高清監(jiān)控

    不同的行業(yè)、不同的場(chǎng)合對(duì)圖像清晰度的要求不同，如在車(chē)水馬龍的鬧市區(qū)如何看清一個(gè)人的面部特征、看清楚車(chē)輛的牌照是很重要的;在高樓大廈的大廳內(nèi)，擁擠喧鬧的出入口、停車(chē)庫(kù)的出入口、高速公路、體育場(chǎng)館等場(chǎng)合，則能大大提升系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。

    高清監(jiān)控

    高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)提供視頻監(jiān)控的信源，它已將視頻進(jìn)行高清編碼和IP封裝，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載高清圖像，可實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)視、錄像等監(jiān)控功能。

    在發(fā)送端，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)集成了圖像采集、視頻壓縮編碼、通信控制和傳輸接口，視頻數(shù)據(jù)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)輸出。

    在圖像采集部分，CCD和CMOS兩種傳感器分別針對(duì)不同的需求而設(shè)計(jì)，CMOS在高像素方面有著一定的優(yōu)勢(shì)，而CCD對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景的適應(yīng)性更佳。在視頻壓縮編碼部分，不同的壓縮算法和算法實(shí)現(xiàn)方案決定了高清圖像的質(zhì)量和編碼效率。在通信控制部分，網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、安全性、碼流的封裝格式和傳輸功能，取決于監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。在傳輸接口部分，不同的網(wǎng)絡(luò)接入方式，如無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)等，均可很好地支持;另外，有的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還集成了監(jiān)控所需其它接口，如報(bào)警、控制、對(duì)講等接口。

    在接收端，通過(guò)解碼，輸出至高清顯示設(shè)備，如LCD，通過(guò)記錄設(shè)備，對(duì)高清圖像進(jìn)行錄像。

    由于高清圖像的碼流較大，一般在3Mbps以上，所以圖像的記錄是實(shí)現(xiàn)高清錄像的重要環(huán)節(jié)。要記錄高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)圖像，我們可以采用以下幾種方式：

    PC-NVR

    嵌入式NVR

    混合型DVR

    無(wú)論采用哪種方式，都應(yīng)具備以下要求，如：

    保證錄像保存周期，需要足夠的存儲(chǔ)空間;

    保證多路并發(fā)記錄的有效性，即記錄過(guò)程中不應(yīng)該有瓶頸;

    方便、快捷的檢索與回放效率;

    具備循環(huán)覆蓋方式，多次覆蓋后應(yīng)保證記錄和檢索的效率;

    可靠性、性?xún)r(jià)比應(yīng)符合監(jiān)控業(yè)務(wù)要求。

    PC-NVR利用PC-DVR開(kāi)發(fā)技術(shù)，通過(guò)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)提供的SDK可進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，存儲(chǔ)技術(shù)可采用DAS、NAS、IPSAN等。

    嵌入式NVR和混合性DVR，均來(lái)源于嵌入式DVR技術(shù)。嵌入式NVR和混合型DVR集網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、檢索回放、視頻切換等監(jiān)控功能于一體。如果混合DVR或NVR要支持高清監(jiān)控，那么至少具備以下條件：

    支持高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的接入;

    具備高清解碼和解碼輸出接口(如VGA);

    具備足夠的存儲(chǔ)空間或擴(kuò)展存儲(chǔ)接口。

    目前時(shí)常上的幾款高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，分別采用CCD、CMOS傳感器，分別支持1280x720、1600x1200高清編碼，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)5倍D1效果顯示，碼率在2M-8Mbps之間可調(diào)。在后端上，國(guó)內(nèi)首推的DS-9000系列混合型DVR最多可接入8路高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，錄像與解碼分辨率支持1280x720，顯示分辨率支持1280x1024。。支持8個(gè)SATA盤(pán)位，內(nèi)置的存儲(chǔ)容量可配置，如配備8個(gè)1TB的硬盤(pán)、配置3Mbps碼率，那么每個(gè)通道的平均保存周期約為780小時(shí)。

