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IP/HD-SDI高清高速球技术发展趋势探讨

来源:中关村在线 日期:2017-09-11

 第1页:高清网络高速球技术分析

  高清网络高速球技术分析

  高清网络高速球是在传统模拟高速球的基础上发展而来,在其基础上,增加高清一体化机芯、视音频编码模块、网络接入模块,即可构成一个基本的网络型高速球,实现高清影音数据和控制数据通过网络这一介质进行可靠传输。对于高清网络高速球如何在有限的网络带宽下更加流畅地传输数据,是目前厂商需解决的首要问题。H.264的压缩编码逐渐成为主流,在较低带宽上提供高质量的图像传输,在同等的图像质量条件下,H.264的数据压缩比是MPEG-4的1.5倍。但由于采用网络传输,网络延时也是一个很重要的考虑参数。

  高速球首先需要重视高速运行性能,其次还需要非常注重球机的低速运行性能这一关键指标。例如国内外一些主流厂商的高清高速球产品通过对步进电机细分技术的深入研究,其手动最低速0.01度/秒,预置位速度可达300度/秒,此外通过无级变速,人性化变焦/速度自动匹配等技术实现良好的低速平稳性和高速精确性,确保客户在进行比例变倍操作和预置位设定时,具有良好的视觉感受。

  目前主流的高清高速球产品均可以提供丰富的多样化功能,如前端音频输入、音频输出、报警联动、视频遮挡、视频移动报警、巡航扫描、花样扫描、看守位、系统重启、机芯参数设置等功能,此外一些技术能力雄厚的厂商还开发了一些特色功能,如OSD菜单、3D定位等功能。产品系列日趋丰富,从像素上来看,目前有130万、200万、300万像素的;从传感器类型来看,有CMOS、CCD和最新的Exmor CMOS等;从产品形态来看,有普通高速球、红外高速球、激光高速球等;从光学性能来看,有18X、20X、28X等。

  HD-SDI高清高速球技术分析

  HD-SDI高速球一开始被推向市场时就经常出现“传输距离太短”的质疑,如果用HDMI只有几十米,就算用同轴电缆也只能达到100米。但可喜的是,目前厂商已开始重视传输距离问题,目前最为普遍的是HD-SDI通过转Fiber的光端机转换为光纤电缆传送,同时为了能满足多路的HD-SDI信号的单向或双向传送。光端机也有以WDM/DWDM/CWDM等多频道光波长分频方式的传输,达成一路以上的HD-SDI光纤信号载送传输要求,可让HD-SDI摄像机信号传输达到30-70公里。

  对于球机的控制部分,由于HD-SDI无法控制及传送声音信号,如果单独走线的话,肯定会影响施工的便利性,如果在同轴中同时传输PTZ控制信号以及音频信号的话,由于各厂商开发协议的标准不统一,很容易会造成兼容性问题,目前在透过同轴传输信号的载波(CarriesWave)技术下,已可以在信号无用的部分嵌入这种类似过去16/32bit单一同轴传输的方式来传输控制和声音信号。这为HD-SDI发展打开了技术之路,传统矩阵系统在高清的夹缝下有了起死回生的契机。

  目前监控系统影像在呈现上,多以CVBS的模拟信号输入和VGA或HDMI终端显示器为主,高清多以720P/1080P为主要显示格式,同时在数字电视HDTVSMPTE-296M/274M规定下,输入格式大多为HDMI或DVI以及YC信号接口格式,而大部分显示器厂商都以HD-SDI高清需求的HDMI界面接口来认定,但相对于SDI的信号接口格式,BNC还是最好的选择。虽然多数液晶显示器都可以支持HDMI-1080P,但相对有嵌入SDI接收芯片及存在SDI的接口格式就只能在小尺寸的显示器和大屏去找寻着手,这也目前HD-SDI发展遇到问题。

  HD-SDI摄像机目前缺乏系统性的管理平台工具,在整合、集中管控上遇到很大的问题,且在存储方面,由于不能像网络摄像机那样进行网络架构存储,出现“能看不能存”的问题。但受到HybridDVR概念影响以及SDI-DVR的出现,此类问题不再困扰想要使用HD-SDI摄像机的工程商,因为相对于网络高清监控,HD-SDI的储存要求是对等的,而且HD-SDI更有优势的是可以保证录像的清晰和实时性,而从容量上来看,HD-SDI与网络摄像机相同影像所占用的存储空间几乎相同。

  第2页:新技术应用需求

  新技术应用需求

  随着物联网概念的普及和手机等移动终端的多样化,越来越多高端用户通过使用iPhone/iPad等移动终端,随时随地查看和控制高清高速球的需求日渐明显。目前大部分厂商的高清高速球产品可通过移动终端实时监控视频等基本功能,但是一些高级的操作还不能完全实现。但是少数厂商的高清高速球产品目前具备通过移动终端对高速球的控制如3D定位、预置位调用、报警、抓拍等功能。

