北京奧運(yùn)會是舉世矚目的世界盛會，奧運(yùn)會的開閉幕式非常重要，一旦遇到恐怖主義的襲擊將不堪設(shè)想，因此，安防監(jiān)控成為最有力的保障。本文則主要介紹了奧運(yùn)會的開閉幕式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用方案，僅供讀者參考。

項(xiàng)目簡述
    北京奧運(yùn)會開幕式無與倫比的表演震撼了全世界。作為北京奧運(yùn)會、殘奧會開閉幕式排列與演出的重要技術(shù)支持手段之一，本文所述的視頻監(jiān)控系統(tǒng)為奧運(yùn)會開閉幕式演出的圓滿成功發(fā)揮了重要作用，有力地保障了整個演出流程的順利進(jìn)行。

    北京奧運(yùn)會開閉幕式視頻監(jiān)控系統(tǒng)是專為北京奧運(yùn)會、殘奧會開閉幕式工作團(tuán)隊(duì)服務(wù)的監(jiān)控系統(tǒng)，用于對奧運(yùn)會開閉幕式工作相關(guān)的演出排列活動、演職員行進(jìn)路線、專業(yè)設(shè)備安裝位置等重要區(qū)域和過程進(jìn)行察看、監(jiān)視，為開閉幕式導(dǎo)演、指揮員、設(shè)備操控人員，以及技術(shù)保駕人員提供恰當(dāng)?shù)?、?shí)時的、可以事后檢索回放的畫面顯示。同時結(jié)合開閉幕式指揮信息、語音調(diào)度等其他技術(shù)系統(tǒng)，共同完成開閉幕式的指揮調(diào)度、技術(shù)保駕、應(yīng)急處置等任務(wù)，進(jìn)而確保其演出、排列活動的順利進(jìn)行。

    該系統(tǒng)建設(shè)地點(diǎn)在國家體育場（鳥巢），監(jiān)控范圍覆蓋鳥巢的各個區(qū)域，包括地面地坑、上空維亞、膜內(nèi)膜外、火炬塔、環(huán)形通道及入口、以及國家體育場部分周邊區(qū)域等。整個系統(tǒng)需在前端布點(diǎn)上做到精密細(xì)致，布局合理，恰到好處，既可以看到大型排列場面，又可以看清局部工作細(xì)節(jié)。本案監(jiān)控地點(diǎn)則包括了導(dǎo)演、播音、燈光、地坑、上空、火炬、焰火和指揮監(jiān)控等在內(nèi)的十二個設(shè)備控制或演出調(diào)度室，這些房間部分相對集中，部分比較分散。其中監(jiān)控中心設(shè)立于指揮監(jiān)控設(shè)備室，要求能監(jiān)控和管理所有的視頻圖像。

設(shè)計(jì)思路
    奧運(yùn)會開閉幕式舉世矚目，設(shè)計(jì)良好的視頻監(jiān)控系統(tǒng)定能大大有益其成功舉辦。建立一套實(shí)用、合理、先進(jìn)、又相對經(jīng)濟(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)來達(dá)到整體設(shè)計(jì)要求，從而將效率、安全、資源便捷地帶給開閉幕式工作團(tuán)隊(duì)。

    該視頻監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般的小區(qū)、道路或大樓的安保監(jiān)控系統(tǒng)，其使用對象、功能作用及安裝環(huán)境等等都有其特殊的屬性和要求。藝術(shù)家對圖像質(zhì)量，包括清晰度、實(shí)時性在內(nèi)，要求很高，對全景、對光影都有很強(qiáng)的關(guān)切；設(shè)備專家注重對設(shè)備位移狀態(tài)、安全狀況的監(jiān)視，同時也希望能看見其業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安裝和調(diào)試過程；指揮員可能更關(guān)注開閉幕式工作人員在幕后的工作情況，比如演職員、運(yùn)動員密集的區(qū)域。該系統(tǒng)監(jiān)控范圍遍及地下、地面、上空，存在多個監(jiān)控中心，其周圍充滿著各種各樣的強(qiáng)弱電設(shè)施，電磁環(huán)境也異常復(fù)雜，從而提出了更高的抗干擾要求，既要有較強(qiáng)的本體抗干擾能力，又要有屏蔽或避免干擾其他系統(tǒng)的手段。

