同軸上的百萬高清——HDCVI

文/劉巖

在百萬高清花開遍野，同軸高清已成老生常談的今天，你是否還記得就在兩三年前，國內的監(jiān)控攝像機廠商們還在看著CCD Sensor芯片龍頭SONY老大哥的臉色，擔心著拿不到好的價格和支持。如果說CMOS改變了傳統(tǒng)模擬攝像機方案市場SONY霸主地位的壟斷格局，那么HDCVI技術則讓模擬同軸傳輸方式得以延續(xù)發(fā)展，開創(chuàng)了同軸百萬高清的時代。

HDCVI技術的行業(yè)誕生背景

回望監(jiān)控攝像機方案的發(fā)展歷程，從最初的黑白CCD方案，發(fā)展到彩色420線方案成為遍及市場的主流，再到540線和以SONY Effio為代表的960H方案大受追捧，在傳統(tǒng)模擬時代，市場產品的更新步伐就始終在向更清晰的圖像追逐。直到2012年之前，監(jiān)控攝像機市場幾乎仍還是傳統(tǒng)模擬CCD方案的天下，占據(jù)90%以上的市場份額。雖然方案已經(jīng)達到960H的規(guī)格，但Sensor的有效像素也只有約55萬像素，產品的實測線數(shù)大概在650線左右。部分有前瞻的安防產品廠商和上游芯片方案商，已經(jīng)感覺到傳統(tǒng)模擬技術越來越無法滿足人們對高清的追求。而在當時，百萬像素產品在人們心目中還是高大上的小眾市場產品。以TI芯片方案為主流的IPC還在從D1分辨率向百萬高清過度中，加之方案軟、硬件，網(wǎng)絡環(huán)境，P2P技術等均未成熟，成本也相對較高，IPC尚未成氣候，無法在大眾廠商普及。另外一種與傳統(tǒng)模擬一樣用同軸線纜傳輸?shù)腍D-SDI高清方案，雖然操作、施工與傳統(tǒng)模擬類似，但有著在SYV75-3的線纜只能傳輸不到100米的硬傷，且成本昂貴，無法被廣泛應用。在這樣的大環(huán)境驅使下，如何延續(xù)傳統(tǒng)模擬產品的廉價和便捷，又能將圖像清晰度提高至百萬像素以上，成為了行業(yè)課題。大華于2011年底成立攻關該課題的項目團隊，經(jīng)過短短一年時間加班加點的攻關研究，克服重重技術難題，終于在2012年11月發(fā)布了創(chuàng)新性的革命技術——HDCVI同軸高清傳輸接口技術，并于該年安博會上以FPGA方式展示，引起業(yè)內對這個“新奇東西”的強烈關注。直至2013年6月隨著第一代HDCVI 發(fā)送芯片DH9801和接收芯片DH9901正式量產，使得同軸線纜上的百萬高清真正得以“飛入尋常百姓家”。

HDCVI技術及產品簡介

圖1 HDCVI傳輸方式

HDCVI技術是一種基于已有SYV75-3或SYV75-5同軸電纜的模擬高清視頻傳輸方法，能夠在低成本和較低質量的同軸電纜上實現(xiàn)超長距離高清視頻信號的可靠傳輸。

圖2 HDCVI調制技術原理

HDCVI基于模擬基帶正交調制技術，亮度信號在基帶中傳輸，色度信號與亮度信號分離開來，搬離在不同帶寬，避免了傳統(tǒng)CVBS的串色問題。其視頻帶寬為24M（720P）/42MHz（1080P），載波頻率為21MHz（720P）/38MHz（1080P）。