選擇前端時(shí)應(yīng)注意問(wèn)題

    1.高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還是高清視頻服務(wù)器

    高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)由于是一體化的構(gòu)造，產(chǎn)品簡(jiǎn)潔，應(yīng)用起來(lái)十分方便，目前成為應(yīng)用的主題。

    高清視頻服務(wù)器用以連接高清攝像機(jī)，在當(dāng)前高清網(wǎng)絡(luò)機(jī)不是很豐富的情況下，也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，將更多的選擇空間留給高清攝像機(jī)。

    2.CCD還是CMOS

    目前高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的攝像部件一般采用CMOS或CCD。

    CMOS由于其極高的性?xún)r(jià)比，在高清監(jiān)控中占有較大的比重。CMOS技術(shù)成熟，可以提供更高清晰度的圖像，給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展留了很大的發(fā)展空間。從應(yīng)用上來(lái)說(shuō)，CMOS還存在固有的缺憾，對(duì)低照度的適應(yīng)能力差一些。但這不會(huì)影響其成為高清攝像機(jī)的主力。

    CCD高清攝像機(jī)，能適應(yīng)低照的環(huán)境，圖像的運(yùn)動(dòng)特性也較好，作為百萬(wàn)級(jí)像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，但普遍價(jià)格偏高。因此在選擇中應(yīng)當(dāng)考量使用場(chǎng)景和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

    3.H.264還是MPEG4

    圖像清晰度的提高對(duì)圖像處理和傳輸都提出較高的要求。MPEG4和H.264兩種編碼技術(shù)在目前的高清前端都有使用，技術(shù)的成熟度相當(dāng)，壓縮后的圖像對(duì)帶寬的要求略高于后者，但產(chǎn)品的價(jià)格存在一定的差異。在應(yīng)用中需考察系統(tǒng)的規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在綜合經(jīng)濟(jì)因素，可以做出選擇。

    4.前端存儲(chǔ)

    高清監(jiān)控的場(chǎng)合往往是比較重要的一些場(chǎng)合，對(duì)圖像的安全性要求較高，特別是要防止來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的偶然性故障所帶來(lái)的影響。前端帶有存儲(chǔ)是一個(gè)不錯(cuò)的措施，圖像經(jīng)前端壓縮編碼后存儲(chǔ)在本地的存儲(chǔ)介質(zhì)上，無(wú)論網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，可以有效保證圖像的存儲(chǔ)安全。但大部分的高清前端不會(huì)內(nèi)置有硬盤(pán)，而是采用存儲(chǔ)卡作為介質(zhì)，措施不當(dāng)，可能引起介質(zhì)的早早報(bào)廢，這時(shí)需要和后端進(jìn)行協(xié)作。

    后端系統(tǒng)往往有兩種形式：一是監(jiān)控管理平臺(tái)(CMS)，一是網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)。CMS往往注重聯(lián)網(wǎng)特性，注重大容量轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)和用戶(hù)管理，是一種較為上層的部分，而跟高清攝像機(jī)業(yè)務(wù)關(guān)系上最緊密的應(yīng)該是NVR，因此在高清監(jiān)控系統(tǒng)中我們關(guān)注的后端將主要是NVR。

選擇后端時(shí)應(yīng)關(guān)注問(wèn)題

    NVR同樣是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的產(chǎn)物，在高清監(jiān)控以前，NVR是以DVR終結(jié)者形象出現(xiàn)的話(huà)，那么在高清監(jiān)控系統(tǒng)中，NVR將是一支生力軍，充當(dāng)起這個(gè)市場(chǎng)的主角。在高清監(jiān)控系統(tǒng)中NVR的選擇應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考查以下的方面：

    1.圖像存儲(chǔ)

    高清監(jiān)控會(huì)引起錄像存儲(chǔ)空間的增大，因此要有足夠的存儲(chǔ)空間用于錄像存儲(chǔ)，在特定的專(zhuān)業(yè)場(chǎng)合，對(duì)存儲(chǔ)的要求則更高。NVR需要本身有足夠的存儲(chǔ)空間，在需要擴(kuò)展的時(shí)候能夠方便的進(jìn)行擴(kuò)展，目前常見(jiàn)的存儲(chǔ)擴(kuò)展設(shè)備包括eSATA陣列、IPSan陣列，而這往往也是衡量一個(gè)NVR的擴(kuò)展性的一個(gè)重要指標(biāo)。

