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IP/HD-SDI高清高速球技术发展趋势

发布时间:2014-7-1 | 阅读次数:2082

引言

清晰作为安放行业永恒的主题,从模拟监控到数字监控,再到今日的高清监控,不论是实时监控还是事后回溯都要求图像清晰,目标可见。2012年作为高清的普及年,不论是IP还是HD-SDI的高清高速球作为高清前端采集系统中的一个重要组成,在技术上会实现新的突破,带来新的变化。随着高清化,智能化等技术的迅猛发展,高清高速球的技术正面临着日新月异的变化。

IP高清高速球的技术分析

高清网络高速球在传统模拟高速球?#24149;?#30784;上发展而来,在其基础上,增加高清一体化机芯、视频及音频编码模块、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可靠传输。

作为一款高清网络高速球,如何在有限的网络带宽下更加流畅地传输数据是需要解决的首要问题。如今H.264的压缩编码方式已经成为主流,在?#31995;?#24102;宽上提供高质?#24247;?#22270;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。由于采用网络传输,网络延时也是一个很重要?#30446;?#34385;参数,目前一些主流厂家如天地伟业等公司的百万像素高清网络高速球的延时可以控制在300ms?#38405;凇?/P>

高速球首先需要重视高速运行性能,此外还需要非常注重球机的低速运行性能这一关键指标,例如一些主流厂?#19994;?#39640;清高速球产品通过对步进电机细分技术的深入?#33455;浚?#20197;天地伟业高清高速球产品为例,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?#38498;?#39640;速精确性,确保?#31361;?#22312;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、机芯参数设置等等功能,此外一些技术能力雄厚的厂家还开发了一些特色功能,如OSD菜单、3D定位等功能。

产品系列化越来越丰富,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。以天地伟业为例,其最新推出的300万像素Exmor CMOS高清红外高速球,其传感器像素可达327万,支持20X光学变倍,采用Exmor CMOS传感器搭配全新的欧司朗红外阵?#26657;?#22812;?#26377;?#26524;的红外距离可达200米。

HD-SDI高清高速球的技术分析

HD-SDI高速球开始被推出市场就经常出现“传输距离太短”的质疑。,如果用HDMI只有几十米,就算?#29467;?#36724;电缆也只能100米。可喜的是,目前厂商已开始重视传输问题,目前最普遍的是,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?#31995;腍D-SDI光纤信号载送传输要求,这可以让HD-SDI摄像机信号传输达到30-70公里。

对于球机?#30446;?#21046;部分,由于HD-SDI无法控制及传送声音信号,如果单?#38647;?#32447;?#24149;埃?#32943;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?#24149;埃?#30001;于各家开发协议的不标准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份嵌入这种类似过去16/32bit单一同轴传输的方式来传输控制及声音信号。这步为HD-SDI出现打开技术之路,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或者HDMI终端显示器为主,目前高清多以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及YC信号接口格式,而大部份显示器厂商在听到HD-SDI高清需求都直观的以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?#25307;酒?#21450;存在SDI的接口格式就只能在小尺寸的银幕及大屏部份去?#24050;?#30528;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,而且在存储方面,由于不能像网络摄像机那样进行网络架构存储,会出现“能看不能存”的问题。随着HybridDVR概念影响与SDI-DVR出?#36136;保?#36825;个问题就不再困扰想要使用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,而且更有优势的是HD-SDI可以保证路像的清晰及实时性,而从容?#21487;?#26469;看,HD-SDI与网络摄像机相同影像所?#21152;?#30340;存储空间几乎相同。

IP/HD-SDI高速球新技术应用需求分析

随着物联网概念的普及和手机等移动终端的多样化,通过IPHONE/IPAD或者Android等移动终端通过wifi或者3G随时随地查看和控制高清高速球已经成为越来越多高端用户的需求,目前大部分厂?#19994;?#39640;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,但是天地伟业公司的高清高速球产品目前已经可通过移动终端对高速球?#30446;?#21046;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安装在室外,所以夜视能力?#32479;?#20026;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?#26500;猓?#22312;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。天地伟业高清红外高速球产品采用72颗食人鱼红外阵?#26657;?#20998;?#38382;?#24320;启,通过双灯板设计,变倍联动红外?#21697;?#32452;启动,避免“手电筒”效应。

