高清視頻監(jiān)控 主要傳輸模式及其特點分析

    高清監(jiān)控傳輸?shù)姆绞椒N類繁多，目的都是將視頻、音頻、數(shù)據(jù)等不同的信號通過載體推送到需要使用的地方，傳輸?shù)姆€(wěn)定是視頻監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定的核心。

    一、高清監(jiān)控的主要傳輸模式及其特點

    監(jiān)控系統(tǒng)項目隨著網(wǎng)絡化、高清化、智能化、集成化的方向發(fā)展，傳輸方式也不斷進行技術升級和革新。作為監(jiān)控系統(tǒng)的不可或缺的組成部分，不同的傳輸方式有不同的特點。

    高清視頻監(jiān)控 根據(jù)攝像機輸出信號的不同有多種傳輸方式

    1、網(wǎng)絡高清攝像機：采用標準以太網(wǎng)傳輸，短距離傳輸采用非屏蔽雙絞線，長距離傳輸主要通過光纖或者無線方式。光纖傳輸主要使用以太網(wǎng)光纖收發(fā)器、以太網(wǎng)交換機、PON等設備。無線采用3G、4G、WiFi、WiMAX等方式。

    網(wǎng)絡方式傳輸視頻，有著傳輸帶寬小、成本低、組網(wǎng)靈活的特點，是高清視頻監(jiān)控的主要傳輸模式。但同時，由于視頻經(jīng)過了壓縮，視頻的畫質(zhì)細節(jié)、延時、運動過程的清晰度方面都比非壓縮的視頻要差一些，在某些對視頻質(zhì)量有著更高要求的監(jiān)控場合不太適合。另外，由于網(wǎng)絡方式本身安全性不高，系統(tǒng)容易受到非法訪問和攻擊，需要在組網(wǎng)設計上重點考慮。

    2、HD-SDI攝像機：采用高清數(shù)字分量串行接口(物理接口是BNC)，非壓縮方式。短距離傳輸采用同軸電纜，長距離傳輸主要通過光纖，使用HD-SDI高清光端機設備。采用HD-SDI方式傳輸視頻，圖像質(zhì)量很高，沒有編解碼延時，安全性好，適合一些對圖像質(zhì)量和安全性有較高要求的場合應用。由于HD-SDI視頻的傳輸帶寬是1.485Gbps，帶寬占用高，尤其在大路數(shù)傳輸時比網(wǎng)絡方式成本要高不少，同時組網(wǎng)方式也受到了限制，只能采用點對點光纖傳輸。

    目前，為解決HD-SDI帶寬占用大的問題，出現(xiàn)了一種視覺無損編碼技術，它在接口上使用HD-SDI接口，在傳輸時對高清視頻進行視覺無損編碼，能夠把帶寬降低到原來的1/6左右，同時不影響高清視頻的主觀感受，編解碼的延時也感覺不出來。這樣傳輸成本能得到大幅降低，單波長可以支持8路HD-SDI視頻傳輸，組網(wǎng)方式也可以支持節(jié)點式傳輸。

    3、HDTVI、HDCVI攝像機：采用模擬方式傳輸高清視頻，圖像質(zhì)量達到了高清，可以沿用原來標清視頻的同軸電纜，系統(tǒng)改造成本低。遠距離傳輸需要HDTVI或HDCVI光端機。

    根據(jù)目前安防行業(yè)的發(fā)展，高清視頻監(jiān)控的常見的幾種傳輸方式：

    一是有線網(wǎng)絡傳輸，代表類型有包括：網(wǎng)絡高清光端機方式;交換機結合收發(fā)器方式;EPON方式。

    二是無線網(wǎng)絡傳輸，代表類型有2.4GWLAN方式以及5G網(wǎng)方式。

    三是非壓縮數(shù)字傳輸，代表類型有SDI方式以及MDI方式。

    二、怎樣保證高清傳輸?shù)男Ч?

    高清監(jiān)控是統(tǒng)一的整體，涉及監(jiān)控體系的多個環(huán)節(jié)，包括前端的視頻采集，中間的視頻傳輸，后端的高清存儲、顯示、分析、聯(lián)動等。從傳輸環(huán)節(jié)來看，如何保證信息的清晰、有效?

