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發展，開創了同軸百萬高清的時代。

HDCVI技術的行業誕生背景

回望監控攝像機方案的發展歷程，從最初的黑白CCD方案，發展到彩色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，監控攝像機市場幾乎仍還是傳統模擬CCD方案的天下，占據90%以上的市場份額。雖然方案已經達到960H的規格，但Sensor的有效像素也只有約55萬像素，產品的實測線數大概在650線左右。部分有前瞻的安防產品廠商和上游芯片方案商，已經感覺到傳統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，網絡環境，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。另外一種與傳統模擬一樣用同軸線纜傳輸的HD-SDI高清方案，雖然操作、施工與傳統模擬類似，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。在這樣的大環境驅使下，如何延續傳統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，成為了行業課題。大華于2011年底成立攻關該課題的項目團隊，經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月發布了創新性的革命技術——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?？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對于復雜環境下的高頻干擾，同時方案成本上的優勢使得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路數字視頻信號輸入，BT1120與BT656復用；支持16bit@74.25MHz的BT1120高清數字視頻信號輸入；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，轉成成數字的YCbCr，然后經過BT656與DSP或者H264編碼器對接，實現預覽Display，硬盤存儲以及網絡預覽的功能。DSP經過IIC控制DH9910，配置其工作的模式以及狀態。

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，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；支持視頻數據丟失中斷、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；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的高清技術標準。但是在2013年6月開始HDCVI芯片DH9801在行業內推廣初期，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需要得到行業友商的認可，并能夠為大家創造價值，贏得利潤，也清楚作為HDCVI技術的發明、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更多可以合作的DVR廠家開發自己的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，有現在，有未來

HDCVI技術經過3年多時間的沉淀和改進，其芯片產品的性能、效果以及穩定性都已經歷了市場的檢驗，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將在高清之路穩步向前。