论文部分内容阅读
摘要：本文分析了数字视频监控后现代潮流，着重分析视频监控行业的发展历程和视频监控渊源与数字化进程，高清视频监控对安防高清化浪潮的涌动，以及视频监控后现代话的高清创新技术。本文网络版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/274736.htm关键词：数字视频；安防电子；高清视频；监控DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.5.004
数字视频监控市场十多年来高速发展、高歌猛进，完全是现代化节奏和声势。只要看看公共场所无处不在的摄像头密度，就能知道监控在多大程度上影响到人们工作、学习和生活的方方面面。在数字安防监控市场上，“高清智能”已成为人们耳熟能详的热点和卖点，便无疑成为视频监控现代化的象征。然而，视频监控所带给人们的视觉体验和即时操控是否已经足够完美？还能留给后现代发展多大空间？这正是本文所试图回答的问题。作为资深安防人，处于后现代的视频监控阶段，仍然关注追求更高境界。为此，通过回顾安防视频监控的渊源和历史，分析和阐述技术创新在数字视频监控产业发展的重要作用，希望对有益于未来提高视觉效果和智能体验的核心技术走向有所关注和展望。
1 视频监控渊源与数字化进程
纵观视频监控整个行业发展的历程，主要追求的无非是图像质量、资源效率和管理效益。视频监控起始须追述到闭路电视系统（CCTV），后因采用视频录像机（VCR）才扩大视频监控应用。监控的视觉感受随摄像机分辨率线数增加而提高，通过同轴线缆输出视频信号，连接到模拟视频设备。由于受模拟视频线缆传输长度和衰减限制，CCTV只支持本地监控，监控能力和扩展性极其有限。
数字化视频是对模拟信号进行数字压缩处理，便催生出硬盘录像机（DVR）。DVR属于半模拟一半数字方案，对视频监控系统和资源进行改造。DVR可支持录像和回放，连接IP网络，而与模拟摄像机通过同轴电缆连接。早期的MPEG-1视频图像质量强差人意，MPEG-2效果虽可接受，但存储量大且价格高。直到MPEG-4和H.264标准相继出现，才使DVR流行起来，虽视觉体验与高质量CCTV系统相比仍处于下风，但毕竟后续还有高清的过渡。数字视频带来智能视频分析技术的兴起。
网络摄像机（IPNC）是数字视频监控数字化和网络化相结合的产品形式，作为纯数字方案将视频监控系统由集中式转向分布式，其高清分辨率从720P30起到1080P60，足以挑战传统的CCTV系统，而解码采用网络录像机（NVR）实现。至此，H.264格式实现视频监控系统数字化和网络化，视频监控得以建立网络体系之上。尽管数字化网络化迅速成为视频监控的主导，但模拟视频技术也在演进中有所作为。
2 视频监控的高清化浪潮涌动
当视频监控产业进入了成熟的现代化阶段，数字高清就成了行业推进的主流技术，有关介绍如汗牛充栋就无须多谈。然而随着应用需求的不断提高，对于图像视觉体验和智能分析精度有所苛求，数字化视频的制约就不断显露。数字视频压缩带来原始图像信息损伤是不争的事实，压缩解压过程及网络化的传输必然存在延时，对于数字高清实时处理更是如此。于是，回溯到视频前端，如何将原始采集高质量图像采用高保真技术手段进行传输便是解决问题的关键。传统的同辅电缆成为多种技术的载体，这就成就出同辅高清技术。同轴高清对视频监控的保证在于，第一、人眼所看到高清图像无任何损失且感觉不到传输延时；第二、优质高清视频信号无压缩带来的失真以提高智能视频分析的高可靠性；第三、实时掌控和操纵高质影像画面而获得更好的视觉体验和即时反应。同辅高清的新一波冲击在数字和模拟展开。
