隨著21世紀(jì)信息時(shí)代到來，網(wǎng)絡(luò)、微電子、光電、通訊等高新技術(shù)行業(yè)快速發(fā)展，并帶動(dòng)全球信息產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展。安防行業(yè)作為一個(gè)保證社會(huì)發(fā)展穩(wěn)定的行業(yè)則首當(dāng)其沖，在近幾年迅速發(fā)展起來，原來的模擬監(jiān)控產(chǎn)品逐步過渡到數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控產(chǎn)品，而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)也在這種情況下迅速發(fā)展起來。

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)發(fā)展歷程
    IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)誕生于上世紀(jì)90年代中期。由于那個(gè)時(shí)期全球網(wǎng)絡(luò)以窄帶為主，大型寬帶網(wǎng)絡(luò)為主的商業(yè)應(yīng)用很少，而網(wǎng)絡(luò)帶寬低，限制了視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量；編碼方式落后導(dǎo)致對(duì)帶寬需求很大，而攝像機(jī)集成編碼功能的芯片也不是很多，加上本身造價(jià)昂貴，因此市場對(duì)此需求很低。

    直到20世紀(jì)末期，隨著寬帶技術(shù)和其它相關(guān)科技的日新月異，網(wǎng)絡(luò)開始以人類想像不到的速度發(fā)展起來，從ISDN到DSL及專網(wǎng)的建設(shè)使網(wǎng)絡(luò)視頻成為新興的行業(yè)，在這個(gè)大的環(huán)境下，快速的網(wǎng)絡(luò)普及及編碼技術(shù)的推新使網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)逐步被市場的有識(shí)之士所認(rèn)可，于是更多的廠商大膽地投入到這一新興領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)在國內(nèi)還沒有網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的制造商，但在國內(nèi)市場已經(jīng)出現(xiàn)臺(tái)灣、日本、韓國品牌的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

    由于早期的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用M-JPEG的非實(shí)時(shí)壓縮方式，但無論從圖像效果，還是配套條件看，市場的需求未成氣候。步入21世紀(jì)初期后，MPEG-4的壓縮算法應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控領(lǐng)域，開始了正式的網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品市場應(yīng)用宣傳與推廣，市場逐漸開始接受并適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器與模擬攝像機(jī)配套應(yīng)用的方式。之后幾年，網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)已普遍被廣大客戶認(rèn)可，并逐步開始大規(guī)模應(yīng)用，這為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)和應(yīng)用環(huán)境。直到2004年后，在網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)日漸成熟和網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器產(chǎn)品競爭日趨激烈的階段，各主要廠商開始將網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，并逐步推出了各種型號(hào)的產(chǎn)品。截至2008年底，在全世界從幾個(gè)廠商快速發(fā)展到成百上千的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的生產(chǎn)廠商，編碼技術(shù)也已經(jīng)趨向于H.264編碼方式。由此可見，用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可取代傳統(tǒng)模擬CCTV監(jiān)控產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)已給監(jiān)控市場帶來全新的沖擊。

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與傳統(tǒng)攝像機(jī)的異同點(diǎn)
    眾所周知，傳統(tǒng)的模擬黑白攝像機(jī)主要由鏡頭、圖像傳感器、定時(shí)驅(qū)動(dòng)及同步信號(hào)產(chǎn)生、視頻信號(hào)處埋及電源等五大部分組成。如果是彩色，則要增加濾色片與色彩處理部分，而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)則要在上述的基礎(chǔ)上增加視頻和聲音編碼壓縮模塊以及網(wǎng)絡(luò)連接控制模塊及接口等。

    由于DSP芯片性能的提高和完善，而被用于攝像機(jī)中進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。因此，在模擬攝像機(jī)中，CCD傳感器所產(chǎn)生的模擬信號(hào)首先將被A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這樣視頻圖像就可以通過其內(nèi)置的DSP芯片進(jìn)行處理和完善；經(jīng)過DSP處理后的數(shù)字圖像信號(hào)接著又被重新轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，用于在同軸電纜上進(jìn)行傳輸；最后，當(dāng)該模擬信號(hào)到達(dá)后端的DVR時(shí)，又被DVR重新數(shù)字化然后存儲(chǔ)到硬盤上?？梢钥闯?，在這一過程中，圖像信號(hào)要經(jīng)過三次轉(zhuǎn)化，而每一次轉(zhuǎn)化都會(huì)造成圖像質(zhì)量不同程度的下降。

