近兩年來(lái)，平安城市、金融聯(lián)網(wǎng)等大型監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)行得如火如荼。人們一方面抱怨“看不清楚”，另一方面，卻又對(duì)目前市場(chǎng)上新興的百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)憂心忡忡。那么，用戶在百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控應(yīng)用上到底耿耿于懷的是什么呢？高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀是怎么樣的呢？目前百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是否具有良好的應(yīng)用基礎(chǔ)呢？下面筆者將為您一一剖析。

高清是監(jiān)控發(fā)展的必然趨勢(shì)
    在當(dāng)前行業(yè)市場(chǎng)中，有很多企業(yè)都在宣傳百萬(wàn)像素的高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，而真正具備研發(fā)實(shí)力的只有少數(shù)幾家。百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及其配套產(chǎn)品目前還是新興產(chǎn)品，很多用戶都不清楚百萬(wàn)像素的高清到底是什么效果，他們沒(méi)有高清的概念，這也難怪用戶在百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控上存在應(yīng)用心理障礙，如：高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)會(huì)不會(huì)不穩(wěn)定、成本會(huì)不會(huì)比模擬設(shè)備高很多、帶寬投入是否要成倍增加、數(shù)據(jù)量增加存儲(chǔ)怎么解決、高清怎么顯示監(jiān)看、有什么樣的平臺(tái)來(lái)集中管理等等。

    從應(yīng)用來(lái)看，高清晰的視頻圖像可以為智能分析等應(yīng)用的可靠性創(chuàng)造必要條件，并能有效提升圖像在安防應(yīng)用中的價(jià)值。試想，如果視頻圖像都看不清楚，何談智能識(shí)別與分析呢？

    從用戶角度看，城市治安監(jiān)控、交通、機(jī)場(chǎng)、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，而建設(shè)投資成本用戶是有心理準(zhǔn)備的，用戶擔(dān)心的不是資金問(wèn)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。

    高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可提供高清晰度的圖像效果，比如基于標(biāo)準(zhǔn)H.264 Main Profile壓縮算法的720P高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)圖像清晰度可達(dá)720TVL，1080P高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)圖像清晰度可達(dá)900-1000TVL以上。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不但可提供豐富的接口，還支持視頻、音頻、報(bào)警和云鏡控制信號(hào)合并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，以及設(shè)備供電（PoE）都只需要一根網(wǎng)線，極大地方便了工程安裝和布線，擴(kuò)充及維護(hù)也很方便。

    基于上述分析，業(yè)內(nèi)普遍的共識(shí)是，高清是監(jiān)控發(fā)展的必然趨勢(shì)。

CMOS為高清監(jiān)控提供低成本的百萬(wàn)像素高清采集能力
    目前，百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)通常采用CMOS技術(shù)作為圖像傳感器。業(yè)內(nèi)有一個(gè)普遍的偏見(jiàn)認(rèn)為：CMOS技術(shù)還有其不足的地方需要改善，例如照度和信噪比處理。估且不討論CMOS和CCD的優(yōu)劣，當(dāng)業(yè)內(nèi)的部分制造商在不斷地努力提升模擬攝像機(jī)的分辨率線數(shù)到580線、600線的時(shí)候，通過(guò)編碼器或DVR壓縮后卻依然只有三、四十萬(wàn)像素左右，像素要想再往上提升難度也越來(lái)越大，這不僅是成本問(wèn)題，模擬信號(hào)通過(guò)BNC接口（CVBS）傳輸就只能達(dá)到這樣的圖像效果，因此，模擬CCD攝像機(jī)較難實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)像素級(jí)的高清監(jiān)控。

