【導(dǎo)讀】高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　

【正文】 術(shù)來補(bǔ)償?shù)驼斩认碌某上瘛? 考察此類產(chǎn)品的軟件功能。 七、高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)應(yīng)用 從用戶角度看，城市治安監(jiān)控、交通、機(jī)場、金融等行業(yè)的用戶，他們對(duì)高清視頻圖像有著迫切的需求，而針對(duì)建設(shè)投資的成本用戶是有心理準(zhǔn)備的，用戶擔(dān)心的不是資金問題，而是廠商提供的高清系統(tǒng)能否達(dá)到用戶的期望要求。 網(wǎng)絡(luò)新 技術(shù)的發(fā)展為百萬像素高清傳輸提供帶寬保證： 平安城市、金融聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控等項(xiàng)目都采用自建光纖網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn) 1000M 帶寬網(wǎng)絡(luò)。這種千兆帶寬資源，在前端安裝上述 200 路720P 百萬像素全實(shí)時(shí)高清攝像機(jī)（按每路錄像占用 3Mbps 計(jì)算），占用總帶寬資源 60%～ 80%（實(shí)際項(xiàng)目中不可能出現(xiàn) 200 路 720P 同時(shí)解碼上墻，涉及解碼上墻的造價(jià)，多用 CIF 格式按點(diǎn)數(shù)的 50%～ 100%解碼上墻或 1/5～ 1/3 點(diǎn)數(shù)解碼上墻），所以千兆網(wǎng)是完全可以有效支持的。而在網(wǎng)絡(luò)高清項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)，多在關(guān)鍵區(qū)域監(jiān)控點(diǎn)安裝百萬像素高清攝像機(jī)，其它 監(jiān)控點(diǎn)采用基于標(biāo)準(zhǔn) 壓縮算法的 FullD1 標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或傳統(tǒng)的模擬 +編碼器模式接入。如銀行金庫、重要交通路口卡口或大門、事故或案件多發(fā)地段可以配置百萬像素高清攝像機(jī)，這樣關(guān)鍵通道、重點(diǎn)場所的現(xiàn)場事態(tài)都有高清圖像可調(diào)取。 采用百萬像素高清加標(biāo)清的混合組網(wǎng)方式，既可節(jié)約設(shè)備成本，也可有效節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，系統(tǒng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性兩者可以完美結(jié)合，充分滿足了用戶的性價(jià)比需求。（注：實(shí)質(zhì)一條千兆光纖穩(wěn)定運(yùn)行帶寬也就大概 400M，過高如 500M， 600M 就會(huì)容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障，上述 200 路 720P 到后端核心交換機(jī) 實(shí)際帶寬可達(dá)到 650M－ 800M，此處說的千兆網(wǎng)能承載實(shí)際是通過 2－ 10 條千兆到一臺(tái)核心交換機(jī)而承載。而實(shí)際項(xiàng)目也不可能出現(xiàn) 200 路 720P 就只有一條千兆光纖的情況，技術(shù)、工程師也不可能這樣設(shè)計(jì)傳輸。若上述 200路換成 1080P，錄像帶寬按 5M 甚至是高標(biāo)準(zhǔn) 6M 每路計(jì)算時(shí)，整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬設(shè)計(jì)就幾乎需要翻一番，而成本也幾乎是翻一翻，這也就是現(xiàn)在為何市場上 1080P 叫得響，但實(shí)際項(xiàng)目中只有政府投資的治安監(jiān)控類特別是道路違章抓拍這一帶有盈利性質(zhì)的項(xiàng)目才用得廣的最大原因。） 至于公網(wǎng)傳輸，百萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝 像機(jī)都支持雙碼流技術(shù)，如支持 1080P+720P+D1+CIF 全實(shí)時(shí)雙碼流，從而在本地可以采用 720P\1080P 高清應(yīng)用，遠(yuǎn)程時(shí)則以 D1+CIF 方式供遠(yuǎn)程用戶調(diào)用。