    但在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，圖像經(jīng)過數(shù)字化之后將一直保持?jǐn)?shù)字化的狀態(tài)，無需進(jìn)行多次數(shù)/?；蚰?數(shù)轉(zhuǎn)化，從而避免了圖像質(zhì)量下降的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)攝像機(jī)把圖像進(jìn)行編碼壓縮后，通過網(wǎng)絡(luò)利用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行傳輸；通過網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或鏡頭、云臺(tái)和其它外部設(shè)備進(jìn)行操作控制（參見圖1）。

    下面，首先要介紹以下幾種適用于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。[nextpage]

M-JPEG
    M-JPEG技術(shù)即運(yùn)動(dòng)靜止圖像壓縮技術(shù)，它把運(yùn)動(dòng)的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來處理，這種壓縮技術(shù)方式單獨(dú)完整地壓縮每一幀，在編輯過程中可隨機(jī)存儲(chǔ)每一幀，可進(jìn)行精確到幀的編輯。但M-JPEG只對(duì)幀內(nèi)的空間冗余進(jìn)行壓縮，不對(duì)幀間的時(shí)間冗余進(jìn)行壓縮，故壓縮效率不高。

MPEG-4
    所謂MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)就是指由ISO的活動(dòng)圖像專家組制定的一系列關(guān)于音視頻信號(hào)以及多媒體信號(hào)的壓縮與解壓縮技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-4壓縮倍數(shù)為450倍（靜態(tài)圖像可達(dá)800倍），專為移動(dòng)通信設(shè)備（例如移動(dòng)電話）在英特網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸音/視頻訊號(hào)而制定的最新MPEG標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-4和MPEG以往的版本相比，最大的不同之處在于MPEG-4使用「圖層」（layer）方式，能夠智能化選擇影像的不同之處，在壓縮下個(gè)別編輯畫面，使圖文件容量大幅縮減，而加速音/視頻的傳輸。

H.264
    H.264是ITU-T的VCEG和ISO/IEC的MPEG的聯(lián)合視頻組開發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第十部分。在相同的重建圖像質(zhì)量下，H.264能夠比H.263節(jié)約50%左右的碼率，比目前根據(jù)MPEG-4實(shí)現(xiàn)的視頻格式在性能方面提高33%左右。

    由此可見，H.264在圖像壓縮方面最節(jié)省帶寬，詳細(xì)分析參見圖2。

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)優(yōu)勢(shì)
高清晰的圖像質(zhì)量
    近年來，高分辨率電腦顯示器和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)不斷出現(xiàn)，最終用戶也開始要求將圖像分辨率提高到百萬像素的級(jí)別，視頻監(jiān)視應(yīng)用的最終用戶同樣也開始提出類似的要求?，F(xiàn)階段，模擬黑白監(jiān)控?cái)z像機(jī)高解的是752×582，能達(dá)到的電視線一般最多為564TVL，而現(xiàn)在一般的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都能到4CIF，即704×576的分辨率，換算成像素也就40多萬。但是隨著百萬像素高清的概念，主流廠商陸續(xù)推出100萬像素、200萬像素甚至300萬像素的效果（如圖3所示）。

集成存儲(chǔ)卡和音頻
    網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不僅擁有模擬攝像機(jī)圖像采集功能，相比模擬攝像機(jī)加編碼器和平臺(tái)的方式，它的優(yōu)勢(shì)本身已經(jīng)是一個(gè)前端處理系統(tǒng)，如VOIP、報(bào)警、232/485串行設(shè)備的接入等等，除此以外，還可以將移動(dòng)偵測(cè)、視頻丟失、存儲(chǔ)異常等報(bào)警信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給后端。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可內(nèi)嵌存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用的是SD或其他的存儲(chǔ)卡，存儲(chǔ)卡可作為網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)圖像的暫存設(shè)備，等網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常，再將視頻進(jìn)行上傳，可有效地保證視頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。存儲(chǔ)卡的另外一個(gè)用處是將重要的報(bào)警圖像進(jìn)行本地?cái)z像機(jī)存儲(chǔ)，同時(shí)上傳后端，這樣不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的不可靠傳輸導(dǎo)致視頻數(shù)據(jù)的缺失。另外，可以集成雙向音頻功能，即內(nèi)置MIC和揚(yáng)聲器的輸出。比如在停車場監(jiān)控中，如保安在監(jiān)控中心發(fā)出警告指令使違法人員遠(yuǎn)離車輛；再如在醫(yī)院應(yīng)用，重點(diǎn)病房安裝監(jiān)控保證醫(yī)生和護(hù)士24小時(shí)了解病人的狀況。那么，病人在病房通過攝像機(jī)的MIC和揚(yáng)聲器可以實(shí)時(shí)和醫(yī)生進(jìn)行溝通?，F(xiàn)在的應(yīng)用以單工和半雙工為主（詳見圖4）。[nextpage]