    CMOS目前畢竟在監(jiān)控上沒(méi)有大規(guī)模使用過(guò)，因此很難說(shuō)其的好壞。但是市場(chǎng)上千萬(wàn)像素級(jí)的單板相機(jī)基本上都是采用CMOS傳感器，而且逐行掃描的CMOS攝像機(jī)可以有效地避免隔行掃描攝像機(jī)圖像的運(yùn)動(dòng)模糊和撕裂等問(wèn)題，畫(huà)面更加細(xì)膩感人。比如采用1/2.5"500萬(wàn)像素逐行掃描高分辨率圖像傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)720P、1080P高清，用500萬(wàn)像素作為百萬(wàn)像素（兩百萬(wàn)像素）的信號(hào)源做后期處理，所得到的效果一定是百萬(wàn)像素源所無(wú)法媲美的。正是基于此，再配合優(yōu)質(zhì)算法和先進(jìn)的濾波技術(shù)，使其IP攝像機(jī)具有卓越的圖像畫(huà)質(zhì)。

    對(duì)于用戶關(guān)注的CMOS照度和噪點(diǎn)等問(wèn)題，一方面，隨著國(guó)際CMOS大廠的不斷改進(jìn)，CMOS的效果會(huì)越來(lái)越接近CCD，而且CMOS的價(jià)格遠(yuǎn)低于CCD；另一方面，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)研發(fā)廠商也在采用多種技術(shù)革新。比如采用廣播級(jí)圖像處理中的3A控制技術(shù)，配合自動(dòng)光圈鏡頭，分段多級(jí)自動(dòng)控制曝光、增益和白平衡，可以使圖像質(zhì)量達(dá)到廣播級(jí)的效果。此外，工程商通過(guò)點(diǎn)位選擇、外部補(bǔ)光這些技巧，可以大大減少環(huán)境對(duì)圖像效果的影響。[nextpage]

    有理由相信，未來(lái)CMOS高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)也將和CCD模擬攝像機(jī)一樣向多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)發(fā)展，如大變焦一體化、低照度、寬動(dòng)態(tài)等以適應(yīng)不同的市場(chǎng)需求。

網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的發(fā)展為百萬(wàn)像素高清傳輸提供帶寬保證
    說(shuō)到高清傳輸?shù)膸捳加?，很多用戶都喜歡以是否可在ADSL上傳輸作為重要的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，這無(wú)疑是在目前的網(wǎng)絡(luò)資源條件下最具有中國(guó)特色的。人們通常都不認(rèn)為普通ADSL的上行帶寬可以讓高清視頻發(fā)揮得淋漓盡致。可喜的是，3G/Wi-Fi等有線/無(wú)線寬帶技術(shù)的成熟和應(yīng)用使大流量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送更加方便。從另外一方面來(lái)說(shuō)，IP攝像機(jī)廠商也在努力提升壓縮率以降低碼流。比如采用標(biāo)準(zhǔn)H.264 Main Profile壓縮算法的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在相同碼率下具有比MPEG-4倍增的畫(huà)質(zhì)，在同樣的畫(huà)面質(zhì)量下，碼率僅為MPEG-4的1/2，也就是說(shuō)720P實(shí)時(shí)視頻僅需2Mbps、1080P全實(shí)時(shí)視頻僅需4Mbsp即可達(dá)到高清晰度廣播級(jí)的圖像畫(huà)質(zhì)。當(dāng)然，低碼流下能保證全實(shí)時(shí)的高清圖像畫(huà)質(zhì)是M-JPEG和MPEG-4壓縮方式無(wú)法比擬的。

    隨著高清晰IPTV、高清數(shù)字視頻監(jiān)控等多種增值多媒體服務(wù)成為運(yùn)營(yíng)商收入的重要來(lái)源，也對(duì)運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建全業(yè)務(wù)寬帶網(wǎng)絡(luò)提出新的要求。而近些年，各大運(yùn)營(yíng)商們都在大力發(fā)展EPON、GPON光網(wǎng)，這種技術(shù)能使帶寬達(dá)到Gbit以上，采用EPON構(gòu)建視頻監(jiān)控平臺(tái)，除滿足視頻監(jiān)控需求外，還符合了運(yùn)營(yíng)商們的“光進(jìn)銅退”策略?！叭蜓邸钡染W(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)正在向高清晰圖像傳輸?shù)姆较虬l(fā)展，而基于EPON的FTTH正是這一發(fā)展方向的主要基礎(chǔ)，高清在GPON或EPON網(wǎng)絡(luò)中將得到淋漓盡致地發(fā)揮。

