【安防知識網】對客戶而言，高清只有在包含了前端攝像機、管理平臺、存儲系統(tǒng)、瀏覽、顯示等各個環(huán)節(jié)時才有意義，因此擁有高清整體解決方案才是真正的高清提供商，而不僅僅是提供單純的高清網絡攝像機。因此，實現(xiàn)高清，需要系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)齊心協(xié)力。 

        高清攝像機

　　高清網絡攝像機已成為一種必然趨勢。按照圖像分辨率劃分，市面上的高清網絡攝像機已經發(fā)展到了300萬、400萬、500萬像素。許多廠家都爭先恐后地推出自己的高清網絡攝像機，如松下的WV-NP502CH第五代超級動態(tài)300萬像素網絡攝像機、索尼在2009年推出720P高清快球和半球之后又將于2010年推出10余款“IPELA”系列1080P/720P新型高清網絡攝像機、三星安防的SNC-M300 300萬像素、MOBITIX的300萬像素高清網絡攝像機等。

　　圖像清晰度與攝像機的感光元件密切相關，目前最為廣泛使用的感光元件是CCD，但CCD響應速度較低，不適用于高清監(jiān)控攝像機采用的高分辨率逐行掃描方式，因此高清監(jiān)控攝像機普遍采用CMOS作為感光元件。而采用CMOS敏感元件的高清監(jiān)控攝像機在低照度、靈敏度、噪點、抗干擾等方面存在不足，從采訪中也了解到，目前致力于CMOS研究的廠商已經研發(fā)出720P與1080P專用的CMOS器件，其寬動態(tài)、強光抑制、靈敏度等性能都得到很大程度改善。

　　充分利用智能視頻分析手段是高清攝像機實現(xiàn)被動監(jiān)控轉變?yōu)橹鲃颖O(jiān)控，真正做到24小時全天候監(jiān)控，實現(xiàn)快速響應的重要途徑。索尼中國專業(yè)系統(tǒng)集團工程師謝美健認為：“前端智能，即前端的高清智能網絡攝像機實時地進行檢測和智能處理，即基于壓縮前的高品質圖像進行實時處理，因而效率更高，實時性更好，準確性更高。同時，前端智能處理對之后的傳輸、存儲、顯示不會產生影響?！?/P>

　　由于把智能視頻分析功能放到前端攝像機，因此對攝像機本身的處理能力要求相當高，目前只有少數(shù)廠商的高端產品可以實現(xiàn)前端智能功能，如松下、索尼、MOBOTIX均可實現(xiàn)。以松下WV-NP502CH第五代超級動態(tài)300萬像素網絡攝像機為例，其人臉檢測功能可以檢測到圖像中最多8個人臉信息，將這些信息處理后傳到后端服務器，并配合人臉識別軟件工作，可以緩解后端服務器的處理壓力，進而提高整個智能系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。而MOBOTIX攝像機內置的智能視頻功能，可以在20種事件之間定義邏輯上的“是或非”的關系。這樣，一臺攝像機自身就可以靈活決定什么時間錄像，什么時間不錄像，如何按照邏輯定義去觸發(fā)相關聯(lián)的其它事件等。

[nextpage]　　傳輸

　　監(jiān)控系統(tǒng)傳輸技術主要有視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網絡傳輸、微波傳輸、雙絞線平衡傳輸和寬頻共纜傳輸?shù)攘N傳輸方式。每種技術都有其自身特點及應用層面。面對高清應用的超大數(shù)據量，以及實時性的要求，固然，因光纖傳輸衰減小、頻帶寬、不受電磁波干擾、保密性好等優(yōu)點，使得采用光纖專線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，但隨著網絡技術的飛速發(fā)展，及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊要求和經濟性考慮，網絡傳輸也已成為長距離音視頻傳輸?shù)牟欢x擇。