    鑒于視頻監(jiān)控系統(tǒng)在奧運(yùn)會開閉幕式擔(dān)負(fù)的重要職責(zé)，我們認(rèn)為本案應(yīng)超出傳統(tǒng)概念上的安防監(jiān)控系統(tǒng)，對系統(tǒng)的某些指標(biāo)提出更高的要求。這主要體現(xiàn)在：

·本案在系統(tǒng)級別應(yīng)能支持高清圖像；
·具有很高的圖像實(shí)時性，時延應(yīng)小于0.1秒；
·支持夜視或光線較暗的場合；
·很強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)穩(wěn)定性好；
·強(qiáng)大的權(quán)限控制手段；
·靈活方便的視頻檢索、備份和管理能力。[nextpage]

    基于上述，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時結(jié)合了模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)的共同特點(diǎn)，發(fā)揮各自優(yōu)勢，并互補(bǔ)各自缺陷。本案主要設(shè)備諸如圖像采集、圖像切換采用傳統(tǒng)的視頻切換矩陣、模擬攝像機(jī)，在傳輸、存儲、顯示設(shè)備采用數(shù)字光端機(jī)、硬盤錄像機(jī)和高分辨率液晶監(jiān)視器的方式實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)核心功能。模擬攝像機(jī)、視頻切換矩陣系統(tǒng)能從根本上確保圖像清晰度和實(shí)時性，同時在核心設(shè)備采用成熟的技術(shù)也是提高系統(tǒng)可靠性的重要手段；數(shù)字光端機(jī)保障圖像傳輸不會有衰減、提高系統(tǒng)的抗干擾性，支持高清壓縮算法的數(shù)字硬盤錄像機(jī)便于資料存儲、檢索和管理；高分辨率液晶監(jiān)視器既能支持模擬的視頻信號，也能支持計(jì)算機(jī)數(shù)字信號，擴(kuò)大了設(shè)備的使用范圍。

    中央監(jiān)控室配置：系統(tǒng)大部分功能的完成、功能設(shè)置及功能實(shí)現(xiàn)都通過中央監(jiān)控室配置來完成。以往系統(tǒng)圖像進(jìn)行矩陣主機(jī)處理后輸出到監(jiān)視器中，通過矩陣控制前端攝像機(jī)及切換攝像在監(jiān)視器中的顯示，矩陣無法做到對圖像的錄像功能。若要同一監(jiān)視器分割顯示多路圖像或?qū)D像進(jìn)行錄像，需增加其他設(shè)備，以前一般大型系統(tǒng)均采用這種方式。目前市場上出現(xiàn)了數(shù)字IP視頻管理控制系統(tǒng)，這樣的監(jiān)控系統(tǒng)擺脫了對視頻切換矩陣的依賴，極大地擴(kuò)展了系統(tǒng)的靈活性和地域性。但比較傳統(tǒng)的模擬圖像切換矩陣系統(tǒng)，目前該類系統(tǒng)的實(shí)時性能方面大打折扣，滿足不了本案的要求。

    二十一世紀(jì)，伴隨著數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化為代表的信息技術(shù)革命的滾滾浪潮，數(shù)字硬盤錄像機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，硬盤錄像機(jī)結(jié)合畫面分割器和長延時錄像機(jī)共同特性，在錄像及畫面顯示中都有新的突破。該設(shè)備彌補(bǔ)了矩陣系統(tǒng)的不足，也滿足了視頻資料的數(shù)字式管理要求。

    中介傳輸是整個系統(tǒng)非常重要的部分，其信號傳輸?shù)馁|(zhì)量直接影響到圖像的質(zhì)量。因此，傳輸設(shè)備的選擇尤顯重要。本案選用的數(shù)字光端機(jī)，采用先進(jìn)的數(shù)字編碼方式，可有效消除重影、抖動和通道間的串?dāng)_，從而達(dá)到更高的視頻傳輸品質(zhì)。同時在鳥巢這樣大型的公共體育設(shè)施中，像本案這樣的臨時系統(tǒng)受路由緣故，線纜敷設(shè)長度往往也超出了信號有效傳輸?shù)氖芟蘧嚯x，選擇數(shù)字光端機(jī)既避免了敷線過多，又避免了信號相互干擾。數(shù)字光端機(jī)無需進(jìn)行電氣或光學(xué)調(diào)節(jié)，安裝也極為簡便，同時每個通道的載波探測、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接收狀態(tài)均有LED指示，可監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。非但如此，數(shù)字光端機(jī)還可以提供傳輸云臺控制信號的通道，以及像以太網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)通道，為系統(tǒng)擴(kuò)展、集成提供了方便。

