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IP与SDI 高清监控如何整合为单一系统
   高清监控在2012年走入全高清高解的全面应用年份,包含IP网络高清与HD-SDI高清,甚至连960H的模拟高线都进入高清应用议题中。但是在一片高清趋势声中,笔者在制造与工程商间发现不少对于HD-SDI高清与960H高解析高线数摄影机的应用存疑态度,也发现不少对于IP高清之外的其它解决方案的不信任与不了解的趋势明显,这个情况不免让我们想到2008年IP网络摄影机刚起步时,市场对IP的系统应用的存疑一样的情况。如何来化解及化解这些疑虑与担心呢?高清既是一个不可回头的趋势,那就该思考如何将IP与SDI这些不同方式的高清型式予以整合,接下来就让我们一一来探讨如何运用方法来解决这些需求吧。
  IP、HD-SDI高清与模拟高线摄像机如何共存
  在HD-SDI于2011年底大举出现后,IP网络摄影机与HD-SDI摄影机在安防业界就存在一个 ”既生瑜何生亮”的市场应用情结,对于二边在实务应用上的优缺点屡屡被媒体及厂商放大来讨论,但其实从工程务实的角度来看IP与HD-SDI及模拟高线都是为了提高监控影像的辨识率与清晰度而出现的产品,目的相同,应用也一致,应该是可以混合共存的才是高清监控应用的王道。首先我们在高清与高解析前端来看;不管IP或是SDI高清,其诉求都是看得清看得广,也都诉球实时及顺畅,在应用上没有必要舍弃任一可能提供高清的影像机会,但要如何在前端共存使用这些不同的高清摄影机呢?
  要共存使用我们在使用上必须先考虑在既设传输上的架构问题,假如原系统是同轴传输系统,那我们就可以分为二种方式来解决工程上这三种摄影机的共存方式。第一种在传统同轴电缆的架构下我们可以在IP网络摄像机后端加装SLOC(Signal Link Over Coaxial)的发射与接收单元,利用传输与转换的原理机制,让IP高清摄像机得以使用原系统既有的同轴线缆,同时在SLOC传输设备上也可以同时提供 TCP/IP信号及Video视频信号输出,TCP/IP网络信号进入SLOC传输设备接收后再还原为网络信号可进入网络路由架构,而Video影像视频信号则可以进入既有模拟影像矩阵或是 HD-SDI矩阵系统或是数字录有机DVR上,这个部份首先解决了IP网络摄像机在传统同轴电缆传输的障碍问题,也连带解决无法汰换模拟系统主架构或缆线无法抽换的窘境。
  在过来HD-SDI的SMPTE-292广电信号原本就可以在传统同轴电缆上传输,因此;在接收SDI信号后则可以直接将信好输入HD(SDI)-DVR或是矩阵系统中,如此一来对于系统改换高清架构并且让IP与SDI高清得以并存实现。若是考虑既有模拟摄影机或是960H高解摄影机也要一并纳入系统,那在一样同轴电缆的架构下要将960H模拟高解会是一般模拟摄影机透过DVR或是矩阵进行整合为同一系统并存也非难事,事实上在目前在多个混合案例中这样的架构也是很多工程商采用的方式。
  第二种是既设传输系统架构为TCP/IP网络架构时,此时IP网络摄影机是整个系统的主架构,而对于非IP的HD-SDI高清与960H模拟高解会是一般模拟摄影机要并入一个系统中则必须同样在传输与转换上有一个运用的机制才能让模拟与HD-SDI高清同样顺利的运行一个单一的监控系统架构下,要如何做到呢?我们可以有二个不同方法来将HD-SDI信号变成TCP/IP网络可以整编的结果,我们可以采取将所有系统中的HD-SDI高清摄影机先收编于HD(SDI)-DVR上,再将DVR输出的TCP/IP信号予以收编为网络设备路由,这样可以透过CMS软件或是DVR本身的浏览器人机即可对 HD-SDI摄影机进行影像视频的管控及PTZ的控制。
  再来我们还可以透过SDI-DVS影像编码器,将HD-SDI的摄影机信好直接采用编码器Encoder的方式将信号变成TCP/IP信号,如此则就如IP摄影机一样可以个别的将HD-SDI影像变成网络信号直接在路由上进行IP监控的方式。至于960H模拟摄影机一样的原理透过960HDVR收编后再直接以IP路由进行监控收编,另外当然也可以将影像video信号直接以影像编码器DVS进行信号改造成TCP/IP方式以符合网络监控架构的需求。
  话说到此;一定会有工程商质疑部份传输距离与最后一哩的影像格式问题,更一定会有工程商或读者开始质疑960H与HD-SDI信号在部份传输与收容设备上的兼容性问题,甚至还有屏幕显像显示格式问题,另外对于后端单元格式的互换与经过压缩后的解析比较等,这些问题都很好,都很切实际我们在接下来的段落中就挑选一些比较重的议题来讨论一下。
