HDCVI引领同轴监控之创新与传承

■ 杨海华

HDCVI技术采用基带调制与正交调幅调制方式，能够在普通SYV75-3或者SYV75-5同轴电缆上实现超长距离百万级像素高清视频信号与音频信号以及双向控制信号同时共缆传输。

引言

随着全球范围内平安城市建设的全面展开，视频监控作为安防的重要技术手段，已经深入到城市生活的方方面面。在城市的街头、车站、银行、医院、商场、学校等公共场所随处可见视频监控设备的身影。作为一项安防技术，视频监控从上世纪70年代初的纯模拟闭路电视系统到如今集成了各类人工智能算法的高清智能系统，已整整走过了40余年的发展历程。伴随着技术的持续发展，市场对视频监控的需求也在不断的提升，高清、实时已然成为视频安防领域的行业标杆。然而传统的标清模拟视频监控系统凭借着其数十年发展而形成的整体解决方案制定、实施和维护体系，仍旧占据着每年视频监控设备和技术市场近50%的份额，加上历年已建系统份额，模拟视频监控依然是整个视频安防的最大赢家。如何实现模拟系统的高清化并实现对旧有系统高效率、低成本的改造，同时在新建与改造中完美继承模拟监控系统实时、稳定、无损的特性成为摆在全体安防人面前的一道难题。要高效率、低成本的对模拟系统进行高清化改造首先要解决的问题就是如何用原有模拟系统的同轴电缆传输高清视频。

同轴高清发展——HDCVI引领风骚

在市场与需求的强力驱动下，HD-CCTV联盟提出了HDSDI技术。该技术实现了实时无损的同轴电缆高清数据传输。但是由于HDSDI技术采用高频调制信号进行同轴传输，在较好的线材质量与施工技术下仍旧极易受到外界环境干扰。尤其在高频辐射的环境下HDSDI系统将会出现极高的误码率，主要表现为图像异常、花屏、无法锁定等。高昂的成本、复杂的技术、脆弱的抗干扰能力最终决定了该技术在模拟系统高清升级以及新系统建设中并没有广阔的前景。在不断的尝试与探索下Intersil公司也在全球同步推出了SLOC技术，该技术通过单根同轴电缆同时传输模拟CVBS视频和数字IP视频以实现高清与实时无损需求。但是经过深入分析可知，实质上该技术实现的实时监控仍旧是原标清模拟监控。在模拟系统高清改造过程中SLOC技术虽然能很好的利用原有布线施工进行改造，但改造后的高清系统已经不具备原系统的实时、无损特性。综上所述可知无论是HD-CCTV联盟的HD-SDI技术，还是Intersil公司的SLOC技术都未能真正完全实现实时、稳定、无损的在普通同轴电缆上传输高清视频信号。

直到2012年北京展会，大华股份向业界发布具有自主知识产权的HDCVI（High Definition Composite Video Interface，即高清复合视频接口）复合视频传输技术，才最终解决了困扰无数安防人的同轴视频高清传输问题。HDCVI是一种基于同轴电缆的高清视频传输 规范，该规范采用基带调制与正交调幅调制的模拟调制技术将亮度与色度信号进行彻底分离传输，从根本上避免了CVBS的色度串扰现象。此外，为了保证画质质量，大华股份还搭配了独有的专利技术——自动信号补偿，来保证HDCVI在普通SYV75-3或SYV75-5同轴电缆长距离传输下极低的信号畸变。HDCVI系统在保留原有标清模拟系统布线的同时，实现了高清、实时、无损的视频监控效果，是目前唯一能够真正实现高效率、低成本对模拟系统进行高清化改造，并在改造中完美继承模拟监控系统实时、稳定、无损等特性的视频监控技术。鉴于HDCVI技术在安防同轴视频高清化进程中的突出贡献和极高的推广价值，2013年国际HDCCTV组织宣布接纳HDCVI作为一项国际标准进行发布，HDCVI也因此成为了中国安防行业首个纳入国际标准的技术规范。