    前端攝像機(jī)雖使用簡單，但在本系統(tǒng)的使用中處于非常獨(dú)特的地位，關(guān)系到本案的成功與否。在綜合各類用戶要求的基礎(chǔ)上，考慮使用成本，本案采用高清攝像機(jī)、高速快球、紅外攝像機(jī)、以及低照度半球等模擬攝像機(jī)來構(gòu)成系統(tǒng)的前端系統(tǒng)。

系統(tǒng)說明
    本系統(tǒng)設(shè)有122臺攝像機(jī)，93塊液晶監(jiān)視器/電視機(jī)。部分遠(yuǎn)端攝像機(jī)信號采用光纜方式傳輸。各個監(jiān)控點(diǎn)的圖像實(shí)時傳送到中央監(jiān)控室、本地分控室或遠(yuǎn)程分控室。中央監(jiān)控室和遠(yuǎn)程分控室均配有切換矩陣、控制鍵盤、硬盤錄像機(jī)、監(jiān)視墻，具有對視頻圖像的切換、云臺操縱控制以及對視頻圖像的管理操作等功能。連接到遠(yuǎn)程分控室的視頻圖像在受控狀態(tài)下實(shí)時傳送到中央監(jiān)控室。本地分控室配有鍵盤和監(jiān)視墻，具有對視頻圖像的切換、云臺操縱控制功能。其中只有中央監(jiān)控室的鍵盤能對所有圖像具有操縱控制權(quán)。

    本案視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)組成。其主要設(shè)備構(gòu)成包括攝像機(jī)、切換矩陣、控制鍵盤、硬盤錄像機(jī)、數(shù)字光端機(jī)和液晶監(jiān)視器等（見圖1）。

[nextpage]

前端系統(tǒng)
    根據(jù)應(yīng)用范圍和現(xiàn)場實(shí)際情況，本系統(tǒng)選用了高清攝像機(jī)、高速快球、紅外攝像機(jī)、以及低照度半球等。高清攝像機(jī)主要用于國家體育場場內(nèi)監(jiān)視，為總導(dǎo)演、燈光導(dǎo)演等提供高清無時延的視頻播放，這些攝像機(jī)既能提供全景攝像，又能提供局部細(xì)節(jié)，但方位固定。高速快球內(nèi)置攝像機(jī)變焦鏡頭云臺解碼器為一體，不僅外觀優(yōu)美，而且在安裝及使用上很方便，適合本案中用戶對視頻圖像的可操縱性、實(shí)時性需求，其查看距離、方位等可快速調(diào)節(jié)。紅外攝像機(jī)主要用來監(jiān)控設(shè)備，特別是夜晚等光照度很小的情況下設(shè)備的狀態(tài)。半球攝像機(jī)使用簡單，用于室內(nèi)安裝。部分?jǐn)z像機(jī)帶有室外防護(hù)護(hù)罩。

    高速快球：35X室外高速球機(jī)。具有35倍光學(xué)變焦，12倍數(shù)碼變焦。水平分辨率達(dá)到540線，120倍寬動態(tài)范圍，256個預(yù)置位，最低照度達(dá)0.02LUX。具有晝/夜轉(zhuǎn)換、自動聚焦功能，內(nèi)置散熱片及浪涌防雷保護(hù)。

傳輸系統(tǒng)
    考慮到該系統(tǒng)的重要性，同時也因?yàn)榘惭b區(qū)域電磁環(huán)境的復(fù)雜多變，原則上視頻圖像傳輸距離在400米以上一律采用光纜進(jìn)行傳送，在400米以下的距離采用同軸電纜SYV-75-7或者SYV-75-5，通過控制電纜RVVP2*1.5來傳輸對前端的控制信號。本系統(tǒng)前端連接到中央監(jiān)控室的大部分點(diǎn)位采用光纖進(jìn)行傳輸，連接到遠(yuǎn)程分控室的點(diǎn)位因距離近，采用同軸電纜進(jìn)行傳輸。本系統(tǒng)數(shù)字光端機(jī)采用視頻8位非壓縮編碼、高分辨率視頻信號、支持PAL等制式攝像機(jī)、透明的數(shù)據(jù)通道支持的云臺控制數(shù)據(jù)接口：RS-485，支持視頻無損耗再生中繼，平均無故障時間(MTBF)大于100000小時，多模傳送大于2km，墻面安裝、機(jī)架安裝或機(jī)箱配置型號可選?？刂菩盘柧€也通過光纜傳送。部分光端機(jī)提供的視頻/數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì)上有冗余量。光纜全部采用8芯或4芯，部分線纜設(shè)計(jì)上有冗余量。

