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摘要：數字視頻監控技術的深入發展在高清化傳輸上對視頻影像高品質和實時性提出更加嚴格的要求，以有益于前端智能視頻分析處理和后端高清晰度影像完美展現。同軸高清傳輸技術具有視覺無損和超低延時特性，而只有數字化技術才能在提升高清影像品質、支持雙向透傳并且不受線材限制方面有所創新，增強傳輸的穩定性和可靠性，拓展高清延長顯示、有軌交通和車載監控等應用領域。

1 通用線纜上的數字高清創新

　　高清化和智能化是視頻監控發展的必由之路，然而高清攝像機如果沿用數字視頻壓縮技術，如H.264或H.264格式，以網絡傳輸帶寬，不可避免地會帶來視頻損耗。另外，網絡傳輸采用分組式封包傳輸，不可避免地會帶來較大的視頻延時。這兩個方面都不利于實現智能視頻處理。因此，只要對視頻圖像品質和實時性有更高的要求，同軸高清就不失為一種有效的傳輸手段。

　　模擬同軸高清傳輸技術包括HD-TVI、HD-CVI和AHD，基于此類技術的攝像機只需采用BNC輸出連接模擬監控系統傳輸接口替代普通攝像機，即可全面升級為高清，以較低成本得到高清監控體驗。然而，模擬同軸高清傳輸技術雖然通過同軸電纜，傳輸距離可達到300 m，但并不支持其它線材，且存在線路衰減和干擾而影響傳輸效果，也不支持控制信號雙向透傳和雙向音頻，只能在視頻監控的部分前端采集中有所應用，應用的局限性很大。

　　數字同軸高清傳輸技術包含HD-SDI和AVT兩種標準，前者源于廣電，應用不具成本優勢且仍然受線材制約。而后者全稱為Advanced Video Transport，是天津瑞發科半導體推出，具有全數字架構和數字信號傳輸的優點。AVT采用了新一代數字視頻壓縮算法，比標準的VC-2 LD壓縮算法更為有效，可以為三十分之一，真正做到視覺無損。其視頻延遲在一幀圖像周期以內，即3ms以內，屬于超低延時。AVT創新的速率自適應傳輸技術可根據傳輸距離和信號的衰減而自適應調整數字壓縮比例，達到最佳視頻圖像效果時確保高清視頻傳輸不受外部環境影響。AVT不僅支持視頻監控的前端，也支持后端延長顯示，該標準全面推進了基于通用傳輸線的高清視頻監控應用拓展。

　　同軸高清傳輸技術可以由表1進行比較。

　　由于采用數字信號以低頻傳輸，不需要額外的數字和模擬轉換，因而，AVT支持的視頻格式較多。其中支持雙向音頻傳輸和雙向控制透傳，在交互應用上有優勢。在適用線材方面，不僅可以采用75-3同軸線纜，還可以采用Cat 5以太網線，對于一根八芯以太網線，采用AVT技術可以做到同時傳輸四路1080P@60fps高清視頻，長距離傳輸后接收效果仍然是視覺無損和超低延時的。

2 數字高清傳輸助力軌道交通

　　安全性保障始終是軌道交通運營的重中之重，通過先進可靠的前端高清視頻采集，實現視覺無損和超低延時傳輸，并實時實現智能視頻分析，才能夠達到預警作用和效果。這種先進視頻偵測分析技術通過采用數字同軸AVT傳輸系統設計，使得數據在地下和車廂內都能保證高清的視頻流傳輸。傳統軌道交通的視頻監控系統采用模擬攝像機，像素只能達到幾十萬，雖然可以記錄現場圖像，但是無法看清所需要的細節。高清帶來百萬或更高像素而使畫面清晰度大幅提高，可以掌控到更多細節，但核心的技術在于視頻壓縮的改進，更在于傳輸手段的提高。