创新，究竟是一种什么样的技术实现了同轴视频极限的颠覆；传承，到底是一种什么样的技术实现了同轴视频优势的延续。接下来就让我们走进HDCVI的视频安防世界，感受自主创新技术的独特魅力。首先，让我们通过以下表格的对比，来更加真切的感受一下HDCVI技术在实际应用中的特点与优势。

表1：各类安防同轴视频技术主要性能对比表

从上表中我们可以明显的看出相对于其它同轴传输技术，HDCVI无论在实施成本还是在技术性能上均具备绝对的优势。作为一项创新技术，HDCVI包含了1920H和1280H两种规范，兼容标准1080P和720P分辨率，实现了传统模拟CVBS监控960H极限的突破。如下图所示，HDCVI相机无论从监控场景大小还是监控的清晰多上都比CVBS960H的模拟相机有质的飞跃。

图1：传统CVBS模拟相机960H实测效果图

图2：高清HDCVI相机实测效果图

图3：HDCVI同轴共缆传输对比示意图

与此同时，为了实现多信号共缆传输，HDCVI技术又将监控系统做了进一步改良，在消隐区中嵌入了音频信号与双向数据通信信号。音频信号复合于行消隐中，以增加与视频信号的同步性，并通过自动补偿技术，最高支持44.1kHz采样率。正向和反向数据信道复合于帧消隐中，通过双向传输控制信号，实现接收端和发送端之间传输信息，支持如相机变焦、云台转动、实时报警等控制命令。

与传输高频数字信号的HDSDI相比，HDCVI由于采用了更加稳定的基带调制与正交调幅调制技术同时配备了大华独有的自动信号补偿技术，在传输可靠性、同轴传输距离、抗干扰能力等方面均遥遥领先。同时克服了HDSDI技术在无外接设备的情况下，无法实现视频信号与控制信号的同轴传输的问题，极大的节约了系统部署成本。与通过同轴线缆传输高清IP信号的SLOC技术相比，HDCVI由于传输的高清视频信号是未经过编码压缩的模拟信号，所以在画质清晰度、传输实时性、施工部署简易度等方面均存在明显优势。

图4：各类同轴视频技术效果与性能实测对比

HDCVI实现载体——芯片解决方案

通过技术的表象功能让我们一起来探索HDCVI内在核心技术。2013年8月，大华股份公开发布了基于HDCVI技术的芯片解决方案，该方案分为发送端（TX）和接收端（RX）两部分，分别应用于前端HDCVI同轴百万高清摄像机和后端HDCVI同轴百万高清DVR。HDCVI技术的TX芯片采用BT1120数字视频接口，支持分辨率最高可达1280H@60fps和1920H@30fps。TX芯片同轴百万高清摄像机方案非常简洁，主要由镜头+Sensor+图像处理（ISP）+HDCVI TX芯片，即可构成一部摄像机的基础系统，简洁的系统在不影响性能的情况下提升了摄像机的可靠性。

而RX芯片高清硬盘录像机则只是将传统DVR的前端视频解码芯片替换为RX接收芯片，这样非常便于将原先传统DVR的软硬件快速移植到HDCVI系统中，既提升了开发效率也增加了设备稳定性。

图5：HDCVI发送芯片（TX）应用图

图6：HDCVI接收芯片（RX）应用图

HDCVI应用探索——系统解决方案

在了解了HDCVI技术芯片解决方案后，让我们再来探究下宏观层面的HDCVI监控系统解决方案，HDCVI技术与原有模拟系统在操作与施工方面实现了完全兼容，在已建模拟项目高清改造过程中，只需要对系统前端设备与硬盘录像机进行替换，即可实现系统的高清升级。