    另一方面，專(zhuān)業(yè)場(chǎng)合對(duì)于錄像的安全性要求很高，存儲(chǔ)介質(zhì)的可靠性問(wèn)題將顯得比較重要。一般而言，業(yè)內(nèi)有兩種方法可以提升存儲(chǔ)的安全性，一種是磁盤(pán)的輪休，多個(gè)磁盤(pán)中，同一時(shí)間只有一個(gè)磁盤(pán)工作，不工作的硬盤(pán)處于休眠狀態(tài)，這間接提升了磁盤(pán)的使用壽命;第二種是使用RAID技術(shù)，常用在存儲(chǔ)陣列中，對(duì)于偶爾出現(xiàn)的磁盤(pán)故障，更換磁盤(pán)后能方便的還原圖像資料。一般而言這兩個(gè)特性也是商業(yè)級(jí)和專(zhuān)業(yè)級(jí)系統(tǒng)的區(qū)分的標(biāo)識(shí)。

    2.圖像本地解碼顯示

    圖像本地解碼顯示是NVR產(chǎn)品的基本特性。由于高清的圖像分辨率的需要，一般要求NVR能夠解碼還原高清攝像機(jī)的圖像，如攝像機(jī)是1920*1080的，那么NVR至少也要能支持1920*1080圖像的顯示。由于高清圖像的解碼需要的資源極大，NVR如果接入16路高清圖像，那么不可能同時(shí)進(jìn)行16路高清的同時(shí)解碼顯示，也沒(méi)有必要，這時(shí)可以使用多碼流技術(shù)，單畫(huà)面時(shí)，高清解碼顯示，多畫(huà)面則解碼較低分辨率圖像。

    設(shè)備在本地解碼顯示方面一般要求具備VGA接口，可以連接性?xún)r(jià)高的VGA監(jiān)視器，也應(yīng)該具備HDMI等高清接口，以適應(yīng)更專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)合。

    3.ANR功能

    高清監(jiān)控的應(yīng)用市場(chǎng)的定位決定了使用者對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的多方面的品質(zhì)要求，一臺(tái)好的NVR設(shè)備，應(yīng)該考慮到消除網(wǎng)絡(luò)可能的故障帶來(lái)圖像損失風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也要易于用戶(hù)理解和使用。這時(shí)，ANR技術(shù)就是一個(gè)非常好的解決方案。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和高清NVR均要求具備此項(xiàng)技術(shù)能力，協(xié)同存儲(chǔ)，既不浪費(fèi)存儲(chǔ)資源，又不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致故障期間的圖像的損失。

    4.接入平臺(tái)構(gòu)建大型應(yīng)用

    從目前看，大部分的高清監(jiān)控系統(tǒng)還是行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)用居多，高清圖像的瀏覽就不局限于本地，而是要能夠應(yīng)用在行業(yè)的各個(gè)方面。那么對(duì)于NVR和高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)能夠接入大型視頻監(jiān)控管理平臺(tái)已成必然的需求，這樣由高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和組成的啞鈴結(jié)構(gòu)的小集團(tuán)，通過(guò)平臺(tái)的互聯(lián)互通可以形成一個(gè)龐大的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。在高清系統(tǒng)中，后端是否具備組建大網(wǎng)的能力，成為一個(gè)重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

高清監(jiān)控存在問(wèn)題

    高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)使圖像清晰度有了質(zhì)的飛躍，但是也給高清監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)了一系列現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題：

    網(wǎng)絡(luò)帶寬緊張：分辨率越大、清晰度超高，意味著在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候碼流也會(huì)增大，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力。

    存儲(chǔ)空間龐大：數(shù)據(jù)流量的翻倍，增大了錄像容量，給網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)帶來(lái)壓力。