  IP、HD-SDI与模拟高清的传输距离问题
  说到上述读者及工程商可能会质疑问题部份,首先我们来看传输上的一些可能存在无法实际克服的距离与转换问题,一般在比较IP网络高清与HD-SDI高清时,业者或是工程商经常会会以HD-SDI或是模拟的距离来说明IP与HD-SDI的优劣势所在,但以笔者在工程应用上的看法实在没有必要在高清监控需求下去将这三类的传输距离与最后一哩的影像格式做为系统整合的障碍理由,且以目前IP网络高清及HD-SDI高清甚至是960H高解析模拟摄影机在一个高解析的共同目标也没有必要在选型上因为传输问题而裹足不前,事实上以目前较大型的监控工程来说;
  由于光纤通信技术的迅猛发展,也使得光纤传输监控系统的造价大幅降低,所以光纤和光端机在各种高清监控系统中的应用也越来越普及、目前调查发现光纤已广泛应用于各种行业监控系统领域。另外在监控系统中HD-SDI信号传输方面,一般的短距离100-200米左右大多可以采用同轴电缆传输、也可以加中继器 (Booster)的方式,将可传输距离延伸到400-500米左右。
  如果是网络架构中长距离传输,目前最普遍的也是HD-SDI通过转Fiber的光端机转换为光纤电缆传送,同时为了能满足多路的HD-SDI信号的单向或双向传送,光端机传输架构也有以WDM/DWDM/CWDM等多频道光波长分频方式的传输,达成一路以上的HD-SDI或是模拟影像光纤信号载送传输要求,这可以让模拟及HD-SDI摄像机信号传输达到30-70公里。
  此种传输应用的原则上与网络传送的一般大多数行业应用距离来说已是旗鼓相当,这种以光纤网络为基础,加上互联网络及同轴为辅,的架构已在监控工程中被大幅的采用中,且这种架构最大限度的可以节约成本及降低带宽对IP或HD-SDI高清影像传输的影响。
  IP与HD-SDI高清 令人较为头疼的存储共享
  原本模拟系统及HD-SDI统大部份存储系统都采用本地DVR本机存放的方式,以目前而言;不管是HD-SDI信号或是模拟加上网络的高清图像都可采用嵌入式HD-DVR,HD-NVR进行接入及存储。以HD-SDI为例,这个标准主要针对分辨率为720P或1080P,帧率为25或者30,模数转换后的数据量为1.485Gbps,用这样的数据量直接去存储的代价是相当大的,所以从实际考虑,视频的存储还是要回归网络压缩处理、而且也可以适度的采用D1画质进行一般录像、与事件高清录像等方式与IP同样的处理方式。
  这样,不但无损于高清图像的转录,更可以提供实时顺畅的录像源。若按照720P或1080P@30帧的转换录像推估,每小时 400-650兆的数据量计算的存储量一个月每路大概需要350-500G的容量,以此类推可以估算出需要的数字硬盘录像机的数量以及配置是高清监控在使用IP或HD-SDI高清最佳的录像方式。
  IP与HD-SDI高清如何在后端管理运作
  目前除了IP网络监控管理平台之外,很多厂商都针对HD-SDI矩阵或是HD-DVR推出新的全数字化的、开放式的网络视频联网平台,可以调用矩阵编码或是HD-DVR编码后的视频、能够实现与IP综合监控管理平台VMS或NVR间系统间的相互集成、报警联动、信息集成以及控制信息的统一发布和管理。具备强大数据管理功能,可对系统数据进行集中管理、检索、查询、分析和统计,包括各类事件信息、报警信息等。
  但目前还是很多人对于HD-SDI摄像机目前管理平台工具抱持怀疑态度,但其实在整合、集中管控上是真的会遇到问题。但要实现这一需求并不是很难、前端部分采取同轴缆线搭配光端机的传送方式将所有路侧信号送回控制中心,影像解调后再连接到大屏幕实时监视,同时也将信号解调后进入有连网功能的HD-SDI录像机、用管理平台软件将所有的SDI矩阵或HD-DVR进行联网管理收编,这样不仅可以达成IP 平台管理的要求,更可以便捷、快速的进行各监控点不同高清格式的画面调拨工作,同时;也有另一种解决方案是影像解调后通过编码器编码后进入高清 NVR/NAS/SAN以进行存储和管理。
  以上仅仅就如何利用传输与转换整合各类高清高线监控方案做一个工程应用地简单说明,但笔者相信在无实务练兵之下,一定还是会有工程商对整合共存这些不同的高清与高解部份产生质疑。这个笔者能理解,毕竟部份HD-SDI高清及960H高解的知识普及及应用实例为数不多,要工程商与读者先进去完全接受恐怕仍须时日,不过有一点观念必须在此说明,高清是必然的监控要求趋势,但不同的高清与高解析格式都一定有其发展的理由及应用的立基点,这是身为工程商或集成商不可没有的看法。