEG-4、H.264等。

  M-JEPG采用帧内压缩方式,图像清晰 、稳定,适合用于视频编辑,而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。另外,其压缩后的格式可以读取单一画面,因此可以任意剪接,特别适用于安防取证 的用途。MPEG-4着眼点在于解决低带宽上音视频的传输问题,在164KHZ的带宽上,平均可传5-7帧/秒,采用MPEG-4压缩技术的网络型产品可 使用带宽较低的网络,如PSTN、ISDN、ADSL等,大大节省了网络费用。另外,MPEG-4最高分辨率可达720×576,接近DVD画面效果,基 于图像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度。它的这些优点,使它成为当前网络产品生产厂商开发的重要趋势之一。H.264标准使运动图像 压缩技术上升到了一个更高的阶段,在较低带宽上提供高质量的图像传输是其应用亮点,H.264具有比MPEG和H.263++更优秀的PSNR性能。

   中威电子技术总监李鹏认为,由中星微电子与公安部联合制定的SVAC标准,虽然类似于H.264,但具有自主知识产权、在其基础上做了改进及优化算法上 比H.264更高效的优势,有一些省份已经在慢慢推广该技术,只是该技术的核心技术只掌握在中星微电子手中,还需要继续观察其研发水平及国家政策。总的来 说H.264在国内与用的还是比较成功的。

  4、混合传输技术

  模数混合传输设备的使用可以在原来的模拟监控系统里 面直接进行扩容升级。在原有点位附近增加网络数字摄像机,只需把摄像机和电源安装好,摄像机的视频(数字)信号直接通过模/数传输器接入到原有的同轴线里 面,再到监控中心接入接收器,把数/模信号分离出来,输入到各自设备即可。其简化了系统组建的步骤,节省了二次布线施工的费用。也可实现模拟系统到数字网 络系统的无缝升级。而索尼的模数混合同传正是这一技术的佼佼者。

  5、光纤传输

  光纤传输通过把视频及控制信号转换为光信号在光纤中传输,它传输距离远、衰减小,抗干扰性能好,与其他几种传输方式来比,它的图像质量较好,比较适合远距离传输,是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式。而这里所说的光纤传输,则分通过光端机传 输和直接连接EPON传输两种。视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展开始的,视频光端机就是把1到多路的模拟视频信号通过各种编码转换成光信号通过光 纤介质来传输的设备,又分为模拟光端机和数字光端机。而以太网无源光网络(EthernetPassive OpticalNetwork:EPON)是一种新型的光纤接入网技术,是当今世界上新兴的覆盖最后一公里的宽带光纤接入技术,它采用点到多点的结构、无 源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术,在链路层使用以太网协议,采用PON的拓扑结果实现了以太网的接入。因此,它综合了 PON技术和以太网技术的优点。中间采用光分路等无源设备,光纤接入各个用户点(ONU),更多地节省光缆资源,并具有带宽资源共享、节省机房投资、设备 安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

  目前的视频监控,清晰度较之前高,点位规模较以前 大,这样的监控现状给传输所带来的一个直接问题便是需要传输的数据量成几何级成倍地增长,而为解决这些海量数据的稳定可靠传输,最好的办法就是使用光纤, 随着光纤价格的进一步平民化,目前光纤的应用可以说是“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”。

  显示传输

   视频传输的最终目的,必然是要以画面的形式显示在人们面前,那么就需要上电视墙显示。模拟标清是通过解码卡或者解码器的BNC接口输出模拟视频信号给监 视器实现上电视墙的功能;模拟高清则通过DVI接口接到电视墙监视器上;而SDI级非压缩数字传输拥有专门的显示器,一般通过SDI DVR达到上墙的目的,同时它也支持通过BNC接口实现上墙;网络传输其上墙方式则更加简单、便捷,它直接通过NVR或者电脑就可实现上墙显示,相对来 说,人们使用起来更加方便,操作起来更加便捷。

  安防专用设备上墙显示方式

   对于安防专用设备来说,其上墙显示方式一般是有两种:经过网络连接电脑显示和本地显示。其中,直接经过网络连接电脑上墙显示的设备比较普遍的就是我们经 常见到的DVR和NVR。本地显示常见的有四种:HDMI、VGA、DVI及BNC,其中HDMI、VGA、DVI是高清接口,而BNC则是标清接口。