借鉴广电领域成功的同轴高清传输技术极高视觉体验，源于数字演播室的串行数字接口（SDI）得到新的应用。采用HD-SDI接口与后端编解码器和视频服务器匹配，并配合高清视频矩阵直接投影到大屏幕，充分展现无损高清效果。HD-SDI解决方案可在原模拟监控系统的基础上升级，特别适合实时监控要求高的场合。同辅电缆同传视音频使模拟系统简化，而所传输控制信号同线传输，节省布线成本。但是，总体而言HD-SDI造价还是偏高，虽然标准国际开发，但在安防市场对价位很敏感。
回归到模拟技术的同辅高清方案成本要低，于是就有了多种模拟同轴高清技术，其中HDCVI、HD-TVI、AHD最具代表性。
模拟同辅高清电缆传输技术推广仍存在一些障碍需要突破。因为传输过程中会有很大信号衰减，接收端所用均衡恢复电路很难做到线性，从而产生亮度、色彩失真及清晰度损失。信号长距离传输过程中，会有反射而造成图像的模糊与拖影。
其次，在于实现的可控性。模拟同轴高清接收端需要恢复时钟信号采集接收视频，若时钟信息不足，须严格控制发收端时钟偏差，一般720P时要求两端时钟晶体间频率精度达到25ppm以下。所恢复出信号信噪比具有随机性，随分辨率和像素时钟频率的提高，对发接端时钟偏差要求将进一步提高，以致在工程中难以实现，导致模拟同轴高清很难向上兼容，将导致不同厂商的摄像机与DVR间，甚至相同厂商不同批次产品间容易产生兼容性问题。
3 视频监控后现代的高清创新技术
既然高清优质图像将成为数字视频监控后现代的追求，承担传输高保真视频图像的载体为同辅电缆，但这必然是具有更多创新亮点的数字同轴高清技术。
模拟同轴的技术瓶颈确实难以消除，而对数字同辅却有继续发展的途径。采用不同于模拟同辅高清的数字长距离传输技术，在发射端先对视频信号施以专有高性能算法做视频无损压缩以便降低信号带宽。传输端进行纠错编码，接收端进行纠错并解压缩恢复无损视频信号。先进视频传输技术（Advanced Video Transport，简称：AVT技术）是一项值得关注的技术，所使用高性能算法实现的视频无损压缩最低可以20MHz带宽传输高清视频信号，是模拟同辅高清方案40MHz的一半，从而提供更好的线路兼容性，如广泛应用的标清Dl系统。
数字同辅高清更加稳定可靠的表现在无需外接视频信号放大器，不用外接ESD保护器件，并且既可以在同辅电缆上传输也可以在双绞线上传输。视频信号因数字传输而无失真、不衰减，无论传输多远，图像质量因在好的还原性下保持一致性，更不该有模拟同辅高清所无法避免的拖影等问题。相对于网络高清所使用帧内视觉无损压缩技术几乎无延时，传输再远系统复杂度也不高，这都是AVT技术的特色。
至于支持一根五类网线传输四路视频信号，采用AVT技术接收四路视频信号之间没有干扰与重影，该方案对发射端与接收端的时钟偏差要求为500ppm，比模拟同辅高清放宽20倍，适用于低温、高温、室外、车载等要求高的环境。对于现有系统的兼容性也至关重要，如果一个DVR接口可以兼容AVT、HD-SDI或SDI摄像机，那么对于整体数字视频监控系统将是很大的贡献。这就要求提供基于AVT技术完整的系统解决方案，支持高达96k采样率2/4通道正向音频及8k采样率单通道反向音频，以及双向UART、I2C协议，并可正向传输SPI高速协议。安防监控系统由此增加更多可能性，如用户可在DVR端对摄像机进行远程控制及软件更新。通过AVT技术提供的分路器、转接器芯片方案，更大规模超长距离高清视频监控系统的组成将变得轻而易举。