控制系統(tǒng)
    控制系統(tǒng)設(shè)備包括視頻鍵盤、切換矩陣、硬盤錄像機(jī)、多媒體管理主機(jī)等。系統(tǒng)的各個參數(shù)配置、權(quán)限劃分、畫面控制、視頻存儲等由其完成。按照權(quán)限大小的不同，中央監(jiān)控室擁有最高的控制操縱權(quán)限，本地分控室和遠(yuǎn)程分控室次之。中央監(jiān)控室、本地分控室位于開閉幕式總控區(qū)域，遠(yuǎn)程分控室設(shè)置于火炬塔設(shè)備控制室和地面設(shè)備控制室。遠(yuǎn)程分控室因空間小、距離遠(yuǎn)，不便于工作人員進(jìn)行現(xiàn)場管理。

    在每個監(jiān)控室都設(shè)置有視頻切換鍵盤，用戶可以利用鍵盤對圖像進(jìn)行切換和操作，當(dāng)然每個控制鍵盤的控制操縱權(quán)限是嚴(yán)格定義好的。本案對云臺的操縱有嚴(yán)格的權(quán)限劃分，避免產(chǎn)生爭搶現(xiàn)象。只有中央監(jiān)控室的主視頻鍵盤可以控制所有的圖像切換，其他視頻鍵盤僅能控制本地圖像顯示。中央監(jiān)控室、遠(yuǎn)程分控室分別設(shè)置視頻切換矩陣和硬盤錄像機(jī)。其中中央監(jiān)控室設(shè)置有一個主切換矩陣，在兩個遠(yuǎn)程分控室各設(shè)置有一個小切換矩陣，主切換矩陣通過級聯(lián)線控制小切換矩陣。

    主切換矩陣：全交叉點(diǎn)矩陣完全切換；160路輸入，64路輸出，切換時間小于16ms，可在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程觀看和控制；可對所選定的云臺遙控，進(jìn)行搖攝和俯仰攝；可對所選定的鏡頭進(jìn)行變焦、調(diào)焦，進(jìn)行手動控制；可對所選定的解碼器進(jìn)行控制；視頻矩陣控制有RS422接口、VGA口等；視頻、數(shù)據(jù)、控制信號端口備有可擴(kuò)充方案；鍵盤可以控制DVR和多畫面處理器；可對超過15個以上的鍵盤進(jìn)行互連、權(quán)限設(shè)定和控制；強(qiáng)大的宏命令功能；可提供熱切換器、備用主機(jī)。

    硬盤錄像機(jī)：采用16/8路嵌入式硬盤錄像機(jī)，H.264視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，同時支持16/8路實(shí)時錄像和1路檢索回放，可以顯示1、4、8、9、16畫面，視頻質(zhì)量六檔可調(diào)，最高清晰度可達(dá)D1級，支持網(wǎng)絡(luò)瀏覽與回放，刻錄，視頻錄像速度大于25×16幀/秒，硬盤容量達(dá)3TB，滿負(fù)荷支持4天不間斷、D1級清晰度的視頻圖像存儲。[nextpage]

    多媒體管理主機(jī)：該主機(jī)設(shè)置于中央監(jiān)控室，用于對所有硬盤錄像機(jī)進(jìn)行管理操作。該主機(jī)具備較強(qiáng)的資料備份能力，可以通過IP網(wǎng)絡(luò)連接和管理包括遠(yuǎn)程分控室在內(nèi)的所有硬盤錄像機(jī)，這樣工作人員在中央監(jiān)控室就可以對所有視頻資料進(jìn)行檢索、回放和刻盤。