   HDMI(High Definition Multimedia Interface)即高清晰度多媒体接口,是一种数字化视频/音频接口技术,是适合影像传输的专用型数字化接口,其可同时传送音频和影像信号,最高数据 传输速度为18Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。HDMI可搭配宽带数字内容保护(HDCP),以防止具有著作权的影音内容遭到 未经授权的复制。HDMI所具备的额外空间可应用在日后升级的音视频格式中。HDMI不仅可以满足1080P的分辨率,还可支持DVD Audio等数字音频格式,支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送,可以传送无压缩的音频信号和视频信号。HDMI也可用以用于机顶盒、 DVD播放机、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机、数字音响与电视剧。同时,它也支持EDID、DDC2B,因此具有HDMI的设备有着“即插即用”的特 点,信号源于现实设备之间会自动进行“协商”,自动选择最合适的视频/音频格式。

   VGA(Video Graphics Array)即视频图形阵列,是IBM在1987年随PS/2一起推出的使用模拟信号的一种视频传输标准,在当时具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优 点,在彩色显示器领域得到了广泛应用。对于一些嵌入式VGA显示系统,可以在不使用VGA显示卡和计算机的情况下实现VGA图像的显示和控制。系统具有成 本低、结构简单、应用灵活的优点,可广泛应用于超市、车站、飞机场等公共场所的广告宣传和提示信息显示,也可应用于工厂车间生产过程中的操作信息显示,还 能以多媒体形式应用与日常生活,且经过近年来的改进,VGA最大输出已经可以达到1080P高清显示。

   DVI(Digital Visual Interface)即数字视频接口,基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling,最小化传输差分信号)技术来传输数字信号,TMDS运用先进的编码算法把8bit数据(R、G、B中的每路基色信号)通过最小转换编 码为10bit数据(包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等),经过DC平衡后,采用差分信号传输数据,它和LVDS、TTL相比有较好的电磁兼 容性能,可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。

  DVI常见的有两种接口,一 种是DVI-D接口,这种接口只能接收数字信号,接口上只有3排8列共24个针脚,不兼容模拟信号,但是它可同时传送音频和视频信号;另一种则是DVI- I接口,这种接口可同时兼容模拟和数字信号,只是兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以接连在DVI-I接口上,而是必须通过一个转换 接头才能使用,一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。与DVI-D接头不同的是,DVI-I接头只可传送视频信号。

   BNC(基本网络卡)接口是10Base2的接头,即同轴细缆接头。可以隔绝视频输入信号,使信号相互间干扰减少,且信号带宽要比普通15帧的D型接口 大,可达到更佳的信号响应效果。这种接口的网卡对应用于用细同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中,目前这种接口类型的网卡较少见,主要因为用细同轴电缆 作为传输介质的网络就比较少。现在多用于安防行业监 视器传输视频信号和有线电视室内墙壁接口。只有17英寸以上显示器中的部分新产品才具备这种接口。它的视频信号输入线分别由R、G、B以及水平扫描、垂直 扫描五条线构成,这种接头能够把视频中三基色的输入讯号分开,使它们相互独立,这样可最大限度避免造成干扰,从而使视频输入特性得到改善。也因为如 此,BNC方式一直是专业级显示器的特色之一。但是,近来BNC正在被DVI数字视频方式所取代。当然,在DVI设备的价格以及销量还不能完全满足市场需 要之前,BNC还会继续存在一段时间。

  用于传输的摄像机接口

   主要用于传输的摄像机接口中,模拟标清一般是拥有一个BNC接口,用于输出标清信号;模拟高清拥有两个BNC接口,其中一个用于输出高清信号,另一个输 出标清信号的接口则用于调试;SDI则是拥有两个BNC接口和一个HDMI接口,其中一个输出模拟标清信号的BNC接口用于调试,另一个用于输出高清信 号,而输出高清数字信号的HDMI接口则用于前端调试;此外,网络设备的主流传输方式是RJ-45接口网线传输,同时,网络设备一般也拥有一个输出模拟标 清信号的BNC接口以备调试用和一个HDMI接口用于输出高清数字信号。

  聊到这里,不知大家对于安防视频的传输方式与上墙是否有了一定的了解,笔者在此也只是发表一些自己浅薄的观点,如若有错误之处,还希望各位能够多多指教。

(秩名)
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本文出处:安防知识网 作者:秩名
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