　　高清晰與帶寬之間是一對互斥關系，高清意味著需要更高帶寬。在視頻壓縮算法一定的情況下，一般說，H.264編碼D1(720×576)畫質的碼流為2M左右，那么以1080P計算，碼流約是D1的5倍。因此，H.264編碼的一個1080P高清畫面所用帶寬約為10M，與D1畫質的MPEG2相當。由此可以看出，對于“高清”，網絡傳輸并沒有特別的要求。不過有一點必須指出，目前的互聯(lián)網是不能夠承載高清畫質的，必須是專網甚至光纖。相比模擬傳輸，網絡傳輸高清視頻具有得天獨厚的優(yōu)勢。

　　由于高清視頻在廣域網上傳輸存在限制，加強帶寬建設是解決傳輸高清和網絡帶寬問題的必然途徑。由于高清占用了更高的網絡帶寬，在組建高清系統(tǒng)特別是大路數(shù)高清系統(tǒng)時對于網絡帶寬的使用則要精心設計。例如，100M以太網，實際上同時只能承載5~6路高清圖像(考慮到以太網的碰撞偵聽特性)。如果同一視頻源有多個用戶訪問，占用的帶寬會更大。因此對于系統(tǒng)設計、組播、轉發(fā)等技術的使用就顯得尤為重要。

　　隨著網絡技術迅猛發(fā)展，目前各種寬帶網絡層出不窮，除了企業(yè)自建的光纖專網達到千兆帶寬，局域網也逐漸朝1000M、10000M方向發(fā)展。同時，各大運營商也在大力發(fā)展EPON、GPON光網，使得帶寬達到Gbit以上。這些都將高清在網絡中得到淋漓盡致的發(fā)揮。

　　圖像壓縮格式直接決定了對傳輸網絡、錄像存儲、后端處理的要求，也在很大程度上影響著圖像品質。通過改進視頻壓縮算法來提高傳輸效率已成為一種需要。H.264是目前獲得最高壓縮比的壓縮算法，高清視頻監(jiān)控目前主要使用到H.264 Baseline Profile層面。此外，高清網絡攝像機還采用JPEG、MPEG-4圖像壓縮方式，但二者對連續(xù)圖像壓縮占用帶寬較大。為適應各種不同的應用需求和網絡環(huán)境，市面上主流廠家的高端網絡攝像機都會同時具備二、三種編碼能力，如將采用H.264視頻壓縮格式、高碼流的實時圖像傳至本地存儲服務器進行錄像，同時將較低碼流的H.264視頻壓縮格式的D1圖像傳向遠端給客戶進行實時的監(jiān)看，另外還可以在報警時傳輸百萬像素的JPEG圖像，便于事后進行放大確認，尋找可疑對象等。

[nextpage]　　存儲

　　支持高清視頻的效果大多是以服務端大數(shù)據流為代價，因此需要有足夠的存儲空間用于錄像存儲。選擇什么樣的存儲系統(tǒng)和方案將直接影響視頻讀寫速度。蘇州科達科技有限公司NVR產品線總經理周圣強表示：“高清監(jiān)控存儲一般有兩種方法，一種是小集中大匯聚，即前端分散式本地存儲，如IP SAN構架方式;另一種是在大型項目里，高清視頻通過管理平臺+存儲服務器實現(xiàn)存儲，其存儲服務器通常是存儲陣列?！?/P>

　　目前，安防系統(tǒng)中常用的存儲方式有DAS直連、NAS網絡硬盤和IP SAN等構架，其中IP SAN方式采用IP構架的以太網傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分攤應用成本，是目前大中型集中監(jiān)控存儲主要采用的技術之一。艾普視達范清華表示：“這些存儲方式都是IT行業(yè)非常成熟的技術，存儲介質也多半是采用IT上通用的數(shù)據硬盤，容量一般是TB級以上(按每路每小時數(shù)據量1G計算，1TB的數(shù)據硬盤大約可存儲720P的視頻圖像1000小時或者1000路攝像機同時錄像1個小時的數(shù)據)，現(xiàn)在2TB的數(shù)據硬盤也逐漸走入人們的視線?！彪S著具體高清監(jiān)控項目規(guī)模的不斷擴大，大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級海量存儲解決方案將得到普遍應用。