也就是說，雖然目前的 ADSL 廣域網(wǎng)技術(shù)對(duì)百萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)尚不能大規(guī)模支持，但通過雙碼流等技術(shù)可以滿足本地與遠(yuǎn)程用戶的不同需求。 海量存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展讓存儲(chǔ)不再是百萬像素高清的應(yīng)用瓶頸： 按前所述，基于標(biāo)準(zhǔn) 壓縮技術(shù)的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，一路 720P 高清全實(shí)時(shí)圖像的碼流是 3Mbps，錄像一小時(shí)需要的存儲(chǔ)空間大約是 左右（若是 1080P，視頻錄像通常按 5Mbps 計(jì)算，一小時(shí)需要 ）；通常，用戶往往會(huì)問：一支百萬像素?cái)z像機(jī)就需要這么大的存儲(chǔ)空間，有多支百萬像素怎了得？而實(shí)質(zhì)上一支百萬像素的高清攝像機(jī)可以替代多個(gè)普通攝像機(jī)。而高分辨率的圖像質(zhì)量，視頻的存儲(chǔ)將變得更有價(jià)值（治安型的監(jiān)控系統(tǒng)，最終起到作用的 90%都是靠高清晰的回放錄像）。 對(duì)于高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的高清圖像記錄就需要網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)（包括存儲(chǔ)服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備）。存儲(chǔ)服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備最主要的連接方式有 DAS 直連方式、 NAS 網(wǎng)絡(luò)硬盤方式、 SAN（ FCSAN 和 IPSAN）存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，其中 IPSAN 方式采用 IP 架構(gòu)的以太網(wǎng)絡(luò)傳輸，具備良好的擴(kuò)展性、共享性和較低的分?jǐn)倯?yīng)用成本，是目前大中型集中監(jiān)控存儲(chǔ)主要采用的技術(shù)之一。另一方面， IT 上使用的主流數(shù)據(jù)硬盤容量已經(jīng) TB 級(jí)以上， 2TB 的數(shù)據(jù)硬盤價(jià)格已經(jīng)平民化（按每小時(shí)數(shù)據(jù)量 計(jì)算， 1TB(實(shí)際可用約 920G)的數(shù)據(jù)硬盤大約可存儲(chǔ) 720P的視頻圖像 680 小時(shí)或者 680 路攝像機(jī)錄像 1 個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)）。 液晶顯示器成為高清視頻監(jiān)控新寵： 監(jiān)控行業(yè)的高清沒有自己的標(biāo)準(zhǔn)，因此目前主要高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)廠 商均參照廣電 HDTV 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。國際上公認(rèn)的關(guān)于高清的標(biāo)準(zhǔn)有兩條：視頻垂直分辨率 720p 或 1080i；視頻寬縱比為 16:9。在過去的幾年，受消費(fèi)電子市場的推動(dòng)，再加上 CRT 電視向液晶和等離子電視屏幕轉(zhuǎn)變， HDTV 取得了巨大的成功。目前市場上主流的液晶顯示器尺寸是 ″、 24″，分辨率可達(dá) 1920 1080，可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兼容 16:9 格式的 720P 和 1080P 全高清視頻顯示。而液晶電視的主流尺寸是 42″，也是 1080P 高清的標(biāo)準(zhǔn)顯示尺寸。這些液晶顯示器和液晶電視具有 YPbPr、 HDMI 等高清接口，符合高清網(wǎng)絡(luò) 攝像機(jī)視頻顯示的要求。對(duì)于用戶比較關(guān)注的液晶顯示響應(yīng)時(shí)間，一些主流廠商的面板更可以達(dá)到 5ms，甚至更高的 2ms，完全足以應(yīng)付 25fps~30fps的圖像刷新需求。 可喜的是，安防高清液晶監(jiān)視器也緊隨其后，獲得了飛速的發(fā)展。