对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利性。例如天地伟业高清高速球产品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?#29467;?#32617;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、而且稳固。此外一体化的安装方式,机芯、风扇、电路板等都分层装嵌,这种设计有利于机胆内外形成空气对流,能?#34892;?#22320;散失机身内?#24247;?#28909;量。机芯与云台?#31995;?#30005;路板之间的排线长度适中,转动机芯可以发现排线柔韧得?#20445;?#23601;算快球高速转动也不会受到挤压。接口输出全部采用组线的方式,分别有电?#30784;?#38899;频、以太网、报警等接口,不同的接线采用不同的颜色表示,方便安装人员区分。

IP/HD-SDI高速球技术面临挑战及未来发展需突破的瓶颈

需要看到,虽然IP/HD-SDI的高清高速球技术已经有了很大发展,但是在实?#35270;?#29992;中,还?#34892;?#35201;提升和改进的地方,由于高速球由于一体化摄像机变焦?#20302;?#32452;受当前国际技术水平?#21335;?#21046;,变焦?#20302;?#32452;的远焦一直在95mm这个难关左右徘徊。一般16倍光学变焦的焦距?#27573;?#26159;:4—64mm,18倍光学变焦的焦距?#27573;?#26159;:3.1—73.8mm, 20倍是4.7—94mm,从以上数据不难看出20倍光学变焦?#20302;?#32452;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,目前一般厂家都还没有红外高清高速球产品,一些研发实力雄厚的厂家已经有相关的高清红外球产品,以天地伟业为例,其最新的高清红外阵列高速球产品采用原装欧司朗红外阵?#26657;?#20998;?#38382;?#24320;启,红外距离可达150-200米;此外还针对特殊场合,推出了基于红外阵列+激光器的高清激光球,实现近距离红外,远距离激光,最远夜视距离可达200米以上。

随着IP/HD-SDI等技术的成熟和完善,未来,高清高速球在如下几个方面会取得突破:

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从而带来很好的实?#35270;?#29992;。可以通过高清球机的485接口或者网口接收从射频传输过来的数据,做到图像和射频的结合。举例来说,此项技术可以代替固定打卡、非法人员识别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  以天地伟业的高清球机为例,其球机上都有报警(ALARMI/O)接口,这种报警信号接入可以处理开关?#24247;?#24179;,当球机接收到此数据后,可以?#20113;?#36827;行编码处理,而后送入TCP/IP网络或者通过,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?#38468;?#21512;   随着3G技术的普及,以及每台IP高清球机都拥有自己独立的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。也可以我们可以在IP高清球机中配置内置的Email、FTP等?#31361;?#31471;,当在能接入互联网时,IP高清球机设备还可以通过Email、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。也可以通过COM口与能连接的SIM卡的设备连接,利用短信、?#24066;?#26041;式下发给指定的手机终端。这样,做到实时且智能的监控,而仅利用很小的带宽?#32479;?#26412;。

4)智能方面切入高清球机 因为IP/HD-SDI的高清球机都可以提供高清晰的图像,这为提升智能分析的准确性提供了先天的优势。通过DSP或者FPGA植入智能算法,其智能算法可以直接处理?#26377;酒?#36755;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?#31995;?#24212;用。比如,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?#24149;?#38754;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?#26174;?#24320;辟了另一巨大的市场。在党政机关、学校、企业和大?#22270;?#23621;环?#24120;?#36824;可采用智能视频分析技术消除巨大的电能浪?#24310;?#23433;全隐患,如自动关闭不必要的灯或打开有人办公工作的灯或?#26377;?#35201;调整灯光的强度等,未来看?#24149;埃?#30334;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

目前高清球机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,高清球机还没有完全铺开,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,而且图像被压缩,而且传统模拟升级高清需要全部重新改造。HD-SDI高清球可以且只能通过光纤链?#38450;?#23454;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,?#32479;?#26412;,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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