顯示系統(tǒng)
    每個監(jiān)控室還有數(shù)量不等的液晶監(jiān)視器和電視機(jī)組成的電視墻，便于顯示包括前端視頻圖像以及現(xiàn)場電視直播信號?？紤]到國家體育場各監(jiān)控室寶貴的空間，本案所有顯示設(shè)備均選用體積型號較小的液晶產(chǎn)品，主要由20寸液晶監(jiān)視器和42寸液晶電視機(jī)組成。它們都支持高分辨率，既能接受AV視頻，也能接收VGA信號，這為本系統(tǒng)提供了良好的擴(kuò)展能力，比如可以接納指揮信息系統(tǒng)的信號，以及提供超高清電視的播放。

    液晶監(jiān)視器：采用了邊緣較窄，沒有音箱，直角的監(jiān)視器產(chǎn)品，便于產(chǎn)生良好的整體拼接效果。屏幕尺寸20寸，支持1600×1200以上分辨率，屏幕比率4:3，對比度700:1，亮度300cd/m2，黑白響應(yīng)時間12ms，32M色彩。

    液晶電視機(jī)：可以放大視頻畫面，并在必要時顯示電視直播。屏幕尺寸42寸，具備AV輸入輸出端口，支持1366×768以上分辨率，屏幕比率16:9，對比度1200:1，亮度800cd/m2，黑白響應(yīng)時間6ms，32M色彩，水平垂直可視角度大于178度。

系統(tǒng)主要功能
1、系統(tǒng)為奧運(yùn)會開閉幕式、殘奧會開閉幕式在國家體育場的排列、演出提供視頻服務(wù)，這種服務(wù)既可以實(shí)時性的，也可以是事后的；既有高清的現(xiàn)場排練演出視頻，也有標(biāo)清的設(shè)備狀態(tài)視頻；既能很好應(yīng)用于晚上，也能很好應(yīng)用于白天。
2、系統(tǒng)可靈活設(shè)置操作員權(quán)限，被授權(quán)的操作員具有不同的操作權(quán)限、監(jiān)控范圍、顯示內(nèi)容。操作員權(quán)限的設(shè)定依賴于其使用的鍵盤，對其操作權(quán)限所對應(yīng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行操作和圖像調(diào)用。系統(tǒng)支持分別以攝像機(jī)、操作鍵盤、監(jiān)視器為優(yōu)先的操作優(yōu)先級。
3、系統(tǒng)核心支持用戶編程，支持單個指令完成多個復(fù)雜命令的自動快速運(yùn)行，即一鍵式命令。這些指令集可以由用戶直接編程、存儲和運(yùn)行。系統(tǒng)能對視頻顯示順序進(jìn)行動態(tài)編排，不拘泥于物理輸入順序、能對視頻輸入進(jìn)行編組，用以對各組不同視頻的顯示及操作進(jìn)行組別限制。
4、系統(tǒng)根據(jù)開閉幕式等演出流程設(shè)置場景變更序列，這種切換序列可以根據(jù)流程隨時間的變化自動進(jìn)行，從而使得各個分控室的監(jiān)視墻可以根據(jù)流程自動顯示工作人員當(dāng)前最需要的畫面。系統(tǒng)范圍內(nèi)設(shè)備時鐘同步統(tǒng)一，并能與外部時鐘源保持同步。
5、系統(tǒng)采用硬盤錄像機(jī)錄像，系統(tǒng)可以定時或?qū)崟r記錄監(jiān)視目標(biāo)的圖像和數(shù)據(jù)。提供高精度的視頻畫面存儲、回放和檢索。提供靈活的畫面合成、顯示功能，便于集中觀看?？梢詡浞蒌浵褓Y料，方便批量DVD刻盤。

結(jié)語
    作為成功應(yīng)用于北京奧運(yùn)會開閉幕式的視頻監(jiān)視系統(tǒng)，我們主要是從功能上緊緊抓住用戶需求，從系統(tǒng)安裝環(huán)境切入，力求快速建立起一個穩(wěn)定、成熟、可擴(kuò)展的，用戶期待感強(qiáng)的可視化監(jiān)控系統(tǒng)。作為奧運(yùn)會歷史上第一次單獨(dú)為開閉幕式演出與儀式活動建立的一套專業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)，這是技術(shù)發(fā)展、普及的必然結(jié)果，而它的成功應(yīng)用更充分體現(xiàn)了這樣一套系統(tǒng)存在的價值和意義，也必將為今后類似奧運(yùn)會開閉幕式這樣的大型廣場表演活動提供有益的系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。