圖3 DH9801典型應用框圖

DH9801 芯片是一款單通道 HDCVI 編碼芯片，使用在模相機產品中的典型的應用框圖如上所示。該應用中，DH9801 芯片將ISP芯片輸出的BT1120/BT656格式的YCbCr調制成HDCVI信號，后端DVR接收，解碼和存儲視頻信號。ISP芯片通過I2C控制DH9801，配置其工作的模式以及狀態(tài)?？梢钥闯觯琀DCVI的芯片方案組成架構與HD-SDI類似都是由Sensor+ISP+Tx構成，雖然同為接百萬像素Sensor，但HDCVI調制后24M（720P）/42MHz（1080P）的視頻帶寬保證了在SYV75-3線纜上500米的傳輸距離，也不會存在HD-SDI對于復雜環(huán)境下的高頻干擾，同時方案成本上的優(yōu)勢使得HDCVI很快能被大眾設備廠商和客戶廣泛接受。

圖4 DH9801內部架構

DH9801支持1路數(shù)字視頻信號輸入，BT1120與BT656復用；支持16bit@74.25MHz的BT1120高清數(shù)字視頻信號輸入；支持720p@25fps/30fps/50fps/60fps、1080p@25fps/30fps。

支持標準BT656格式數(shù)字視頻信號輸入。DH9801還可提供1路模擬視頻信號輸出；支持HDCVI和CVBS兩種協(xié)議；支持HDCVI模擬高清視頻信號輸出，輸出能力支持1920H@25fps/30fps 、1280H@25fps/30fps/50fps/60fps；支持CVBS模擬標清視頻信號輸出,支持PAL-B和NTSC-M兩種制式；支持RS485同軸控制雙向傳輸；支持1路Slave模式I2S音頻輸入，采樣精度16bit，采樣時鐘支持8Khz、16KHz和32KHz；支持I2C接口，完成與外部的CPU通信。

圖5 DH9910典型應用框圖

DH9910芯片是一款四通道HDCVI解碼芯片，使用在DVR中典型的應用框圖如上所示。該應用中，DH9910將模擬視頻信號解碼，轉成成數(shù)字的YCbCr，然后經(jīng)過BT656與DSP或者H264編碼器對接，實現(xiàn)預覽Display，硬盤存儲以及網(wǎng)絡預覽的功能。DSP經(jīng)過IIC控制DH9910，配置其工作的模式以及狀態(tài)。

圖6 DH9910內部架構

在技術個特性上，DH9910支持4通道模擬視頻輸入，支持 HDCVI、CVBS自動識別；

數(shù)字視頻輸出接口靈活：每組視頻Port支持4x 960H，或 2x720P，或 1x1080P的輸出能力；各組視頻輸出Port彼此獨立；高清與標清輸出支持同時存在；時鐘線延時可以通過寄存器調節(jié)，匹配不同的硬件設計；擁有4通道獨立視頻解碼能力，解碼支持 AGC、Clamping、ACC和White Peak處理；支持亮度、對比度、銳度、色調、飽和度等視頻參數(shù)可配置，支持 CTI；支持視頻輸入通道和輸出通道的靈活映射。

DH9910可提供I2C 接口通信，支持大于50KHz，小于 400KHz 工作速率；支持視頻數(shù)據(jù)丟失中斷、控制信息輸出中斷；支持 I/O 輸入異步復位和寄存器軟件復位；集成了4通道的均衡器，支持對經(jīng)過最大 500m傳輸信道的信號進行補償；支持同軸音頻與LINE_IN音頻兩種采集模式，同軸音頻采樣率支持8K，16KHz，采樣精度8Bit；Line In音頻采樣率支持8K、16K，32K、48Khz,采樣精度16bit；支持音頻DAC，DA工作頻率8K、16K，32K、48Khz，采樣精度16bit；支持最多4片音頻級聯(lián)；內置音頻 DAC，支持語音對講應用；

