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HDBaseT瞄准高清监控系统设计 |
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作者：Valens半导体公司 Sharon Dagan |
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近年来，闭路电视(CCTV)监控设备已由高清数字设备所主导，高清数字设备已成为视频监控产业中的主流。最近的报告结果表明，到2016年，超过45％的监控摄像头出货品将以数字技术为基础。全部摄像头中约35％将支持最高1080@30p的分辨率。
随着市场上推出越来越多的高清(HD)数字安全摄像头，闭路电视制造商正在寻找差异化，并根据他们的高清分辨率产品推出独特的销售主张。这些厂商应支持的功能包括：监控更广泛的区域(利用HD格式)；极佳的图像清晰度和高色彩再现；高帧频(支持1080@60P)；利用先进的边缘分析程序；以及热图像处理。
本文将回顾影响闭路电视监控市场的关键因素，专注于发送高清晰度图像的数字技术以及先进的监控功能。
HD-SDI CCTV
高清串行数字接口(HD-SDI)根据SMPTE协会制定的SDI广播标准来传输视频。在闭路电视市场上，HD-SDI可通过现有的RJ59U模拟基础设施或高端同轴电缆(如RJ6或RJ11)来传输高清图像。
在提到“模拟”时，它往往指的是“标准”分辨率：不是640×420 4CIF，就是720×486分辨率的D1。
HD-SDI支持30fps(每秒帧数)的1280×720p或1920×1080p实时高清分辨率。在2011和2012年的闭路电视贸易展上,大批制造商展出了HD-SDI摄像头。
同轴高清技术有着光明的未来，这项技术反映出了人们对未压缩高清技术日益增长的需求。
IP CCTV
IP摄像头通过数字包穿过LAN或互联网传播实时视频流。这意味着人们可以通过智能手机、平板电脑或者其他网络设备远程访问视频流和进行远程存储。
IP闭路电视系统不需要本地录像，可以通过本地网或互联网传送图像，并记录、查看和管理图像。IP摄像头提供了上万像素的高细节精确度，比标准模拟摄像头的质量好上至少3倍。此外，IP闭路电视摄影机不需要单独的电源，支持POE(通过以太网供电)，还可以通过网络电缆供电。另一个好处是，IP系统支持直接使用标准的基于IP的服务，如通过FTP发送e-mail或图像。
基于IP的解决方案有其优势，但在涉及到实时的高帧频视频图像时，延迟是一个关键因素。其他高清摄像头在使用LAN解决方案中的HD-SDI或未压缩数码闭路电视时，会以每秒30张图像的帧速率产生无IP故障或顺畅的未压缩图像。
基于LAN的未压缩数字闭路电视
在HDBaseT技术的基础上，闭路电视解决方案能够传输无压缩的高清视频、音频、电源和控制信号。它采用的是一根标准的150米长LAN(cat5e/cat6a)电缆。
HDBaseT是在专业AV和消费电子产品市场上众所周知的标准。它用来长距离传输高清多媒体内容。该技术是由HDBaseT联盟制定的，该联盟由LG、三星、索尼电影公司和Valens半导体公司建立。LAN上的未压缩数字闭路电视利用了成功的HDBaseT技术，为闭路电视市场提供了同样简单、价格优惠和高质量的产品。
HD-SDI的RG-59U同轴电缆限制为100米长，此时IP会出现实时图像失真。而HDBaseT方案在与IP方案相同的设备上可提供长达150米的连接电缆，从而实现IP闭路电视系统的扩展和简单移动。
在所有的未压缩技术中，视频图像要录入DVR时，录像机需要将未压缩图像转换为H.264或类似格式，否则记录数据传输速率将会很高。
到目前为止，文中讨论的都是传输视频图像数据的技术。那么，触发这些技术的市场因素有哪些？闭路电视市场的技术要求又是什么？以下章节将试图解决一些这样的问题。
行业发展与技术进步
快速发展的一些行业(例如：交通运输、零售或者银行业)都在推动人们对高端闭路电视产品的需求。例如：交通系统要变成“智能交通系统”，火车要变成高速列车，而机场要容纳更多的乘客。这些系统都要有高品质的闭路电视产品和应用程序。