支持PoE功能
    PoE（Power Over Ethernet）以太網(wǎng)供電這項(xiàng)創(chuàng)新的技術(shù)，是用一條通過以太網(wǎng)電纜同時(shí)傳輸以太網(wǎng)信號(hào)和直流電源，它將電源和數(shù)據(jù)集成在同一有線系統(tǒng)當(dāng)中，在確?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時(shí)，保證了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作。PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、PoE功能連接
·施工上安裝簡單，只需要布置一根雙絞線，不需要敷設(shè)電源線，可以省去昂貴的電源線，省去敷設(shè)電源線的工作量。布置點(diǎn)位相對(duì)比較自由，不用考慮電源取電的難題，只要網(wǎng)絡(luò)線可以到達(dá)的地方都可以安裝，減少安裝過程中考慮的因素（如圖5）；
·PoE供電時(shí)不用單獨(dú)敷設(shè)220V的電源，減少信號(hào)的干擾導(dǎo)致圖像不清晰、衰減大的因素；
·采用集中供電方式，只需要對(duì)交換機(jī)進(jìn)行集中供電，供電的范圍比較集中，容易管理，成本較低；
·通過PoE供電，前端沒有強(qiáng)電，系統(tǒng)的安全性好，不會(huì)因?yàn)殡娫磫栴}發(fā)生事故，尤其在安全性要求高的場所，優(yōu)勢(shì)更加明顯。PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)增加網(wǎng)絡(luò)防雷模塊就可以保證前端設(shè)備在雷雨天氣的安全，網(wǎng)絡(luò)線不超過100米，不容易形成感應(yīng)電勢(shì)擊壞攝像機(jī)的電子元器件。

2、支持無線功能
    網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不僅具備PoE功能可節(jié)省布線的成本和難度，有些廠家已經(jīng)在攝像機(jī)內(nèi)部增加無線網(wǎng)卡模塊或提供無線網(wǎng)卡的插槽，支持無線功能的攝像機(jī)可以接入無線AP實(shí)現(xiàn)采集前端視頻信息到后端的目的?，F(xiàn)在支持無線傳輸?shù)募夹g(shù)有很多，WIFI、MESH、WIMAX等等，現(xiàn)在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸距離可達(dá)到幾十公里以上（如圖6），可以滿足一些監(jiān)控的需求，但是要想使無線監(jiān)控今后成為主流，還需一段時(shí)間，取決于無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

[nextpage] 3、安全通信
    模擬攝像機(jī)使用同軸電纜傳輸視頻信息，其中沒有任何加密和認(rèn)證機(jī)制。在這種情況下，只要能夠知道視頻電纜的位置，任何人都可以通過搭線的手段來觀看其中傳輸?shù)囊曨l畫面。更糟的是，心懷不軌的人還可以來個(gè)移花接木，將某個(gè)重要的視頻監(jiān)視信號(hào)切換到其它的信號(hào)源，使用戶的視頻監(jiān)控系統(tǒng)徹底失效（如同電影中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的場景一樣）。但是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)來講，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以對(duì)采集到的視頻信號(hào)首先進(jìn)行加密，然后再通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，從而可以確保視頻信息無法被非數(shù)字證書對(duì)連接請(qǐng)求進(jìn)行認(rèn)證，確保只有特定的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)才能夠接入系統(tǒng)，從而有效避免了欺詐行為授權(quán)人員獲取或者篡改。系統(tǒng)可以通過使用高安全性的，如網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還可以在視頻數(shù)據(jù)中加入“水印”信息，“水印”信息可包括圖像摘要、時(shí)間、地點(diǎn)、日期、用戶信息、報(bào)警信息等等，從而在安全事件發(fā)生之后可以確保系統(tǒng)保存了有效的證據(jù)。

