實時無損的高清圖像一直是行業(yè)孜孜不倦的追求，近兩年源于廣電技術的SDI技術在視頻監(jiān)控領域獲得重視，各大安防生產(chǎn)廠商都相繼推出了HD-SDI系列產(chǎn)品及相關的配套設備，困擾安防企業(yè)及用戶的“HD-SDI傳輸距離短(僅有百米左右)”的缺陷隨著HD-SDI光端機的研發(fā)普及，傳輸距離已不受限制，使HD-SDI產(chǎn)品可運用在一些需要遠距離傳輸?shù)谋O(jiān)控場合。另外，“配套產(chǎn)品不完善”的劣勢也隨著圖像處理與數(shù)字傳輸兩大核心技術的突破，在短短2年時間內，將HD-SDI技術系統(tǒng)地融入到高清視頻監(jiān)控行業(yè)，HD-SDI接口的DVR、光端機、編碼器、視頻矩陣、顯示設備等逐漸推出，HD-SDI產(chǎn)品市場日新月異。
然而，HD-SDI整體系統(tǒng)的價格偏高，部分配套產(chǎn)品仍不成熟，基于HD-SDI攝像機方案的高清監(jiān)控項目，成本往往超出預算，使得HD-SDI產(chǎn)品的市場占有率和項目使用量遠不及預期，市場前景不明朗，應用推廣受阻，安防廠家更不愿意犧牲產(chǎn)品的利潤，造成HD-SDI攝像機低性價比的現(xiàn)象。本文從圖像采集的源頭談起，就如何提高HD-SDI攝像機的性價比，以下圖像傳感器的選擇、傳輸、存儲、智能化應用兩方面進行分析闡述。
圖像傳感器的選擇
目前，市場上主流的HD-SDI攝像機廠家大多會提供CCD或CMOS的數(shù)字高清攝像機，那哪種傳感器的性價比會更高呢?更能降低HD-SDI整體系統(tǒng)的成本呢?
CMOS在誕生之初，由于噪點問題，即使是在正常光照下，其畫面輸出效果也不盡人意。然而，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，CMOS的感光和成像性能有了翻天覆地的變化。丑小鴨終于變成了白天鵝，更有成為鳳凰的潛質。超低功耗、超低照度、千萬像素、背照式、堆棧式等新名詞出現(xiàn)在了CMOS發(fā)展的各個時期。
從工作原理來看，CCD在工作時，多達上百萬個像素感光后，會生成上百萬個電荷，這些電荷會全部經(jīng)過一個所謂的“放大器”進行電壓轉變，形成電子信號。因此，這個“放大器”就成為了一個制約圖像處理速度的“瓶頸”，所有電荷由單一通道輸出，當數(shù)據(jù)量大的時候就會發(fā)生信號“擁堵”，而 HDV格式卻恰恰需要在短時間內處理大量數(shù)據(jù)，因此，在實際應用場合，使用CCD遠遠不能滿足高速讀取高清數(shù)據(jù)的需要。而CMOS則不同，它每個像素點都有一個單獨的放大器轉換輸出，因此CMOS沒有CCD的“瓶頸”問題，能夠在短時間內處理大量數(shù)據(jù)，輸出高清影像，能滿足高清需求。因此，對于HD-SDI攝像機，CMOS圖像傳感器相對來說更適合。
另外，CMOS相對CCD來說成本低、耗電少、性能好，可以與視頻處理電路同處于一個芯片上，是HD-SDI高清數(shù)字攝像機的優(yōu)越之選。近年來，CMOS市場也得到了很好的反饋效果，根據(jù)市場研究公司In-Stat/MDR的統(tǒng)計結果，圖像傳感器的次級市場年成長率高達30%以上，其中80%的份額屬于CMOS傳感器。
以某公司為例，為了保證攝像機的高性價比和高性能，HD-SDI數(shù)字高清攝像機使用了業(yè)內公認的頂級圖像傳感器，如Sony Exmor R CMOS背照技術感光元件，由于不受金屬線路和晶體管的阻礙，開口率提高近100%，也就是說它對光線的利用效率是原來的2倍，與表面照射產(chǎn)品相比，其在靈敏度(S/N)上具有很大優(yōu)勢;同時，Exmor R CMOS傳感器自身的噪聲也很低，即使是在全黑環(huán)境下，該傳感器的噪聲抑制水平比過去的產(chǎn)品要低2dB。另外，迅通HD-SDI數(shù)字高清攝像機還采用高感應度模式，在低照度上更具優(yōu)勢，功耗更低，符合低碳環(huán)保的綠色發(fā)展主題。
模擬數(shù)字并行輸出，減輕傳輸和存儲壓力
HD-SDI信號在傳輸上如果使用普通的電纜線，雖然在成本以及工程搭建上都省去了很多的麻煩，但其傳輸距離短，在安全要求比較高的情況下，HD-SDI無疑是比較不錯的選擇。然而在需要遠距離傳輸?shù)墓こ讨斜泔@得比較吃力了。HD-SDI監(jiān)控系統(tǒng)的應用大多使用同軸電纜與光端機+光纖的傳輸方式，但光纖、光端機的造價高昂，這種方式雖可實現(xiàn)遠距離傳輸，但是無疑提高了成本。
其次，HD-SDI作為高清監(jiān)控的其中一種方式，其不經(jīng)壓縮的高清音視頻信號量非常龐大，硬盤占用量多，給存儲終端帶來非常大的壓力，那么存儲方面無疑會產(chǎn)生巨大的支出。這對于HD-SDI技術的普及和應用都是非常不利的。
那如何才能實現(xiàn)既能實時無損監(jiān)控，又能減輕中間傳輸和后端存儲壓力呢?