    對(duì)中心控制、管理軟件和硬件性能的要求成倍增長(zhǎng);

    對(duì)于記錄視頻圖像的管理和事后分析的工作量也將成倍增長(zhǎng);

    投資成本高昂。

    監(jiān)控?cái)z像機(jī)系統(tǒng)必須高清

    高清晰度攝像機(jī)除了前端安裝和選材必須注意外，還必須有傳輸系統(tǒng)，中間系統(tǒng)和終端顯示系統(tǒng)的配合使用才能達(dá)到高清晰度的實(shí)際效果。

    針對(duì)高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，視頻圖像的傳送一般會(huì)選擇同軸電纜、雙絞線(xiàn)、UTP線(xiàn)(即網(wǎng)絡(luò)傳輸)、無(wú)線(xiàn)傳輸、光纜傳輸?shù)确绞剑�不管采用哪種方式傳輸，必須使圖像從前端傳輸?shù)胶蠖说恼麄�(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)接的帶寬>6M，這樣才能保證圖像達(dá)到高清晰度的要求，并符合工程及技防檢測(cè)上的要求。一般情況下同軸電纜超過(guò)150米或200米時(shí)圖像質(zhì)量會(huì)明顯下降，這是由于同軸電纜自身的特性造成的，故必須采取各種措施保證其終端帶寬不小于6M，必要時(shí)要給予加視頻補(bǔ)償放大器來(lái)解決，一般的視頻放大器的作用不大。其補(bǔ)償?shù)闹笜?biāo)應(yīng)保證高頻補(bǔ)償量、幅頻特性、信噪比、共模抑制比、微分相位失真度、色度亮度延遲、色度寬度增益等都達(dá)到使相關(guān)線(xiàn)纜損耗或衰減造成的缺陷得到補(bǔ)償，從而保證進(jìn)入系統(tǒng)的圖像的高清晰度。

    目前，由于銅纜的價(jià)格不斷上升，視頻圖像采用光纜傳送的成本不斷下降，在較長(zhǎng)距離或多幅圖像的傳輸中，采用光纜傳送不失為一舉多得的方案被廣泛采用。由于光纜的帶寬大、衰減小、高抗干擾、體積小、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，可較好保證圖像傳送的各項(xiàng)指標(biāo)。當(dāng)采用其他方式傳送圖像時(shí)，也必須保證通道的帶寬。

    高清晰度的圖像還必須要靠好的終端顯示設(shè)備來(lái)表現(xiàn)在人的視覺(jué)面前的，故最好選擇逐行掃描監(jiān)視器。因?yàn)樵趯?shí)際使用中隔行掃描監(jiān)視器的圖像閃爍嚴(yán)重，容易使人產(chǎn)生視覺(jué)疲勞。若監(jiān)視器的清晰度低則同樣達(dá)不到整體清晰度的要求。因?yàn)楸O(jiān)視器的清晰度時(shí)由監(jiān)視器、視頻通道的帶寬和顯像管的點(diǎn)距、會(huì)距所決定的。據(jù)資料顯示，其通道帶寬與清晰度之間的折算理論上限為1M/80線(xiàn)左右，若再考慮高清晰度時(shí)的視頻信號(hào)幅度下降因素，要達(dá)到顯示400線(xiàn)的視頻圖像，則監(jiān)視器清晰度指標(biāo)按經(jīng)驗(yàn)應(yīng)采用600線(xiàn)以上的機(jī)器。 為了使高清攝像機(jī)系統(tǒng)能正常使用，中間處理設(shè)備，包括矩陣、硬盤(pán)錄像機(jī)，視頻服務(wù)器、各種視頻編碼器等等都必須滿(mǎn)足帶寬和圖像壓縮的要求，才能使高清晰度攝像機(jī)充分發(fā)揮其內(nèi)在的作用。光靠使用高清晰度攝像機(jī)而忽視其他配套設(shè)備的選用是達(dá)不到真正目的的。