通过上图HDCVI系统与CVBS系统对比，可以清晰的看到在标清模拟系统改造过程中原有施工的同轴电缆可以完全复用，在不改变布线的同时高效实现模拟监控全面高清化。同时由于HDCVI技术可以实现音频信号与控制信号的共缆传输，改造过程中能够在不添加额外设备的前提下，实现音频与报警信号以及变焦与云台控制等信号传输。HDCVI系统通过硬盘录像机编码后也同样可以与大型IP系统进行无缝融合。在新建项目中HDCVI作为大型IP系统的子系统可以实现在DVR编码之前高清、无损、实时监控。更大程度的满足了重点监控区域实时与高清需求，完美的弥补了IP系统有损、延时等弊端。

在以上方案中，HDCVI系统可以与IPC高清网络前端设备共同组成IP高清监控系统，实现视频综合管理平台集中管理与IPSAN集中存储，同时借助中心部署各类智能化分析服务器实现整个系统的事件行为识别、视频浓缩、视频质量诊断等众多智能化监控服务。据了解目前大华股份的视频综合控制混合矩阵M60产品可以直接支持HDCVI前端的实时切换上墙，实现前端到中心大屏的完全实时、无损、高清监控。

图7：HDCVI系统与模拟CVBS系统对比图

图8：HDCVI系统在大型IP监控系统中的应用

图9：HDCVI系统在双绞线和同轴电缆混合布线系统中的应用

除了以上应用方案外HDCVI还可以应用于新建同轴电缆、网线混合系统方案中，基于网线和同轴电缆混合传输模式，实现同轴百万高清传输。针对一些大楼在新建时已经部署部分IP网络的情况下，可复用原有网线实现HDCVI信号在网线上的传输，进一步节约系统实施成本。

如上图所示。前端HDCVI摄像机通过UTP模块将原来在同轴电缆上传输的模拟信号接入网线的1对双绞线中进行传输。由于一根网线中包含4对双绞线，所以1根网线最大可实现4路HDCVI模拟信号的传输。在接入HCVR之前，再通过UTP模块将双绞线中传输的信号还原至同轴电缆，再由同轴电缆接入HCVR中。虽然中间采用了一部分的双绞线进行信号的传输，但是同样可实现视频信息、音频信号、报警信号、控制信号的复合传输。并且经过实际项目应用验证，使用超5类网线可保证300米的信号传输，可完全满足一般楼宇内部使用。

HDCVI实例展现——某企业中心项目

图10：某企业中心项目架构图

某企业中心项目总建筑面积逾15万平方米，分一、二两期工程逐步推进建设。一期工程于2007年建成并投入使用，视频安防系统采用传统CVBS模拟技术。二期工程于2013年投入使用，在建设过程中已经部署了完善的IP网络。在二期工程投入使用前业主方已深刻的意识到2007年部署的传统模拟视频监控系统在清晰度方面已经远远不能满足目前项目应用需求。一期工程的高清化改造以及二期工程高清视频系统新建被提上建设议程。

经过科学、严谨的方案对比与论证，最终决定该项目中使用HDCVI技术对一期工程进行全面高清化提升，对新建二期工程采用IP监控系统与HDCVI监控系统混合方案进行优势融合。在一期已建系统中对原有模拟点位前端相机与DVR进行全面替换，在全部复用原有同轴电缆布线的情况下，实现一期已建系统高清化改造。整个改造过程高效、简洁，未对原有建筑装修进行破坏，最大程度的节约了改造成本。二期工程由于已经部署了完善的IP网络，设计施工考虑到对现有资源最大化利用，在一般监控点位采用高清IP摄像机作为前端产品。在项目内部重点点位如ATM自助银行等场所使用HDCVI系统，并通过HDCVI系统独有的UTP模块实现无损、实时高清视频信号以及实时报警信号在双绞线中传输，以此克服IP系统有损、延时的弊病。

结束语

凭借着高清、实时、无损、超长距离传输、超强抗干扰能力等设备特性以及完善的整体解决方案与低成本、易实施的施工方案全面配套，目前HDCVI系统已经在全国范围内全面部署，行业面遍布教育、医疗、金融、公安、能源、司法、酒店等。作为HDCVI技术的创造者，大华股份正在以其实际行动印证着“行业领先、产业报国”的企业使命。