　　TCL產品中心開發(fā)部部長伍華表示：“高清的大容量需要有大型存儲，而回放是否能支撐這么大的信息量也是問題”。同時，存儲的高清視頻的安全性要求也很高。創(chuàng)新科存儲技術有限公司技術中心副總經理馮凱則解釋道：“存儲的視頻錄像能否回放取決于幾個方面。一是存儲設備是否具有足夠的混合讀寫性能，保證存儲可在大量高清視頻寫入的同時滿足多路視頻的回放?；旌献x寫性能混合性能不足，不僅有可能影響正常的視頻寫入和回放，嚴重地還有可能造成后續(xù)視頻完全無法寫入。二是存儲系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。先進的RAID技術高可靠的企業(yè)級磁盤可有效降低因為磁盤損壞而造成數(shù)據丟失的可能性，保證高清視頻實時可用。三是數(shù)據備份。重要場所的圖像或普通場所的某時段重要圖像往往需要有備份，以確保在一段時間內該視頻隨時可用。一般可在視頻采集時同時保存到多臺存儲，或先保存單個文件，之后再復制到另一臺存儲等方式來實現(xiàn)。對重要視頻文件的多重保存或備份是設計高清監(jiān)控系統(tǒng)時必須考慮的問題。四是平臺軟件媒體管理系統(tǒng)的有效性，主要是媒體管理系統(tǒng)后臺的數(shù)據庫結構設計。能否通過關鍵字，快速、準確、有效地檢索到目標視頻是媒體管理系統(tǒng)的重要指標，否則高清視頻即使保存下來，也有可能無法檢索到、無法用于圖像調用和圖像分析，那么圖像存儲就變得沒有意義?！?/P>

　　此外，智能分析和數(shù)據挖掘功能也在存儲系統(tǒng)中充分體現(xiàn)其應用價值。創(chuàng)新科馮凱認為：“關于智能分析應用，主要以平臺軟件形式出現(xiàn)。前端出現(xiàn)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能分析應用，對存儲容量的要求也相應會高，如存儲時間將會更久。以‘平安城市'項目為例，存儲時間可由3個月或半年擴展到一年，加上前端監(jiān)控點位的后期擴展，其需要的存儲容量則更大。”若加裝智能分析模塊與時間、報警觸發(fā)存儲相結合，視頻存儲所需要的空間將大大減少。iOmniscient總經理李麗珍也表示：“目前高清監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題之一是較多的無用視頻信息也被存儲、傳輸，既浪費了存儲空間，又增加了帶寬壓力，而采用智能分析后，對于這些無用視頻則可采用低碼流方式進行壓縮或存儲，以節(jié)省存儲空間和減少帶寬壓力?！贬槍?shù)據挖掘功能，創(chuàng)新科馮凱認為：“目前，存儲系統(tǒng)主要用于調查或查詢使用，增加數(shù)據分析或挖掘功能將極大地提升存儲系統(tǒng)的價值。如在‘平安城市'項目中，追蹤某輛車半年內在一個城市的運動軌跡，通過存儲系統(tǒng)中的信息則可實現(xiàn)追蹤需求?！绷硗?，在一些重要場合(如機場、海關)的出入口，也可將高清攝像機抓拍的人臉或車牌視頻與后臺存儲數(shù)據庫中黑名單進行對比，判斷是否為犯罪嫌疑人或違法車輛等，若是與黑名單信息相吻合則進行報警并聯(lián)動配套系統(tǒng)。

[nextpage]　　管理平臺

　　高清監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)一方面帶來一系列的優(yōu)點，但也給存儲、解碼等方面帶來巨大壓力的同時，間接給管理平臺帶來巨大的挑戰(zhàn)?；诟咔鍛玫墓芾砥脚_，主要體現(xiàn)在強大的數(shù)據處理能力及技術優(yōu)化等方面。

