文/黃玉

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，各大安防生產廠商都相繼推出了HD-SDI系列產品及相關的配套設備，HDSDI市場正蓬勃發(fā)展。近年來，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產品市場日新月異。

然而，HD-SDI攝像機以及配套產品的價格偏高，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，安防廠家更不愿意犧牲產品的利潤，造成HD-SDI攝像機低性價比的現(xiàn)象。從圖像采集的源頭談起，如何提高HDSDI攝像機的性價比，以下圖像傳感器的選擇和傳輸、存儲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。

以廣東迅通科技股份有限公司為例，為了保證攝像機的高性價比和高性能，迅通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，經過光端機在光纖上傳輸，相對模擬攝像機多通道合并傳輸方式，通常在一條光纖上僅能傳輸數(shù)量極少的HD-SDI攝像機視頻通道。這是在傳輸環(huán)節(jié)上的壓力。

其次，HD-SDI作為高清監(jiān)控的其中一種方式，其不經壓縮的高清音視頻信號量非常龐大，盡管當前光纖為大數(shù)據(jù)量的傳輸減輕了部分負擔，但是存儲終端仍然有著非常大的壓力，存儲的問題依然不可忽視。如果采用正常存儲的話，那么存儲方面無疑會產生巨大的支出。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HDSDI數(shù)字輸出+網絡輸出并行輸出接口，即雙輸出接口。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；另一路是網絡輸出，通過IP網絡，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。

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。

HD-SDI集中于高端應用領域

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集中應用在高端領域，而難于應用在大眾市場。因此，HDSDI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。

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。

在相對理想的監(jiān)控系統(tǒng)解決方案里，在通用應用場合或大中型監(jiān)控項目中可使用網絡高清攝像機，針對高可靠性要求的環(huán)境配置NVR或高清網絡監(jiān)控管理服務器，實現(xiàn)高清監(jiān)控和遠程監(jiān)控；在十分敏感緊張的、“失之分毫 差之千里”的特別重點場景或區(qū)域配置HD-SDI攝像機，并直接上電視墻和傳輸至管理中心。兩者相輔相成，讓網絡高清和數(shù)字高清發(fā)揮最大的作用。

結束語

當然，除了上面所述的幾種技術特點之外，還有將市場上流行的超低照度技術、寬動態(tài)技術等應用在HD-SDI數(shù)字高清攝像機上。HD-SDI攝像機不僅僅是模擬監(jiān)控系統(tǒng)的升級版，技術和解決方案的完整性保證了產品的競爭優(yōu)勢，而且，不論從HD-SDI攝像機本身的特點、傳輸方式、應用領域等方面來看，其與高清網絡攝像機都是一種互補的關系，共同為優(yōu)質的用戶服務。HD-SDI攝像機作為高清監(jiān)控市場的一個重要成員，相信隨著各種新技術的提升、配套產品的完善與標準的出臺，在全球數(shù)字化、網絡化的大發(fā)展趨勢中，必將擁有自己的一席之地。