    傳輸作為監(jiān)控系統(tǒng)不可或缺的一部分，在傳輸過程中對于視頻、數(shù)據(jù)等信號在項目中是如何得到保證的呢?該問題個人以為可以從以下幾點確保整個系統(tǒng)視頻清晰、有效：

    傳輸方案的選擇：上面提到的每個傳輸方式各有特色，而項目系統(tǒng)建設使用環(huán)境不盡相同，所以選擇符合項目的傳輸方式非常的必要。例如：傳輸距離很長，應選用光纖傳輸;在初步規(guī)劃傳輸方案時，考慮到傳輸帶寬問題，以及考慮整個系統(tǒng)總帶寬的資源問題諸如此類問題，就應根據(jù)實地進行檢測和確認。

    線材的選擇：該問題個人認為對整個系統(tǒng)能長久運行至關重要的因素之一，例如：傳輸SDI信號，作為串行數(shù)字信號對傳輸?shù)乃俾室蠓浅５母?，項目中使用到該信號的短距離的傳輸載體將會使用同軸線纜，但同軸線纜規(guī)格繁多，這個時候?qū)€材的選擇就是一個考驗。

    連接器的選擇：作為傳輸系統(tǒng)中線纜與設備的連接橋梁，對于該器件的質(zhì)量把握會直接影響系統(tǒng)穩(wěn)定的運行;有碰到SDI和網(wǎng)絡傳輸?shù)捻椖浚渲性赟DI項目中因BNC視頻選擇不到位導致出現(xiàn)細微的雪花點，網(wǎng)絡項目中因RJ45頭選擇不到位，導致前端攝像機進行掉線現(xiàn)象;所以對于連接器的選擇，需要引起特別的關注;其他的因素問題：整個系統(tǒng)連接后，線路物理布線正常，最容易忽略軟設置這塊，從而導致整個系統(tǒng)無法正常運行。

    三、機遇與挑戰(zhàn)

    隨著4K在安防行業(yè)的發(fā)展，高清視頻傳輸將面臨什么挑戰(zhàn)?未來兩年內(nèi)高清視頻傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢如何?

    4K的畫面清晰度優(yōu)勢，讓大家對它青睞有加，但是實現(xiàn)起來挑戰(zhàn)也不小。首先，需要更高解像力的鏡頭，作為4K×2K的IPC產(chǎn)品配套鏡頭至少需要達到800萬以上的解像力，但是目前達到這個標準的很少，能適用于安防行業(yè)的更是少之又少。其次，更高的網(wǎng)絡傳輸帶寬和更大的儲存容量，在安防應用中一般傳輸1080P高清H.264碼流，需要4Mbps左右的帶寬。在H.264編碼下，4K分辨率目前至少也需要12Mbps甚至更高的帶寬才能滿足需求，對儲存容量的要求也隨之增高。第三，更高性能的編碼芯片，就依目前的芯片性價比來說，對安防行業(yè)顯然是難以接受的。第四，更強的后端解碼和顯示能力，后端設備需要比現(xiàn)在更強的計算處理能力。第五，更大分辨率的顯示設備，至少具備4K物理像素，才能無損呈現(xiàn)圖像效果，就當前的應用技術來說，顯然很不經(jīng)濟實惠。第六，更強的視頻處理能力，對于細節(jié)的處理將提出更高的要求。雖說現(xiàn)在科技的發(fā)展變幻莫測，但是從高清視頻監(jiān)控的發(fā)展歷史來看，我們也是能窺見一些發(fā)展趨勢的。

    在未來，隨著人們需求的不斷提高，對視頻的清晰度需求也會越來越高，所以更高清始終是發(fā)展的大方向;然而隨著更高清，帶來了儲存空間也越來越大，所以如何在更高清的同時，減少儲存容量又是一個擺在大家面前的難題，所以節(jié)省儲存空間也重要;之后就是信息的互聯(lián)互通問題了，因為我們處在互聯(lián)網(wǎng)時代，信息的互通互聯(lián)十分重要，高清視頻傳輸要立足于這個大背景之下。

    四、結束語

    隨著技術的發(fā)展，未來安防將逐步進入4K級圖像應用，結合新的智能分析技術，云數(shù)據(jù)存儲與挖掘技術。作為高清視頻的傳輸應用也將步入考驗，未來的網(wǎng)絡高清傳輸技術要求有更高的帶寬(前端設備千兆聚合)，更高的芯片工藝(普及型4k芯片)，更高的應用平臺(云數(shù)據(jù)分析)，更苛刻的工作環(huán)境(結合一線生產(chǎn)應用的業(yè)務監(jiān)控)，更清晰的圖像(醫(yī)用影像級別的監(jiān)控圖像)。未來兩年的網(wǎng)絡高清傳輸必然結合應用業(yè)務，逐步的邊界化(將應用分析前置)、網(wǎng)絡化(全部采用標準網(wǎng)絡架構)、智能化(數(shù)據(jù)挖掘分析內(nèi)置在傳輸系統(tǒng)中)、軟件硬化(去掉交換機的操作系統(tǒng)，使用迅捷的可升級的固化系統(tǒng))以及云化(安防私有云的建設成為趨勢)。