总而言之，数字视频监控行业迈过一个黄金的现代化年代后，仍然保持着旺盛的创新冲动。后现代将开启又一个激情四射的年代，但更多的是充满理性和智慧的律动。在此需要对在安防领域孜孜不倦、坚定不渝的创新者们点个赞！
数字视频监控市场十多年来高速发展、高歌猛进，完全是现代化节奏和声势。只要看看公共场所无处不在的摄像头密度，就能知道监控在多大程度上影响到人们工作、学习和生活的方方面面。在数字安防监控市场上，“高清智能”已成为人们耳熟能详的热点和卖点，便无疑成为视频监控现代化的象征。然而，视频监控所带给人们的视觉体验和即时操控是否已经足够完美？还能留给后现代发展多大空间？这正是本文所试图回答的问题。作为资深安防人，处于后现代的视频监控阶段，仍然关注追求更高境界。为此，通过回顾安防视频监控的渊源和历史，分析和阐述技术创新在数字视频监控产业发展的重要作用，希望对有益于未来提高视觉效果和智能体验的核心技术走向有所关注和展望。
1 视频监控渊源与数字化进程
纵观视频监控整个行业发展的历程，主要追求的无非是图像质量、资源效率和管理效益。视频监控起始须追述到闭路电视系统（CCTV），后因采用视频录像机（VCR）才扩大视频监控应用。监控的视觉感受随摄像机分辨率线数增加而提高，通过同轴线缆输出视频信号，连接到模拟视频设备。由于受模拟视频线缆传输长度和衰减限制，CCTV只支持本地监控，监控能力和扩展性极其有限。
数字化视频是对模拟信号进行数字压缩处理，便催生出硬盘录像机（DVR）。DVR属于半模拟一半数字方案，对视频监控系统和资源进行改造。DVR可支持录像和回放，连接IP网络，而与模拟摄像机通过同轴电缆连接。早期的MPEG-1视频图像质量强差人意，MPEG-2效果虽可接受，但存储量大且价格高。直到MPEG-4和H.264标准相继出现，才使DVR流行起来，虽视觉体验与高质量CCTV系统相比仍处于下风，但毕竟后续还有高清的过渡。数字视频带来智能视频分析技术的兴起。
网络摄像机（IPNC）是数字视频监控数字化和网络化相结合的产品形式，作为纯数字方案将视频监控系统由集中式转向分布式，其高清分辨率从720P30起到1080P60，足以挑战传统的CCTV系统，而解码采用网络录像机（NVR）实现。至此，H.264格式实现视频监控系统数字化和网络化，视频监控得以建立网络体系之上。尽管数字化网络化迅速成为视频监控的主导，但模拟视频技术也在演进中有所作为。
2 视频监控的高清化浪潮涌动
当视频监控产业进入了成熟的现代化阶段，数字高清就成了行业推进的主流技术，有关介绍如汗牛充栋就无须多谈。然而随着应用需求的不断提高，对于图像视觉体验和智能分析精度有所苛求，数字化视频的制约就不断显露。数字视频压缩带来原始图像信息损伤是不争的事实，压缩解压过程及网络化的传输必然存在延时，对于数字高清实时处理更是如此。于是，回溯到视频前端，如何将原始采集高质量图像采用高保真技术手段进行传输便是解决问题的关键。传统的同辅电缆成为多种技术的载体，这就成就出同辅高清技术。同轴高清对视频监控的保证在于，第一、人眼所看到高清图像无任何损失且感觉不到传输延时；第二、优质高清视频信号无压缩带来的失真以提高智能视频分析的高可靠性；第三、实时掌控和操纵高质影像画面而获得更好的视觉体验和即时反应。同辅高清的新一波冲击在数字和模拟展开。