一些基于 DID 技術(shù)的 LCD 液晶顯示屏具備超輕薄、低功耗、高對(duì)比度、無閃爍、低成本等優(yōu)點(diǎn)，推動(dòng)了它在安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其目前一些大型項(xiàng)目的指揮中心電視墻等普遍采用。由此可見，高清視頻監(jiān)控在顯示方面已經(jīng)不存在瓶頸。 標(biāo)準(zhǔn)的 壓縮技術(shù)提升視頻管理中心平臺(tái)兼容能力： 目前在國內(nèi)監(jiān)控市場上的多數(shù)監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)都是基于傳統(tǒng)的 DVR 和 NVS（或 DVS）基礎(chǔ)架構(gòu)。很多人認(rèn)為這些平臺(tái)要兼容百萬像素級(jí)的圖像管理需要花費(fèi)巨大的開銷。其實(shí)不然，高清與否只是對(duì)數(shù)據(jù)量和圖像解碼能力提出了更高的要求，影響更多的是前端編解碼設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)設(shè)備。從某種意義上說，平臺(tái)對(duì)高清的支持能力與平臺(tái)的架構(gòu)有關(guān)，系統(tǒng)架構(gòu)越好的產(chǎn)品，在新產(chǎn)品接入上花的代價(jià)也就越小。此外某些 IP 攝像機(jī)廠商也可配套提供高清視頻監(jiān)控管理平臺(tái)。 現(xiàn)階段主流壓縮技術(shù)是標(biāo)準(zhǔn) 壓縮算法，采用此種算法不但畫質(zhì)較好， 碼流較低，更為重要的是，標(biāo)準(zhǔn) 格式的錄像文件可使用標(biāo)準(zhǔn)解碼器解碼播放（如：暴風(fēng)影音、 VLC、 MPC、 KMPlayer等），設(shè)備通用性和兼容性有很大提高。從某種意義上可以說，標(biāo)準(zhǔn)的 可解決困擾整個(gè)安防界的錄像數(shù)據(jù)文件兼容性問題。 對(duì)于用戶普遍關(guān)心的高清視頻圖像解碼能力問題，目前普通雙核 PC機(jī)基本可以解碼 4路 720P（ 30fps， 3Mbps碼流）或 1路 1080P（ 30fps， 6Mbps 碼流）。而現(xiàn)在已經(jīng)有主流 IP 攝像機(jī)廠商配套提供的 1080P、 720P、 FullD1 全兼容硬件解碼器，從而 實(shí)現(xiàn)管理中心平臺(tái)控制的高清視頻解碼輸出。此外主流 IP 攝像機(jī)廠商最新技術(shù)已經(jīng)可以利用顯卡硬件解碼核心在一臺(tái) PC 機(jī)上完成多路高清實(shí)時(shí)視頻的解碼顯示。 第三章 數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)方案 一、概述 在視頻監(jiān)控產(chǎn)品經(jīng)歷了模擬時(shí)代、數(shù)字時(shí)代、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展后，現(xiàn)在已經(jīng)逐步走入了高清和智能時(shí)代。而高清產(chǎn)品的出現(xiàn)也能大大提升系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，為視頻監(jiān)控帶來更廣闊的發(fā)展空間。 2020 年可以說是百萬高清年，數(shù)字高清全系列產(chǎn)品的國產(chǎn)化和產(chǎn)品化，以及技術(shù)的逐步成熟，必將實(shí)現(xiàn)未來幾年內(nèi)百萬高清監(jiān)控得到大規(guī)模的普及與應(yīng)用。由于在數(shù)字百 萬高清時(shí)代，產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的技術(shù)門檻越來越高，通過市場優(yōu)勝劣汰，市場環(huán)境會(huì)越發(fā)純凈，無序惡性競爭的現(xiàn)象將逐漸杜絕，無論是安防廠家，還是經(jīng)銷商與工程商，其利潤會(huì)更趨于合理化，品牌意識(shí)大大增強(qiáng)，中國安防行業(yè)將更加成熟。 高清視頻監(jiān)控存在著巨大機(jī)遇的同時(shí)也有相當(dāng)?shù)淖枇?。目前影響百萬高清攝像機(jī)市場發(fā)展的因素主要有：價(jià)格，產(chǎn)品系列與配套的齊全，行業(yè)對(duì)高清的正確認(rèn)識(shí)。 價(jià)格方面，早期百萬高清攝像機(jī)幾乎都出自國外廠家及他們的代理，產(chǎn)品價(jià)格極其昂貴，讓很多需要高清設(shè)備的用戶望而卻步。