    雖然高清視頻在ADSL廣域網(wǎng)上傳輸有些限制，但平安城市、金融聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控等項(xiàng)目通常都不會(huì)通過(guò)ADSL傳輸，很多用戶都采用自建光纖網(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100路1080P百萬(wàn)像素全實(shí)時(shí)高清攝像機(jī)（即使按每路占用資源4Mbps計(jì)算），占用總帶寬資源不到50%，如果是采用720P傳輸，帶寬還可以減少一半，所以千兆網(wǎng)是完全可以有效支持的。

    因此，在網(wǎng)絡(luò)高清項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)，可以在關(guān)鍵區(qū)域監(jiān)控點(diǎn)安裝百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)，其它監(jiān)控點(diǎn)采用基于標(biāo)準(zhǔn)H.264 Main Profile的Full D1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(kù)、重要交通路口卡口或大門(mén)、事故或案件多發(fā)地段可以配置百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)，這樣關(guān)鍵通道、重點(diǎn)場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)事態(tài)都有高清圖像可調(diào)取。采用百萬(wàn)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。

    另外，主流廠商的百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都支持雙碼流技術(shù)，如支持720P+Full D1全實(shí)時(shí)雙碼流，從而在本地可以采用1080P、720P高清應(yīng)用，遠(yuǎn)程時(shí)則以Full D1方式供遠(yuǎn)程用戶調(diào)用。也就是說(shuō)，雖然目前的ADSL廣域網(wǎng)技術(shù)對(duì)百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)尚不能大規(guī)模支持，但通過(guò)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(wàn)像素高清的應(yīng)用瓶頸
    毋庸置疑，存儲(chǔ)系統(tǒng)是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中重要組成部分，起碼從現(xiàn)階段乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期，監(jiān)控的視音頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)以備檢索，仍將是監(jiān)控系統(tǒng)的主要功用之一。目前,監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)主要有以下幾種方式：首先，DVR本機(jī)存儲(chǔ)是目前常采用的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式，它采用設(shè)備內(nèi)置的IDE/SATA硬盤(pán)存放視音頻數(shù)據(jù)；其次，IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或視頻服務(wù)器（編碼器）內(nèi)置或外置USB移動(dòng)硬盤(pán)或SD/SDHC存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)少量報(bào)警錄像數(shù)據(jù)或報(bào)警圖片。[nextpage]

    按前所述，基于標(biāo)準(zhǔn)H.264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2Mbps，錄像一小時(shí)需要的存儲(chǔ)空間大約是900M左右；而一路1080P全高清實(shí)時(shí)圖像的碼流是4Mbps，連續(xù)錄像一小時(shí)需要的存儲(chǔ)空間大約是1.8G左右，這基本與原來(lái)MPEG-4壓縮的Full D1所占用的存儲(chǔ)空間相當(dāng)。通常，用戶往往會(huì)問(wèn)：一支百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)就需要這么大的存儲(chǔ)空間，有多支百萬(wàn)像素怎了得？而實(shí)質(zhì)上一支百萬(wàn)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。另外，如果能夠加裝智能分析模塊并與時(shí)間、報(bào)警觸發(fā)存儲(chǔ)相結(jié)合，視頻存儲(chǔ)所需要的空間將大大減少。