人们对高清图像的需求在不断增加，这加快了模拟系统向IP/网络系统或未压缩高清数字设备的转化。模拟市场已达到饱和点。在产品的生命曲线图上，模拟摄像头可能正处于成熟阶段的高峰期；它将被IP摄像头或其他数码产品所取代。
一些大城市于2000年开始建设城市安全项目，后来，这些项目在全球的发展势头上涨。据估算在2016年有300万个城市将会建设闭路电视保安系统。
所有闭路电视技术的目标都是要渗入到现有的模拟市场，要引导现在的市场玩家转向数字技术。当然，所有这些技术都需要供应商具有互动性和兼容性。这个生态系统只能通过使用一个统一并被广泛采用的标准才能实现。
高清数码摄像头传输未压缩的高清视频会产生较高的存储需求和成本。未压缩高清数字若是想要进入主流的模拟采购市场，存储价格必须优惠。
制造商需要熟悉不同的技术，才能针对各种情况给出正确的解决方案。未压缩高清数字产品的定位是成为模拟产品的潜在替代品，而基于IP/网络的视频监控解决方案的定位是在现有企业网络环境中成为大规模部署的最佳解决方案。但是，这是不是正确的方法呢？
下一节举出了个闭路电视项目的一个例子，用于说明选择正确闭路电视解决方案的不同决定因素。
闭路电视监控工程成本的案例
本节回顾了一个典型闭路电视监控项目的细节，以强调普通高清数字技术之间的差异，并试图协助安装人员挑选合适环境下的合适解决方案：利用HD-SDI技术的闭路电视系统(如：基于同轴电缆的无压缩高清)；利用HDBaseT技术的闭路电视系统(如：基于LAN的无压缩高清)；IP/网络闭路电视系统。
新中央银行总部大厦的新闭路电视安装的系统要求包括：全高清1080@30fps，100％覆盖率；实时现场查看，系统总延迟低于150ms；24/7安全覆盖；稳定和可靠的系统(安全数据)；先进的视频分析，可追查可疑活动；集成为更大监控系统的一部分(低带宽控制，通过现有的ADSL网络传送图像到远程位置)；简单的日常维护(易于安装和使用)。闭路电视设备则需要89x高清DVR、89高清摄像头及WKC-100(CMS中心的关键控制器)。图1对中央银行位置点的闭路电视项目布局进行了说明。
图1：中央银行总部闭路电视项目说明
表1根据不同的图像分发技术说明了估计的项目总成本。表1：CCTV项目预计成本
 通过这些安装情况，可以得出以下两个重要结论。
最有效的解决方案是部署在LAN解决方案上的新型未压缩闭路电视：与HD-SDI相比便宜20％左右，与IP相比要便宜37％；面向未来的设计支持高达1080@60fps的未压缩图像分布。
两种未压缩技术(通过LAN和同轴电缆)都提供了可靠的解决方案：它们都采用了简单安装(同轴电缆或CATx)，基于HDBaseT的解决方案还使用了当前的IP基础设施，并支持未来向IP的迁移；它们都减少了在整个安装路径上的故障点(无需网络设备)；更好的未压缩图像性能具有更好的色彩再生性，能够实现低延迟和高帧率的传输。
在上面例子的中型项目(有50~350个高清摄像头)中，采用未压缩高清数字技术的优势在于其具有极佳的可靠性、优惠的安装和设备成本以及优异的性能。
根据不同闭路电视的情况，选择基于IP的解决方案的盈亏平衡点在于大企业部署(有超过500个摄像头)项目。在这样的项目中，闭路电视网通常与企业网相结合，或至少分享了一些企业的以太网基础设施(如现有的路由器和交换机)。
本文小结
闭路电视监控市场正在迅速发展，预计到2016年其产值将达到205亿美金。发展速度加快主要是因为在网络或未压缩高清数字技术的基础上，传统的模拟视频设备转换到了高清设备。
今天，大多数用户(无论是希望升级系统的现有客户还是新客户)及闭路电视制造商都在投资高清产品和应用。因此，产品从标准清晰度转换到了高清晰度/百万像素的设备。然而，采用未压缩高清数字或基于网络的产品主要是受解决方案的总体成本影响。基于IP的解决方案的价格仍然大幅高于“相当”的未压缩高清数字解决方案的价格。
平均销售价格(ASP)较高的中型闭路电视项目(如表1所示，在升级的模拟站点或新站点上有高达数百个摄像头)的网络设备安装商更愿意投资于未压缩的高清数字设备(如基于HDBaseT或HD-SDI的设备)，用较少的投资成本来获取优异的性能。(end)
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(10/8/2012) |
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