但如今國內(nèi)外一些大芯片廠商（如 TI，安霸 ，海思等）紛紛提出了高清低成本解決方案，目前高清攝像機(jī)的價(jià)格已經(jīng)是越來越逼近傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)，使更多的用戶能用得起百萬高清。 在產(chǎn)品系列與配套方面，攝像機(jī)自身系列是否完整，配套設(shè)施是否齊備，將直接影響到數(shù)字百萬高清攝像機(jī)的應(yīng)用與普及，百萬高清監(jiān)控的后端設(shè)備 PDVR(或 NVR)、混合 DVR 等比過去的傳統(tǒng) DVR 技術(shù)門檻高了很多，要求更高的高清輸出分辨率與更高的解碼與處理性能，硬件結(jié)構(gòu)也比傳統(tǒng) DVR 復(fù)雜了很多，因此國內(nèi)只有少部分 DVR 廠家能成功地做出百萬高清后端錄像設(shè)備。 百萬高清的發(fā)展必然趨勢(shì)得到絕大多數(shù)安防界 企業(yè)的認(rèn)同，尤其是最近一兩年，國內(nèi)出現(xiàn)了一窩蜂大大小小的企業(yè)試圖擠入百萬高清領(lǐng)域，這些企業(yè)有原先的模擬攝像機(jī)廠家、傳統(tǒng) “ 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī) +視頻服務(wù)器 ” 廠商、 DVR 背景研發(fā)廠家，甚至還有非安防企業(yè)與非視頻監(jiān)控廠家。各類廠家使出渾身解數(shù)力爭百萬高清監(jiān)控主角，在 2020年安博會(huì)上，幾十家展臺(tái)亮出百萬高清攝像機(jī)，但是真正能批量出貨的國產(chǎn)百萬高清攝像機(jī)則極少，自己掌握核心技術(shù)的廠家那就更少了。 通過分析，我們已經(jīng)看到，要做百萬高清，并非簡簡單單買套方案或代理幾款產(chǎn)品就 OK 了，百萬高清比目前的傳統(tǒng)監(jiān)控門檻高得多，需要更強(qiáng)大的 綜合實(shí)力，尤其是儲(chǔ)備大量的研發(fā)力量。 二、高清在安防行業(yè)的應(yīng)用分析 在高清安防中清晰度提升后，就眼前的重點(diǎn)行業(yè)需求看，在局部高端市場，如交通、特大城市治安監(jiān)控、軍隊(duì)、機(jī)場、地鐵、金融等格外需要加強(qiáng)安全防范的地方會(huì)有強(qiáng)烈的需求，并且在安防以外的應(yīng)用領(lǐng)域可以不斷擴(kuò)展，如遠(yuǎn)程醫(yī)療視頻教學(xué)、遠(yuǎn)程保險(xiǎn)定損、環(huán)境檢測(cè)等?？傊?，對(duì)高清監(jiān)控系統(tǒng)最本質(zhì)的需求，來源于人們對(duì)清晰度的需求是無止盡的。隨著高清監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)成熟，市場成熟，它最終會(huì)代替模擬監(jiān)控系統(tǒng)。 百萬像素的產(chǎn)品也分高、中、低檔，其中低端產(chǎn)品的價(jià)格不會(huì)很高，事實(shí)上 業(yè)界正在銷售的高清產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)越來越平民化。但建設(shè)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)相應(yīng)帶來的各方面配套建設(shè)投入，還是很昂貴的。所以在目前條件下，高投入會(huì)成為高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)推廣的一個(gè)阻礙。高清監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品，從成本上肯定比傳統(tǒng) D1， CIF 的監(jiān)控系統(tǒng)高。同時(shí)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)價(jià)格都有關(guān)，高清編碼器還受制于高清攝像機(jī)的價(jià)格。短期內(nèi)，價(jià)格會(huì)是一個(gè)因素，很可能只能在局部的高端客戶中應(yīng)用。但隨著產(chǎn)業(yè)及技術(shù)的發(fā)展，高清 IP 攝像機(jī)逐漸普及，價(jià)格因素也會(huì)越來越小。 價(jià)格不會(huì)成為百萬像素級(jí)高清監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用門檻，理由在于前端的高清 IP 攝像機(jī)，大部分采用了 CMOS 的傳感器和 ASIC 的壓縮芯片，因此具有很高的性價(jià)比， CCD 高清傳感器的價(jià)格也已經(jīng)降到合理的范圍之內(nèi)；在平臺(tái)部分，高清和標(biāo)清是一樣的架構(gòu)；基于 PC 的客戶端顯示，由于四核已成為臺(tái)式電腦的主流配置，并且不少顯卡本身就帶硬件高清解碼能力，因此在 PC 客戶端顯示高清圖像已經(jīng)不成問題；硬件解碼，專用的高清 ASIC 解碼芯片也已經(jīng)成熟，性價(jià)比很高。 