    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(pán)方式、SAN（FC SAN和IP SAN）存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，其中IP SAN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(pán)容量已經(jīng)TB級(jí)以上，2TB的數(shù)據(jù)硬盤(pán)也逐步走進(jìn)大家的視線（按每小時(shí)數(shù)據(jù)量1G計(jì)算，1TB的數(shù)據(jù)硬盤(pán)大約可存儲(chǔ)720P的視頻圖像1000小時(shí)或者1000路攝像機(jī)錄像1個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)）。

    此外，IP攝像機(jī)廠商也通過(guò)技術(shù)優(yōu)化以兼容IT行業(yè)成熟的通用存儲(chǔ)架構(gòu)。比如采用FTP協(xié)議方式存儲(chǔ)實(shí)時(shí)視頻流；采用流媒體傳輸協(xié)議增強(qiáng)公網(wǎng)傳輸穩(wěn)定性；采用流媒體服務(wù)器以適應(yīng)跨域多級(jí)存儲(chǔ)需求。

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(méi)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(guó)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(guò)去的幾年，受消費(fèi)電子市場(chǎng)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(chǎng)上主流的液晶顯示器尺寸是21.5″、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，最低的接受范圍是30ms（1000÷30＝33.3幀/秒，1秒=1000ms），超過(guò)這個(gè)響應(yīng)時(shí)間會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象。一些主流廠商的面板更可以達(dá)到16ms，甚至更高的8ms以下（1000÷8＝125幀/秒），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(wú)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(jiàn)，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H.264壓縮技術(shù)提升視頻管理中心平臺(tái)兼容能力
    目前在國(guó)內(nèi)監(jiān)控市場(chǎng)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(wàn)像素級(jí)的圖像管理需要花費(fèi)巨大的開(kāi)銷。其實(shí)不然，個(gè)人認(rèn)為，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(shuō)，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)H.264 Main Profile，采用此種算法不但畫(huà)質(zhì)較好，碼流較低，更為重要的是，標(biāo)準(zhǔn)H.264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(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)的H.264可解決困擾整個(gè)安防界的錄像數(shù)據(jù)文件兼容性問(wèn)題。[nextpage]

    對(duì)于用戶普遍關(guān)心的高清視頻圖像解碼能力問(wèn)題，目前普通雙核PC機(jī)基本可以解碼4路720P（30fps，2Mbps碼流）或1路1080P（30fps，4Mbps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、Full D1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。

結(jié)語(yǔ)
    綜上所述，百萬(wàn)像素的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)已經(jīng)具備規(guī)模應(yīng)用條件。理由如下：一、前端以標(biāo)準(zhǔn)H.264 Main Profile+逐行掃描CMOS完全可以實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)像素全高清全實(shí)時(shí)雙碼流數(shù)字視頻處理并提供多種輸入輸出接口；二、標(biāo)準(zhǔn)H.264壓縮的較低碼流完全可以使高清視頻在局域網(wǎng)和光纖網(wǎng)絡(luò)中傳輸，此為成熟技術(shù)；三、以通用數(shù)據(jù)硬盤(pán)為主要介質(zhì)，以IT業(yè)成熟的存儲(chǔ)服務(wù)器技術(shù)早已成熟；四、液晶顯示器、等離子拼接墻等顯示設(shè)備在高清圖像顯示方面也已經(jīng)成熟，而且極具性價(jià)比；五、管理平臺(tái)經(jīng)過(guò)近兩年在平安城市等大型項(xiàng)目應(yīng)用，架構(gòu)已經(jīng)成熟。而且基于標(biāo)準(zhǔn)H.264的標(biāo)準(zhǔn)壓縮碼流，可以使管理中心平臺(tái)很容易兼容百萬(wàn)像素高清的顯示管理和控制。

    人類的每一次進(jìn)步都改變了人類的生活習(xí)慣，您可以認(rèn)為原有的監(jiān)控系統(tǒng)很穩(wěn)定，卻絲毫不能阻止高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時(shí)代的到來(lái)。不經(jīng)意間，高清已經(jīng)來(lái)到您的身邊，高清永無(wú)止境。