  高清高速球的应用场合通常都是安装在室外,所以夜视能力成为市场的一个很重要的需求,目前的高清高速球的夜视功能通常采用主动红外来实现,利用红外灯补光,在夜间低照度情况下可进行高清监控。夜视距离的远近,红外灯开启的方式,红外灯的材质直接影响夜视的效果。

  对于一款优秀的高清高速球来说,在市场应用中除需要考虑功能性之外,更重要的是使用的便捷性。例如,采用独具特色的磁吸附式机芯快装结构,在工程安装时固定好外罩后直接将机芯对准好定位孔放下即可,不需要旋转固定,也不用螺丝固定,安装非常快捷且稳固。采用一体化的安装方式,机芯、风扇、电路板等都分层装嵌,有利于机胆内外形成空气对流,能有效地分散机身内部热量。

  未来发展需突破瓶颈

  虽然IP/HD-SDI的高清高速球技术已经有了很大的发展,但在实际应用中,还存在有待提升和改进的地方,高清高速球由于一体化摄像机变焦镜头组受当前国际技术水平的限制,变焦镜头组的远焦一直处于95mm这个难关左右徘徊。一般16倍光学变焦的焦距范围是4-64mm;18倍光学变焦的焦距范围是3.1-73.8mm;20倍光学变焦的焦距范围是4.7-94mm。从以上数据不难看出20倍光学变焦镜头组的远焦94mm是看得最远的,而且20X光学变倍,1080P全实时分辨率的高清高速球产品也是目前市场的主流。

  另外考虑到夜间监控,市场对夜视距离也提出很高需求,但是目前大部分厂商都还没有红外高清高速球产品,只有少数的一些研发实力雄厚的厂商已经有相关的高清红外球产品。

  随着IP/HD-SDI等技术的日趋成熟和完善,未来高清高速球将会在如下几个方面取得突破:

  第3页:未来发展需突破瓶颈

  1、IP/HD-SDI高清高速球与物联网结合

  随着物联网的射频技术(RFID)的成功应用,在未来可以实现与高清视频的无缝结合。可以通过高清高速球的485接口或网口接收从射频传输过来的数据,做到图像和射频的结合。例如,此项技术可以代替固定打卡、非法人员识别等,从而有助于改进实际中很多较为繁琐的工作,体现高智能、高技术的价值。

  2、IP高清高速球与报警设备联动

  以高清高速球为例,一般球机上都有报警(ALARMI/O)接口,这种报警信号接入可以处理开关量电平,当球机接收到此数据后,可以对其进行编码处理,而后送入TCP/IP网络或通过,通过应用软件对该报警信号进行各种联动响应设置,如发出声、光报警与进行报警录像等。

  3、IP高清高速球与移动设备结合

  随着3G技术的普及,以及IP高清高速球都拥有自己独立的IP地址,可以通过3G网络能够直接与移动设备进行网络连接,实时传输高清图像,实现无线高清视频的传输。也可以在IP高清球机中配置内置的E-mail、FTP等客户端,当接入互联网时,IP高清球机设备还可以通过E-mail、FTP等方式,把报警触发时抓拍的图片或录像发送到移动设备。还可以通过COM口与能连接的SIM卡的设备进行连接,利用短信、彩信方式发送给指定的手机终端。这样可做到实时、智能的监控,而且仅利用很小的带宽和成本。

  4、智能方面切入高清球机

  IP/HD-SDI的高清球机都可提供高清图像,这为提升智能分析的准确性提供了先天的优势。通过DSP或FPGA植入智能算法,可以直接处理从芯片输出的原始图像信息,基于原始图像,做一些恰当的、适合特征场合的应用。例如,可嵌入出入口人数统计功能。该功能可通过对摄像机所监控的画面进行分析,自动统计计算穿越重要出入口或指定区域的人或物体的数量。而且在低碳时代,为智能算法与节能环保思想的结合开辟了另一巨大的市场。在党政机关、学校、企业以及大型家居环境,还可采用智能视频分析技术消除巨大的电能浪费与安全隐患,如自动关闭不必要的灯或打开有人办公工作的灯抑或是需要调整灯光的强度等,未来看的话,百万像素网络高速球一定会朝着高清化,智能化,产品形态更加丰富的方向发展。

  综述

  目前高清高速球的应用还只是在一些行业的解决方案上,由于价格、技术、施工、成本等方面的原因,在传统的监控市场,高清高速球还没有完全铺开,最核心的障碍就是传输的问题。目前IP高清监控的传输都是采用网络的方式,但是这种传输方式实时性差,而且图像经过压缩,且传统模拟升级高清需要全部重新改造。HD-SDI高清高速球且只能通过光纤链路来实现,这种传输成本高。未来只有IP实现低带宽高清晰,HD-SDI的传输实现多路数,低成本,高清高速球才会取得更大的发展。高清化、智能化既是监控行业的发展方向,更是高清高速球未来的趋势。

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