三、高清技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字的不同時(shí)期，其視頻清晰度也相應(yīng)地得到了不斷的提高。并且隨著 CCD 的不斷發(fā)展，模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控的清晰度又在縱向提高，模擬攝像機(jī)的水平分辨率從 380 線發(fā)展到 540 線，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)像素從 25 萬發(fā)展到 1600萬。在模擬時(shí)代，一般認(rèn)為攝像機(jī)的水平分辨率只要高于 480 線，即可稱為高清晰攝像機(jī)；在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī) (IP Camera)方興未艾時(shí)，則一般認(rèn)為 720P 以上即可稱為高清攝像機(jī)。而因 CCD、 DSP 等技術(shù)的進(jìn)步，目前網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在高清視頻監(jiān)控領(lǐng)域正扮演著越來越重要的角色。 高清對(duì)于視頻監(jiān)控并不是件容易的事情。它涉及到監(jiān)控系統(tǒng)的頗多環(huán)節(jié)，從前端攝像機(jī)到傳輸，再到記錄存貯和顯示設(shè)備，為了到達(dá) “ 高清 ” 指標(biāo)都需要做出相應(yīng)調(diào)整，只要一個(gè)環(huán)節(jié)滿足不了要求，就達(dá)不到 “ 高清 ” 要求。 高清的視頻效果的保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，無法談及后端的高清效果。無論是槍機(jī)、一體機(jī)還是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、模擬攝像機(jī)，采集的原理都是一致的，只是技術(shù)和器件上的區(qū)別。對(duì)于高清監(jiān)控系統(tǒng)，前端采集設(shè)備一般使用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。我們知道，攝像機(jī)的清晰度主要取決于感光芯片的性能，主要有CCD 和 CMOS 兩種，在高清監(jiān)控領(lǐng)域，也都有所應(yīng)用。 除了采集外，高清圖像編碼也是重要環(huán)節(jié)，高清視頻編碼最常用的編碼格式是 MPEG2TS、 MPEG 算法。 監(jiān)控系統(tǒng)傳輸技術(shù)主要有視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸、微波傳輸、雙絞線平衡傳輸和寬頻共纜傳輸六種傳輸方式。每種傳輸技術(shù)都有其自身特點(diǎn)，有各自的應(yīng)用層面，對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)往往根據(jù)不同的傳輸距離，不同的監(jiān)控要求，采用不同的傳輸方式。面對(duì)高清應(yīng)用的超大數(shù)據(jù)量，以及實(shí)時(shí)性的要求，采用光纖傳輸是解決長距離視頻監(jiān)控高速傳輸系統(tǒng)的最佳解決方式，通過把視頻及控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)在光纖中傳輸。光纖傳輸具有衰減小、頻帶寬、不受電磁波干擾、重量輕、保密性 好等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國家及省市級(jí)的主干通信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)及高速寬帶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。而在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，光纖傳輸也已成為長距離音視頻及控制信號(hào)傳輸?shù)氖走x方式。但光纖傳輸需專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)光纖熔接及設(shè)備維護(hù)方面的工作，另外對(duì)于近距離監(jiān)控