目前較好的方式是HD-SDI攝像機采用HD-SDI數(shù)字輸出+網(wǎng)絡輸出并行輸出接口，目前大部分HD-SDI數(shù)字高清攝像機均采用雙輸出接口，一路是符合SMPTE 292M標準接口的HD-SDI高清數(shù)字輸出，滿足高清視音頻信號實時、無損地直接上電視墻的需求;另一路是網(wǎng)絡輸出，通過IP網(wǎng)絡，可實現(xiàn)遠距離傳輸和后端高清存儲，減輕傳輸和存儲的壓力。此種方式，對重要圖像進行實時查看、無壓縮傳輸、存儲，對非重要圖像進行網(wǎng)絡傳輸、存儲，既可緩解傳輸、存儲的壓力，又可降低系統(tǒng)的整體運營成本，提高HD-SDI監(jiān)控的性價比。
另外，在后端存儲上，可以通過智能分析技術緩解高清DVR監(jiān)控存儲壓力。HD-SDI攝像機的系統(tǒng)應用中基于點對點傳輸系統(tǒng)，通常直接連接DVR或混合型NVR，將DVR或混合型NVR作為系統(tǒng)中的一個接入節(jié)點，既能保證錄像存儲的可靠性、也能保證視頻遠程應用。目前，高清監(jiān)控系統(tǒng)存在的最關鍵的一個存儲問題是很多無用視頻信息也被傳輸、存儲，不僅增加了帶寬壓力又浪費了存儲空間。而在存儲設備中加裝智能分析模塊，通過智能分析技術，對于這些無用視頻則可采用低碼流方式進行壓縮或存儲，而對重要的音視頻數(shù)據(jù)進行高清無壓縮存儲，視頻存儲所需要的空間將大大減少又緩解了帶寬壓力。目前，存儲系統(tǒng)主要用于查詢使用，增加數(shù)據(jù)智能分析功能將極大地提升存儲系統(tǒng)的價值。
提升產(chǎn)品的智能化應用
相較IP高清攝像機，HD-SDI攝像機仍存在很多缺陷，例如由于HD-SDI攝像機傳承于廣電系統(tǒng)，在圖像分辨率上受限于720p與1080p，相比高清網(wǎng)絡攝像機可以輸出任意分辨率的圖像，其擴展能力稍顯不足;其次HD-SDI攝像機除了高清化外，其在功能上較單一，不及高清網(wǎng)絡攝像機的豐富多樣性;且由于HD-SDI技術受限于遠距離傳輸、聯(lián)網(wǎng)困難，在智能化管理、多業(yè)務集成等方面顯得薄弱。
HD-SDI技術的改進優(yōu)化，需要行業(yè)內各個廠商齊心合力，共同提升。先不論傳輸、聯(lián)網(wǎng)環(huán)節(jié)，就HD-SDI攝像機這一前端采集環(huán)節(jié)來說，HD-SDI技術作為實時、無壓縮模式的傳輸技術，視頻基本無延時、保真能力強、圖像更穩(wěn)定、傳輸順暢，基于HD-SDI攝像機如此明顯的優(yōu)勢，在除了為HD-SDI攝像機融入比較成熟的低照度、寬動態(tài)、紅外等基本技術外，還可加入更多的智能化應用，與后端平臺配合運用，加強例如報警功能、語音對講功能、跟蹤技術、智能分析功能等，讓HD-SDI系統(tǒng)實現(xiàn)智能化應用和管理，提升HD-SDI攝像機的性價比，讓它為我們做到更多。
結語
昂貴的造價、短距離傳輸、原汁原味的視頻圖像、高要求設備配置等等，都決定了HD-SDI易于集中應用在某些特定領域，而難于應用在大眾市場。例如交通領域的城市道路、高速公路的特定重要路段以及機場的實時狀況監(jiān)控，金融領域如金庫、銀行柜員制系統(tǒng)等，以及賭場監(jiān)控、標志性大型場館(如展覽館、博物館)，以及醫(yī)療領域的手術臺的手術計時、遠程手術指揮、手術觀摩學習等。因此，HD-SDI在當今安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用不會是大范圍的，更不可能是顛覆性的，而應是對現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)在某一特定需求方面的補充。
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