　　AVT提供的芯片和解決方案支持軌道交通的高清視頻傳輸，其中發送器芯片NS2530可作為對攝像機ISP輸出的并行信號進行串行編碼的芯片，視頻輸入接口兼容10/20bit位寬，且兼容BT656/1120、CEA-861、CPI、DVP等多種視頻格式，最大支持1080P@60fps分辨率，同時支持SPDIF/I2S音頻嵌入。接收器芯片為NS2531，不僅全面支持上述格式，而且可同時接收兩路NS2530傳輸的高清視頻。上述方案均可工作于非壓縮模式，兼容HD-SDI格式視頻的輸入輸出，可支持媒體播放功能。圖1所示為AVT在軌道交通中監控和媒體播放中的典型應用。

3 數字高清傳輸推進車載監控

　　隨著ADAS(Advanced Driver AssistantSystem，先進駕駛輔助系統)成為市場熱點，相關車載視頻監控系統不斷涌現，為保證車載高清視頻源無損且實時傳輸，大容量視頻的可靠傳輸成為決定因素。因而，以太網絡傳輸方式不再適用。由于車內存在各種電磁輻射，容易造成多種干擾，因而視頻傳輸難以采用模擬同軸技術。AVT作為數字同軸高清傳輸方式，其可借助通用以太網絡的線材，有效地傳輸視覺無損且延遲極低的高清視頻信號，成為車載視覺市場優選傳輸手段。

　　圖2所示為AVT高清攝像機在車載環視監控系統中的應用。其中采用AVT芯片實現新型的AVT高清攝像機，CMOS傳感器與前端ISP處理單元構成的高清視頻采集部分與AVT發送芯片NS2520高度耦合，以完成視頻無縫連接，直接輸出數字高清視頻信號，經過以太網線進行傳輸。在主機上可以通過NS2521接收車內的傳輸信號，并還原為視覺無損且具超低延時的數字高清視頻信號，然后再由主處理器進行實時處理。處理的結果一方面輸出在屏幕顯示，另一方面輸出到ADAS的控制單元，對汽車行駛中遇到的情況進行調整。由于兩個AVT攝像機可以共用一個NS2521接收單元。若需要連接更多AVT攝像機(包括具有全景的“魚眼”相機)時，只需在主機設計中預先增加更多的NS2521芯片。

4 高清數字傳輸提升顯示系統

　　數字視頻監控后端常常需要輸出到大屏幕或電視墻上顯示，于是需要有效地傳輸高清數字視頻信號，可選擇標準為HD-SDI和HDMI延長技術。由于HD-SDI為無壓縮傳輸，只能采用同軸線纜，主要應用于廣電系統，在視頻監控領域應用極為有限。HDMI在數字視頻/音頻領域已有廣泛應用，許多高清顯示設備都將其作為標準配置接口，所以在高清視頻監控系統的后端顯示開始大量采用。但是，盡管HDMI線材在長距離應用上卻比之同軸線纜和以太網線要貴得多，并且需要重新布線。對此，基于AVT核心技術的芯片可以兼容HDMI的延長應用，其中的發送芯片為NS5530，而接收芯片為NS5531，圖3所示為其典型應用。

　　兩款芯片最大支持高清1080P60fps格式，支持超高清4Kx2K的芯片將在2016年的第三季度推出，屆時將進一步拓展數字視頻監控高清應用的領域，并且覆蓋從前端到后端的設備，而仍然采用通用的以太網線。

　　總而言之，數字視頻監控通過從模擬到數字，從網絡化到智能化，再到全面的高清和超高清化，大容量的視頻傳輸起著舉足輕重的的作用。在通用線材中，同軸線纜和以太網線仍然是兩種最重要的長距離傳輸媒介，而如何在這兩種現在發揮巨大的傳輸性能和效果市場中發揮作用就成為應用拓展的關鍵。AVT作為一種極為有效的數字同軸高清技術，在不改變常規系統體系的前提下，提供高清視覺無損和超低延時的能力，這一技術正在將同軸高清傳輸技術推向一個新的階段。

參考文獻：

　　[1]牟奎霖.基于AVT技術的數字同軸高清視頻傳輸解決方案[J].安防自動化，2015.

　　[2]鄭小龍.數字視頻監控后時代的追求[J].電子產品世界，2015，(6).

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第5期第25頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。