　　廣州睿捷網絡科技有限公司產品顧問周泉表示：“高清系統(tǒng)的數(shù)據量大，對平臺而言，則需要研發(fā)智能的存儲及便捷的數(shù)據搜索方式，例如抽幀存儲、動態(tài)偵測存儲、標簽搜索、事件搜索、切片查看、檔案管理等等。其次是平臺需要兼容子碼流(如兼容標清和高清碼流)，兼容子碼流既不會影響高清，即‘一臺設備可以替代多臺設備'，也不會導致流量過大。對于一些不支持雙碼流或多碼流技術的前端高清攝像機，其后端平臺也應能通過軟件設置兼容多種碼流以滿足用戶的需求等。”

　　技術優(yōu)化是充分利用高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要途徑。在廣電行業(yè)擁有成熟的方案及豐富經驗的索貝數(shù)碼科技股份有限公司，將廣電高清技術移植到安防行業(yè)，再從安防監(jiān)控的實際應用出發(fā)做針對性的應用優(yōu)化。索貝的核心思路是在軟件的基礎上，在匹配的高清硬件設備成本偏高等現(xiàn)有環(huán)境下，對系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)技術做優(yōu)化。在編解碼環(huán)節(jié)上，索貝采用在視音頻處理技術上的“黑箱子”技術，支持了它這種來自底層技術的細節(jié)處理能力。例如對圖像、車牌、人、運動物體等細節(jié)，可以按對象不同分成不同的編碼技術，以此來保證目標對象的畫質。此外，索貝還在其它環(huán)節(jié)上做了功夫，如在前端攝像機源頭上，如果攝像機無法良好地處理圖像，索貝會用一些特殊技術來處理;在存儲環(huán)節(jié)，平臺中心端(包括顯示端)，相關的廣電級連接口，上電視墻等技術，都會有一些特殊的處理技術。

　　顯示

　　高清效果必須使用優(yōu)秀的顯示設備才能表現(xiàn)出來。后端的顯示設備一般有CRT、LCD、PDP三種。而高清顯示效果必須要使用大尺寸顯示器才能表現(xiàn)出來，現(xiàn)在有采用拼接墻技術，比如在軌道交通、“平安城市”等大型指揮中心，大都使用拼接大屏。目前拼接屏中DLP最成熟，但LCD拼接墻也正在逐漸搶占市場，從清晰度來說，LCD完全可以滿足1080p的使用要求。其中，某些廠家如TCL推出的基于DID技術的LCD液晶顯示屏具備超輕薄、低功耗、高對比度、無閃爍、低成本等優(yōu)點，滿足高清視頻顯示需求。此外還有新的顯示技術(如OLED高清屏)等都已將高清晰指標放在最重要的位置，而各類顯示屏也都將16：9寬屏成為高清產品的定型規(guī)格。

　　TCL的伍華也表示：“未來顯示技術朝多種格式和多種接口方式的多方向發(fā)展?！笨紤]到系統(tǒng)的兼容性，接口豐富已成為高清顯示設備的一種需求。如兼具有接收CVBS信號的BNC接口、色差分量接口YPbPr、VGA接口、DVI接口、HDMI接口等種類。

　　譬如，DVI接口的傳輸完全采用了數(shù)字格式，保證了視頻源到顯示終端傳輸過程中信息的完整性，可以得到更快捷的傳輸速度以及更清晰的影像。再如HDMI接口，避免了DVI接口面積過大、不能傳輸音頻等缺點，雖然HDMI最高傳輸速度小于DVI(DVI可達8Gbps，HDMI為5Gbps，最高畫質的HDTV信號傳輸需要2Gbps)，但其支持八聲道或單聲道的數(shù)碼音頻傳輸，無需單獨使用音頻連接線。同時其連接線的長度也可以達到20多米(DVI線在8米以上就會影響畫質)。與DVI接口相比，HDMI不僅擁有更高帶寬和更高分辨力等特性，還能集視頻傳輸和音頻傳輸于一身，大大簡化了線纜的連接。