借鉴广电领域成功的同轴高清传输技术极高视觉体验，源于数字演播室的串行数字接口（SDI）得到新的应用。采用HD-SDI接口与后端编解码器和视频服务器匹配，并配合高清视频矩阵直接投影到大屏幕，充分展现无损高清效果。HD-SDI解决方案可在原模拟监控系统的基础上升级，特别适合实时监控要求高的场合。同辅电缆同传视音频使模拟系统简化，而所传输控制信号同线传输，节省布线成本。但是，总体而言HD-SDI造价还是偏高，虽然标准国际开发，但在安防市场对价位很敏感。
回归到模拟技术的同辅高清方案成本要低，于是就有了多种模拟同轴高清技术，其中HDCVI、HD-TVI、AHD最具代表性。
模拟同辅高清电缆传输技术推广仍存在一些障碍需要突破。因为传输过程中会有很大信号衰减，接收端所用均衡恢复电路很难做到线性，从而产生亮度、色彩失真及清晰度损失。信号长距离传输过程中，会有反射而造成图像的模糊与拖影。
其次，在于实现的可控性。模拟同轴高清接收端需要恢复时钟信号采集接收视频，若时钟信息不足，须严格控制发收端时钟偏差，一般720P时要求两端时钟晶体间频率精度达到25ppm以下。所恢复出信号信噪比具有随机性，随分辨率和像素时钟频率的提高，对发接端时钟偏差要求将进一步提高，以致在工程中难以实现，导致模拟同轴高清很难向上兼容，将导致不同厂商的摄像机与DVR间，甚至相同厂商不同批次产品间容易产生兼容性问题。
3 视频监控后现代的高清创新技术
既然高清优质图像将成为数字视频监控后现代的追求，承担传输高保真视频图像的载体为同辅电缆，但这必然是具有更多创新亮点的数字同轴高清技术。
模拟同轴的技术瓶颈确实难以消除，而对数字同辅却有继续发展的途径。采用不同于模拟同辅高清的数字长距离传输技术，在发射端先对视频信号施以专有高性能算法做视频无损压缩以便降低信号带宽。传输端进行纠错编码，接收端进行纠错并解压缩恢复无损视频信号。先进视频传输技术（Advanced Video Transport，简称：AVT技术）是一项值得关注的技术，所使用高性能算法实现的视频无损压缩最低可以20MHz带宽传输高清视频信号，是模拟同辅高清方案40MHz的一半，从而提供更好的线路兼容性，如广泛应用的标清Dl系统。
数字同辅高清更加稳定可靠的表现在无需外接视频信号放大器，不用外接ESD保护器件，并且既可以在同辅电缆上传输也可以在双绞线上传输。视频信号因数字传输而无失真、不衰减，无论传输多远，图像质量因在好的还原性下保持一致性，更不该有模拟同辅高清所无法避免的拖影等问题。相对于网络高清所使用帧内视觉无损压缩技术几乎无延时，传输再远系统复杂度也不高，这都是AVT技术的特色。
至于支持一根五类网线传输四路视频信号，采用AVT技术接收四路视频信号之间没有干扰与重影，该方案对发射端与接收端的时钟偏差要求为500ppm，比模拟同辅高清放宽20倍，适用于低温、高温、室外、车载等要求高的环境。对于现有系统的兼容性也至关重要，如果一个DVR接口可以兼容AVT、HD-SDI或SDI摄像机，那么对于整体数字视频监控系统将是很大的贡献。这就要求提供基于AVT技术完整的系统解决方案，支持高达96k采样率2/4通道正向音频及8k采样率单通道反向音频，以及双向UART、I2C协议，并可正向传输SPI高速协议。安防监控系统由此增加更多可能性，如用户可在DVR端对摄像机进行远程控制及软件更新。通过AVT技术提供的分路器、转接器芯片方案，更大规模超长距离高清视频监控系统的组成将变得轻而易举。
总而言之，数字视频监控行业迈过一个黄金的现代化年代后，仍然保持着旺盛的创新冲动。后现代将开启又一个激情四射的年代，但更多的是充满理性和智慧的律动。在此需要对在安防领域孜孜不倦、坚定不渝的创新者们点个赞！