圖7 均衡器EQ效果對比圖

另外，DH9910集成了4路HDCVI視頻均衡器，實現(xiàn)對各個通道信號的衰減，群延時進行補償。四個通道之間互相獨立，可以單獨配置補償強度和模式。

開放共贏，HDCVI芯片家族

自HDCVI技術推出以來，大華始終秉持開放的態(tài)度，希望更多的安防廠商加入進來，致力于將HDCVI推廣成為惠及全行業(yè)的高清技術標準。但是在2013年6月開始HDCVI芯片DH9801在行業(yè)內推廣初期，曾一度深被一些安防廠商所顧慮。不同于其他芯片廠商，由于大華自身同時生產整機產品的特殊身份，很多安防廠商擔心芯片源頭由大華一手把控，有可能在整機端形成不正當競爭操作而陷入被動。大華也曾多次在眾多場合申明立場，深知一項新技術的生存與延續(xù)需要得到行業(yè)友商的認可，并能夠為大家創(chuàng)造價值，贏得利潤，也清楚作為HDCVI技術的發(fā)明、倡導者需要擔負的責任和義務。面對市場上多元的聲音，大華能夠做的就是腳踏實地的走好每一步，維護支持好每一個已經(jīng)在做HDCVI產品的客戶，努力耕耘開拓同軸高清市場，用實際行動贏得大家的信任。基于此，逐漸越來越多的安防廠商開始加入HDCVI陣營，開發(fā)并向客戶推廣搭載DH9801的HDCVI方案產品，不負期望贏得了良好的市場反響和可觀的回報。在大華對HDCVI友商全面的大力支持下，HDCVI在業(yè)內奠定了夯實的市場基礎。

不僅大華的HDCVI芯片與眾多主流Sensor保持著良好的搭配配合，2014年至今，大華已與美國Exar，韓國Pixel plus，上海富瀚等第三方芯片廠商達成HDCVI授權合作，大華不再是支持HDCVI技術芯片的唯一供應廠商，再次用實際行動印證了開放共贏的堅定立場。目前市場已在量產支持HDCVI技術的芯片主要包括：上海富瀚的FH8530C——強大的ISP處理效果，支持1M/1.3M/2M pixel CIS Bayer 輸入，支持 720P60/50/30/25 &1080P30/25幀的CVI視頻輸出；FH8532——主打高性價比，Sensor搭配靈活，支持1M/1.3M pixel CIS Bayer 輸入，支持 720P60/50/30/25 幀的CVI視頻輸出；韓國Pixel plus的PV1100——集Sensor、ISP、HDCVI Tx于一體的三合一芯片，超高性價比，大大方便客戶備料與貼片，支持 720P60/50/30/25 幀的CVI視頻輸出；韓國RJ Electronics Co.,Ltd的臺風918——優(yōu)秀的ISP處理效果，極具競爭力的價格，支持1M/1.3M pixel CIS Bayer 輸入，支持 720P60/50/30/25 幀的CVI視頻輸出；大華的DH9801，DH9910等。

在后端產品一端，除了大華的全系列CVI DVR，大華始終在努力培養(yǎng)更多可以合作的DVR廠家開發(fā)自己的CVI DVR，尤其讓華南市場有更多差異化的CVI DVR產品投向市場，滿足前端攝像機廠家的靈活選擇。由于DVR開發(fā)的技術門檻相較前端攝像機高很多，目前華南已完成CVI DVR方案開發(fā)的廠家主要有：深圳山口安防的Grain media方案系列，尚唯國際的 Hisilicon方案系列，深圳華意視訊的Grain media方案系列等。

更高清，有現(xiàn)在，有未來

HDCVI技術經(jīng)過3年多時間的沉淀和改進，其芯片產品的性能、效果以及穩(wěn)定性都已經(jīng)歷了市場的檢驗，時間的考驗。面對高清時代，我們相信同軸產品與IP產品會在相當長的一段時間內平行并存于市場。HDCVI技術也會隨著人們對更加高清的追逐更新迭代，不會止步于1080P，支持更高分辨率產品不會讓大家等候太久，HDCVI將在高清之路穩(wěn)步向前。