模數(shù)混合應用在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的新高度(全文)
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文/王信 浙江大華科技股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理
以傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)為例，模擬監(jiān)控技術具備完整成熟的解決方案，技術成熟、系統(tǒng)穩(wěn)定一直是其在國內(nèi)外監(jiān)控領域占據(jù)重要市場份額的根本，但受限于其在視頻清晰度、視頻傳輸距離、控制部署、業(yè)務應用等方面存在著技術層面固有的限制，影響其應用范圍及后續(xù)的發(fā)展。為了首先解決視頻資源整合，更為便捷、有效的統(tǒng)一管理視頻資源，模擬監(jiān)控系統(tǒng)多通過模擬信號編碼轉為數(shù)字形式，實現(xiàn)視頻資源統(tǒng)一的目的，這也是早期的模數(shù)混合應用，如下圖拓撲所示。
這種早期通用的模數(shù)混合的構造，模擬擬視頻信號通過同軸電纜與矩陣相連，再通過矩陣向大屏顯示區(qū)輸出視頻信號，以達成實時監(jiān)控的效果，同時在前端將視頻分給數(shù)字硬盤錄像機進行本地編碼和存儲。這種架構通過矩陣作為中控，可實現(xiàn)前端接入視頻的切換輸出，但模擬視頻信號的存儲與檢索依賴于嵌入式數(shù)字硬盤錄像機DVR，或者編碼器，將模擬視頻信號轉換成按特定數(shù)字編碼規(guī)則編碼的數(shù)字視頻信號，實現(xiàn)視頻資源本地存儲和向視頻專網(wǎng)分享視頻的作用。為實現(xiàn)視頻資源的有效調(diào)度和管理，利用對嵌入式數(shù)字硬盤錄像機DVR的統(tǒng)一網(wǎng)絡在線管理，很好的實現(xiàn)了資源統(tǒng)一調(diào)度的需求。
模數(shù)混合應用的發(fā)展
前面介紹的這種模數(shù)混合架構是自嵌入式數(shù)字硬盤錄像機與編碼器普及后最常用的架構，既實現(xiàn)了原來模擬監(jiān)控系統(tǒng)的投資保護，同時也為視頻資源的統(tǒng)一管理提供了解決手段。但構成這種系統(tǒng)的產(chǎn)品，在高清逐漸普及、高清化智能化需求愈來愈強烈的現(xiàn)階段，其清晰度、視頻分析等性能、功能已明顯與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的快速發(fā)展的需求不相適應。
如下圖所示，通道九、通道十一、通道十二均為模擬標清效果，而通道十則為同軸高清圖像效果，模擬標清的效果僅僅是看到大概場景，看到有沒有人，看到人的走向，而高清升級后的效果提升明顯，能看到更多細節(jié)，比如場景內(nèi)車輛信息，人物特征信息等等。
960H模擬高清的效果已經(jīng)被事實證明無法滿足真正高清的需求，而HDSDI的出現(xiàn)則是讓業(yè)內(nèi)眼前一亮。HDSDI使用高質(zhì)量同軸電纜傳輸數(shù)字視頻信號，提供高達720P1080P級別的視頻圖像，其架構部署與操控習慣基本與模擬標清系統(tǒng)類似，配合專屬的SDI光端機以及SDI數(shù)字硬盤錄像機，可以方便地集成到原有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，繼承模擬監(jiān)控系統(tǒng)實時、安全等特性，這種架構上的混合高清，已經(jīng)突破了傳統(tǒng)意義上的“模數(shù)”混合。然而，在筆者看來，HDSDI技術并沒有真正全面實現(xiàn)對模擬系統(tǒng)的替代，HDSDI前端傳輸距離的限制，施工精細程度，造價成本高昂等因素，限制著HDSDI在市場的普及，難以實現(xiàn)對模數(shù)混合系統(tǒng)中模擬部分的有效升級。
在這種情況下，模數(shù)混合系統(tǒng)的高清化發(fā)展一直都是網(wǎng)絡高清為主，而以同軸線纜為主的模擬監(jiān)控系統(tǒng)，遲遲不能解決對原有系統(tǒng)的覆蓋和繼承。
同軸高清技術是兩年異軍突起的黑馬，成為近兩年全球安防市場最熱門的基礎技術之一。同軸高清技術支持720P1080P乃至更高的400萬、4K圖像分辨率，同時支持同軸控制信號、音頻信號復合在視頻信號上，并可保證高清視頻信號在同軸線纜上超遠距離傳輸，這一技術有效地解決了對原有模擬標清系統(tǒng)特點的繼承，有效地實現(xiàn)了模擬系統(tǒng)架構高清化的需求，面世之后迅速在全球市場獲得追捧，以同軸高清技術為基礎的全新模數(shù)混合應用也迅速增長起來。
高清模數(shù)混合應用新發(fā)展
2014年年底，經(jīng)由全國安全防范報警系統(tǒng)標準委員會制訂的《安全防范高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術要求GA/T 1211-2014》正式批準，2015年4月該標準正式實施。該標準提出，“高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端、傳輸、終端三部分組成。按其傳輸方式的不同，分為IP網(wǎng)絡型、非IP網(wǎng)絡型和混合型三種類型”。
在《安全防范高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術要求GA/T 1211-2014》標準中，還特別介紹了第三種高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，即混合型高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。標準中提到，混合型高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)是IP網(wǎng)絡型和非IP網(wǎng)絡型系統(tǒng)的組合應用;根據(jù)實際需求情況，混合型高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)可有多種組合模式，主要架構如下圖所示：
