同轴上的百万高清——HDCVI

文/刘岩

在百万高清花开遍野，同轴高清已成老生常谈的今天，你是否还记得就在两三年前，国内的监控摄像机厂商们还在看着CCD Sensor芯片龙头SONY老大哥的脸色，担心着拿不到好的价格和支持。如果说CMOS改变了传统模拟摄像机方案市场SONY霸主地位的垄断格局，那么HDCVI技术则让模拟同轴传输方式得以延续发展，开创了同轴百万高清的时代。

HDCVI技术的行业诞生背景

回望监控摄像机方案的发展历程，从最初的黑白CCD方案，发展到彩色420线方案成为遍及市场的主流，再到540线和以SONY Effio为代表的960H方案大受追捧，在传统模拟时代，市场产品的更新步伐就始终在向更清晰的图像追逐。直到2012年之前，监控摄像机市场几乎仍还是传统模拟CCD方案的天下，占据90%以上的市场份额。虽然方案已经达到960H的规格，但Sensor的有效像素也只有约55万像素，产品的实测线数大概在650线左右。部分有前瞻的安防产品厂商和上游芯片方案商，已经感觉到传统模拟技术越来越无法满足人们对高清的追求。而在当时，百万像素产品在人们心目中还是高大上的小众市场产品。以TI芯片方案为主流的IPC还在从D1分辨率向百万高清过度中，加之方案软、硬件，网络环境，P2P技术等均未成熟，成本也相对较高，IPC尚未成气候，无法在大众厂商普及。另外一种与传统模拟一样用同轴线缆传输的HD-SDI高清方案，虽然操作、施工与传统模拟类似，但有着在SYV75-3的线缆只能传输不到100米的硬伤，且成本昂贵，无法被广泛应用。在这样的大环境驱使下，如何延续传统模拟产品的廉价和便捷，又能将图像清晰度提高至百万像素以上，成为了行业课题。大华于2011年底成立攻关该课题的项目团队，经过短短一年时间加班加点的攻关研究，克服重重技术难题，终于在2012年11月发布了创新性的革命技术——HDCVI同轴高清传输接口技术，并于该年安博会上以FPGA方式展示，引起业内对这个“新奇东西”的强烈关注。直至2013年6月随着第一代HDCVI 发送芯片DH9801和接收芯片DH9901正式量产，使得同轴线缆上的百万高清真正得以“飞入寻常百姓家”。

HDCVI技术及产品简介

图1 HDCVI传输方式

HDCVI技术是一种基于已有SYV75-3或SYV75-5同轴电缆的模拟高清视频传输方法，能够在低成本和较低质量的同轴电缆上实现超长距离高清视频信号的可靠传输。

图2 HDCVI调制技术原理

HDCVI基于模拟基带正交调制技术，亮度信号在基带中传输，色度信号与亮度信号分离开来，搬离在不同带宽，避免了传统CVBS的串色问题。其视频带宽为24M（720P）/42MHz（1080P），载波频率为21MHz（720P）/38MHz（1080P）。

图3 DH9801典型应用框图

DH9801 芯片是一款单通道 HDCVI 编码芯片，使用在模相机产品中的典型的应用框图如上所示。该应用中，DH9801 芯片将ISP芯片输出的BT1120/BT656格式的YCbCr调制成HDCVI信号，后端DVR接收，解码和存储视频信号。ISP芯片通过I2C控制DH9801，配置其工作的模式以及状态。可以看出，HDCVI的芯片方案组成架构与HD-SDI类似都是由Sensor+ISP+Tx构成，虽然同为接百万像素Sensor，但HDCVI调制后24M（720P）/42MHz（1080P）的视频带宽保证了在SYV75-3线缆上500米的传输距离，也不会存在HD-SDI对于复杂环境下的高频干扰，同时方案成本上的优势使得HDCVI很快能被大众设备厂商和客户广泛接受。

图4 DH9801内部架构

DH9801支持1路数字视频信号输入，BT1120与BT656复用；支持16bit@74.25MHz的BT1120高清数字视频信号输入；支持720p@25fps/30fps/50fps/60fps、1080p@25fps/30fps。

支持标准BT656格式数字视频信号输入。DH9801还可提供1路模拟视频信号输出；支持HDCVI和CVBS两种协议；支持HDCVI模拟高清视频信号输出，输出能力支持1920H@25fps/30fps 、1280H@25fps/30fps/50fps/60fps；支持CVBS模拟标清视频信号输出,支持PAL-B和NTSC-M两种制式；支持RS485同轴控制双向传输；支持1路Slave模式I2S音频输入，采样精度16bit，采样时钟支持8Khz、16KHz和32KHz；支持I2C接口，完成与外部的CPU通信。

图5 DH9910典型应用框图

DH9910芯片是一款四通道HDCVI解码芯片，使用在DVR中典型的应用框图如上所示。该应用中，DH9910将模拟视频信号解码，转成成数字的YCbCr，然后经过BT656与DSP或者H264编码器对接，实现预览Display，硬盘存储以及网络预览的功能。DSP经过IIC控制DH9910，配置其工作的模式以及状态。