4、前端智能化
    智能監(jiān)控系統(tǒng)中的許多技術(shù)適合在前端實(shí)現(xiàn)，如車牌識(shí)別、人臉檢測(cè)、行為分析、目標(biāo)跟蹤等。智能分析技術(shù)的日益成熟使得智能技術(shù)逐步產(chǎn)品化，同時(shí)也逐步走入實(shí)用階段。當(dāng)前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，有太多的視頻數(shù)據(jù)被錄制和存儲(chǔ)下來，但是這些數(shù)據(jù)中大多都是一些無關(guān)緊要的畫面，重要事件的信息往往被淹沒在海量的錄像資料當(dāng)中，從而給事件的分析和處理工作帶來很大的難度，同時(shí)也浪費(fèi)了寶貴的存儲(chǔ)資源。而具有智能的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以解決這樣的困境：基于計(jì)算能力上的局限，集中式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)大量視頻信息的實(shí)時(shí)分析工作。而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)擁有專用的、高度集成化的硬件設(shè)備，其自身可實(shí)現(xiàn)高級(jí)視頻分析算法，這一特性大大降低了對(duì)后端設(shè)備的性能要求，從而使用戶可以構(gòu)建出超大規(guī)模的智能視頻系統(tǒng)。一些高級(jí)智能視頻分析算法（如車牌號(hào)碼識(shí)別、人數(shù)統(tǒng)計(jì)等等）也可以集成到網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)當(dāng)中。通過使用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可以做到將系統(tǒng)的智能集成到視頻監(jiān)控的前端設(shè)備當(dāng)中，能夠使用戶獲得一個(gè)比傳統(tǒng)的DVR或其他集中式的系統(tǒng)更加有效和功能強(qiáng)大的視頻監(jiān)控解決方案。所以網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將是一個(gè)承載智能技術(shù)的理想平臺(tái)。

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)發(fā)展趨勢(shì)
1、百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品類型增加
    現(xiàn)階段，百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)以槍機(jī)和半球?yàn)橹?，但隨著技術(shù)的成熟和用戶需求的日益明確化，網(wǎng)絡(luò)百萬攝像機(jī)也將會(huì)衍生出網(wǎng)絡(luò)高清球型攝像機(jī)。至于在偏遠(yuǎn)或不便于搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，要想實(shí)現(xiàn)高清的效果，將通過無線網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，以解決終端接入問題。

2、算法的改進(jìn)
    網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的核心技術(shù)是其視頻編碼壓縮技術(shù)。目前網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)主要包括通用DSP芯片技術(shù)和ASIC芯片技術(shù)兩大實(shí)現(xiàn)方案。由于國內(nèi)用戶對(duì)帶寬和幀率要求比較敏感，要求在低帶寬下依然滿足25幀的傳輸速率，因此MPEG-4算法尤其H.264算法在國內(nèi)大有市場。H.264算法的壓縮比是MPEG-2的2-3倍，是MPEG-4的1.5-2倍。因此在H.264算法的優(yōu)化上各廠家都有很大的提升空間來滿足客戶對(duì)帶寬占用的需求。另外，百萬像素?cái)z像機(jī)應(yīng)用H.264編碼方式是今后發(fā)展的方向，但是現(xiàn)在的情況是各家算法不同，壓縮的質(zhì)量和效果也不同，更重要的是現(xiàn)在支持1920×1080P的分辨率攝像機(jī)已經(jīng)問世，但是同時(shí)支持25ips的廠家?guī)缀鯖]有，現(xiàn)在能夠做到720P@25ips已經(jīng)不錯(cuò)了，因此這也是今后發(fā)展的潮流。

3、加入智能算法使之成為智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)
    因智能化是數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的必然趨勢(shì)，這樣才能做到事前預(yù)警，真正保安全。而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將是一個(gè)承載智能技術(shù)的理想平臺(tái)，尤其加入人與物異常等的智能算法軟件，將是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)成為智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的重要發(fā)展方向。

4、配合3G技術(shù)
    現(xiàn)在3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在中國逐漸發(fā)展開來，3G服務(wù)已經(jīng)應(yīng)用在家用的電腦上網(wǎng)以及3G視頻通話，但是這種業(yè)務(wù)今后是否適合于監(jiān)控領(lǐng)域還有待驗(yàn)證，現(xiàn)在部分國內(nèi)廠商已經(jīng)做出一些3G監(jiān)控的構(gòu)思，設(shè)想一下，集成3G功能的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在傳輸帶寬上比傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)有更大優(yōu)勢(shì)，這樣無線遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控問題也就迎刃而解。

結(jié)語
    網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)的日益完善并深入人心，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基本完成，平安城市如火如荼開展，更加說明網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的潛在市場。2008年北京奧運(yùn)會(huì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控項(xiàng)目的成功實(shí)施，2010年上海世博會(huì)將會(huì)是一個(gè)全新數(shù)字化建設(shè)舞臺(tái)，中國這個(gè)世界人口最多的國家將營造一個(gè)史無前例的監(jiān)控市場，而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)作為第三代網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的新寵將走在風(fēng)口浪尖，尤其智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的市場需求，將會(huì)獲得長足的發(fā)展。（本文作者王旭現(xiàn)任PELCO中國區(qū)銷售總監(jiān)）