高清攝像機(jī)的安裝調(diào)試

    在一般的安防監(jiān)控系統(tǒng)安裝上，高清攝像機(jī)和普通攝像機(jī)的安裝和調(diào)試方法基本相同，但必須要注意好鏡頭選配，因?yàn)殓R頭的質(zhì)量不好，或者選配不好，很大程度上會(huì)影響到畫(huà)面的清晰度，例如紅外夜視系統(tǒng)的攝像機(jī)最好選用紅外鏡頭，而1/3英寸CCD一般配用1/3英寸的鏡頭，1/2英寸CCD一般配用1/2英寸鏡頭，安裝調(diào)試時(shí)鏡頭的聚焦調(diào)試必須調(diào)好，特別是攝像機(jī)的后焦面要調(diào)準(zhǔn)，很多時(shí)候鏡頭的聚焦不清會(huì)引起圖像的模糊，達(dá)不到高清晰的要求。另外攝像機(jī)的防護(hù)罩也不能忽視，槍式防護(hù)罩的前端玻璃不能采用一般的平板玻璃，而必須采用較好的光學(xué)玻璃，一般的平板玻璃對(duì)圖像的解析力有非常厲害的消弱作用，選用球型罩殼更應(yīng)注意，球面的曲率必須過(guò)渡光滑，最好不要把鏡頭對(duì)準(zhǔn)球殼的上邊緣，此處光的折射力較大，甚至?xí)��?yán)重影響圖像的清晰度。有一點(diǎn)很重要，就是不管哪種罩殼，最好罩殼內(nèi)的光越低越好，鏡頭至罩殼的距離越短越好，這樣能使鏡頭前的光污染減少到最低，有利于提高圖像的清晰度。

    從現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品和系統(tǒng)構(gòu)成來(lái)看，百萬(wàn)像素級(jí)的高清應(yīng)用基本成型，例如前端的百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)、傳輸、接口、編碼、圖像處理應(yīng)用、輸出、顯示等環(huán)節(jié)上的產(chǎn)品技術(shù)，以及應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)，根據(jù)本專(zhuān)題的分析來(lái)看，基本上具備了運(yùn)行的基礎(chǔ)。雖然行業(yè)中大家普遍認(rèn)為高清監(jiān)控是行業(yè)和市場(chǎng)發(fā)展的必須趨勢(shì)，但從真正的市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，目前各類(lèi)行業(yè)用戶(hù)還沒(méi)有具體的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用心理準(zhǔn)備。

    根據(jù)目前了解的信息來(lái)看，目前索尼、安訊士、海康威視等公司的產(chǎn)品已經(jīng)或正在一些核心大城市中用到百萬(wàn)高清級(jí)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)工程中，隨著這些應(yīng)用案例的增多，用戶(hù)會(huì)越來(lái)越多的感知到高清監(jiān)控系統(tǒng)不一樣的圖像效果和細(xì)節(jié)展現(xiàn)能力。并由樣本案例的示范效應(yīng)推動(dòng)，吸引更多的對(duì)圖像有高清要求的高端行業(yè)用戶(hù)加入這個(gè)應(yīng)用陣營(yíng)，尤其是本身具備良好的局域網(wǎng)絡(luò)或光纖資源的行業(yè)用戶(hù)，他們要啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)高清系統(tǒng)應(yīng)用，是比較容易的事情

    從用戶(hù)的心理來(lái)看，他們對(duì)于圖像的清晰度是首先在乎的。但他們也擔(dān)心，以前用數(shù)模混用的系統(tǒng)，大家都感覺(jué)成熟穩(wěn)定了，操作也得心應(yīng)手，一下轉(zhuǎn)到百萬(wàn)像素的高清上去，穩(wěn)定性怎么樣?在使用方面是否方便?當(dāng)出了故障時(shí)，是不是很容易處理，還是要工程集成商來(lái)幫助處理?因此，樣本工程應(yīng)用案例是打消這類(lèi)用戶(hù)擔(dān)心的最好辦法，并且樣本工程也有利于廠(chǎng)家和工程集成商去發(fā)現(xiàn)和解決具體應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)題，從而推動(dòng)產(chǎn)品和系統(tǒng)的進(jìn)一步完善。