在國內(nèi)的一些安全防范項目建設中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在很多行業(yè)內(nèi)屬于必建的子系統(tǒng)，由于系統(tǒng)分階段施工，施工年限不同，普遍存在一期模擬標清、二期SDI高清、三期網(wǎng)絡高清的情況，模數(shù)混合的情況可以說在目前各個行業(yè)中還是很普遍的。以公安為例，早期天眼工程多是以模擬標清為主，后續(xù)新建的一級點位多以高清為主，工程內(nèi)標清資源的升級改造就是一個難點;再以國內(nèi)的地鐵軌道建設為例，北、上、廣、深走在軌道建設的前列，但視頻監(jiān)控體系都還是早期的模擬標清系統(tǒng)，雖然已完成了系統(tǒng)資源的整合，但清晰度的硬傷仍限制了這些項目里后續(xù)的業(yè)務拓展，如何實現(xiàn)高清升級也是擺在用戶面前的痛點。選擇什么樣的高清接入方式，能夠既保證新建高清效果，也能實現(xiàn)前期系統(tǒng)平滑高清升級，是目前各行業(yè)用戶最為關心的。
在GA/T 1211-2014標準中，混合型高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)部分給出了參考的基礎技術：
6.1.1 系統(tǒng)設備應符合現(xiàn)行國家標準的要求，并滿足使用現(xiàn)場的環(huán)境適應性和電磁兼容性要求。
6.1.2 系統(tǒng)各種配套設備的性能及技術要求應協(xié)調(diào)一致，以保證高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量滿足系統(tǒng)性能指標。
6.1.3 系統(tǒng)中涉及視頻編解碼的設備應采用SVAC、H.264、H.265等視頻編解碼標準，宜優(yōu)先采用SVAC視頻編碼標準。
6.1.4 系統(tǒng)中涉及IP網(wǎng)絡進行信息交換、傳輸、控制的設備應符合GB/T 28181標準。
6.1.5 系統(tǒng)中涉及非IP網(wǎng)絡的設備宜支持符合IEC 62676-3、HDcctv 2.0 S1200或HDcctv2.0 S1205 等相關標準的HD-SDI、HD-CVI等接口。
在混合高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，標準已經(jīng)給出了推薦的接入方式或接口技術，而其中的HDCVI同軸高清技術則在這種混合高清系統(tǒng)中，以HDCVI同軸高清技術的特點，可以有效覆蓋和繼承原有模擬標清系統(tǒng)，在混合型高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設中有著強大的技術優(yōu)勢，。
備注：
高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)High Definition Video Surveillance System
系統(tǒng)圖像分辨率大于等于1920×1080，系統(tǒng)圖像水平分辨力大于等于800TVL的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
注：系統(tǒng)圖像分辨率大于等于1280×720且小于1920×1080，系統(tǒng)圖像水平分辨力大于等于600TVL時，稱為準高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
HDCVI：高清復合視頻接口(High definition composite video interface)
HD-SDI 高清串行數(shù)字接口 (High Definition Serial Digital Interface) SVAC 安全防范監(jiān)控數(shù)字視音頻編碼(Surveillance Video and Audio Coding)
展望
社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和技術的不斷進步，客觀對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的準確性、有效性、可靠性、便捷性提出了更高要求。
具體講，其一是行業(yè)化、專業(yè)化應用程度將會不斷加深，傳統(tǒng)的安防監(jiān)控定會向行業(yè)訴求所需的諸如經(jīng)營性質(zhì)的監(jiān)控方向發(fā)展，而且對同一套系統(tǒng)的覆蓋面和實施距離也提出了更高的要求，點多面廣的覆蓋率和不同行業(yè)的專業(yè)化訴求都將會是影響整個高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設方案的關鍵，對基礎技術的業(yè)務能力要求也會越來越多。
其二是視頻資源與專業(yè)業(yè)務資源的整合利用，實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)的集中優(yōu)化處理，達到建為用的效果，轉視頻資源為價值資源。
這兩點要求正是與視頻資源整合應用和視頻監(jiān)控高清化的需求相吻合的，高清化和資源整合成為了滿足系統(tǒng)要求的基礎必要條件。根據(jù)客戶的實際應用情況，我們現(xiàn)在擁有更多的高清技術選擇，去滿足客戶不同的建設需要，這些都將是混合型方案發(fā)力的地方，高清化的混合視頻監(jiān)控系統(tǒng)也將會在未來的行業(yè)發(fā)展中被提升至一新的高度。
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