图6 DH9910内部架构

在技术个特性上，DH9910支持4通道模拟视频输入，支持 HDCVI、CVBS自动识别；

数字视频输出接口灵活：每组视频Port支持4x 960H，或 2x720P，或 1x1080P的输出能力；各组视频输出Port彼此独立；高清与标清输出支持同时存在；时钟线延时可以通过寄存器调节，匹配不同的硬件设计；拥有4通道独立视频解码能力，解码支持 AGC、Clamping、ACC和White Peak处理；支持亮度、对比度、锐度、色调、饱和度等视频参数可配置，支持 CTI；支持视频输入通道和输出通道的灵活映射。

DH9910可提供I2C 接口通信，支持大于50KHz，小于 400KHz 工作速率；支持视频数据丢失中断、控制信息输出中断；支持 I/O 输入异步复位和寄存器软件复位；集成了4通道的均衡器，支持对经过最大 500m传输信道的信号进行补偿；支持同轴音频与LINE_IN音频两种采集模式，同轴音频采样率支持8K，16KHz，采样精度8Bit；Line In音频采样率支持8K、16K，32K、48Khz,采样精度16bit；支持音频DAC，DA工作频率8K、16K，32K、48Khz，采样精度16bit；支持最多4片音频级联；内置音频 DAC，支持语音对讲应用；

图7 均衡器EQ效果对比图

另外，DH9910集成了4路HDCVI视频均衡器，实现对各个通道信号的衰减，群延时进行补偿。四个通道之间互相独立，可以单独配置补偿强度和模式。

开放共赢，HDCVI芯片家族

自HDCVI技术推出以来，大华始终秉持开放的态度，希望更多的安防厂商加入进来，致力于将HDCVI推广成为惠及全行业的高清技术标准。但是在2013年6月开始HDCVI芯片DH9801在行业内推广初期，曾一度深被一些安防厂商所顾虑。不同于其他芯片厂商，由于大华自身同时生产整机产品的特殊身份，很多安防厂商担心芯片源头由大华一手把控，有可能在整机端形成不正当竞争操作而陷入被动。大华也曾多次在众多场合申明立场，深知一项新技术的生存与延续需要得到行业友商的认可，并能够为大家创造价值，赢得利润，也清楚作为HDCVI技术的发明、倡导者需要担负的责任和义务。面对市场上多元的声音，大华能够做的就是脚踏实地的走好每一步，维护支持好每一个已经在做HDCVI产品的客户，努力耕耘开拓同轴高清市场，用实际行动赢得大家的信任。基于此，逐渐越来越多的安防厂商开始加入HDCVI阵营，开发并向客户推广搭载DH9801的HDCVI方案产品，不负期望赢得了良好的市场反响和可观的回报。在大华对HDCVI友商全面的大力支持下，HDCVI在业内奠定了夯实的市场基础。

不仅大华的HDCVI芯片与众多主流Sensor保持着良好的搭配配合，2014年至今，大华已与美国Exar，韩国Pixel plus，上海富瀚等第三方芯片厂商达成HDCVI授权合作，大华不再是支持HDCVI技术芯片的唯一供应厂商，再次用实际行动印证了开放共赢的坚定立场。目前市场已在量产支持HDCVI技术的芯片主要包括：上海富瀚的FH8530C——强大的ISP处理效果，支持1M/1.3M/2M pixel CIS Bayer 输入，支持 720P60/50/30/25 &1080P30/25帧的CVI视频输出；FH8532——主打高性价比，Sensor搭配灵活，支持1M/1.3M pixel CIS Bayer 输入，支持 720P60/50/30/25 帧的CVI视频输出；韩国Pixel plus的PV1100——集Sensor、ISP、HDCVI Tx于一体的三合一芯片，超高性价比，大大方便客户备料与贴片，支持 720P60/50/30/25 帧的CVI视频输出；韩国RJ Electronics Co.,Ltd的台风918——优秀的ISP处理效果，极具竞争力的价格，支持1M/1.3M pixel CIS Bayer 输入，支持 720P60/50/30/25 帧的CVI视频输出；大华的DH9801，DH9910等。

在后端产品一端，除了大华的全系列CVI DVR，大华始终在努力培养更多可以合作的DVR厂家开发自己的CVI DVR，尤其让华南市场有更多差异化的CVI DVR产品投向市场，满足前端摄像机厂家的灵活选择。由于DVR开发的技术门槛相较前端摄像机高很多，目前华南已完成CVI DVR方案开发的厂家主要有：深圳山口安防的Grain media方案系列，尚唯国际的 Hisilicon方案系列，深圳华意视讯的Grain media方案系列等。

更高清，有现在，有未来

HDCVI技术经过3年多时间的沉淀和改进，其芯片产品的性能、效果以及稳定性都已经历了市场的检验，时间的考验。面对高清时代，我们相信同轴产品与IP产品会在相当长的一段时间内平行并存于市场。HDCVI技术也会随着人们对更加高清的追逐更新迭代，不会止步于1080P，支持更高分辨率产品不会让大家等候太久，HDCVI将在高清之路稳步向前。