【安防知識網(wǎng)】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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)攝像機已經(jīng)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(wǎng)絡(luò)攝像機，如松下的WV-NP502CH第五代超級動態(tài)300萬像素網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)攝像機、三星安防的SNC-M300 300萬像素、MOBITIX的300萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機等。

　　圖像清晰度與攝像機的感光元件密切相關(guān)，目前最為廣泛使用的感光元件是CCD，但CCD響應(yīng)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(jīng)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(zhuǎn)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(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)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(wù)器，并配合人臉識別軟件工作，可以緩解后端服務(wù)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(nèi)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(guān)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(guān)聯(lián)的其它事件等。

[nextpage]　　傳輸

　　監(jiān)控系統(tǒng)傳輸技術(shù)主要有視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò)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(shù)都有其自身特點及應(yīng)用層面。面對高清應(yīng)用的超大數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊要求和經(jīng)濟性考慮，網(wǎng)絡(luò)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(guān)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(zhì)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(zhì)的MPEG2相當。由此可以看出，對于“高清”，網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)是不能夠承載高清畫質(zhì)的，必須是專網(wǎng)甚至光纖。相比模擬傳輸，網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)上傳輸存在限制，加強帶寬建設(shè)是解決傳輸高清和網(wǎng)絡(luò)帶寬問題的必然途徑。由于高清占用了更高的網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)帶寬的使用則要精心設(shè)計。例如，100M以太網(wǎng)，實際上同時只能承載5~6路高清圖像(考慮到以太網(wǎng)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(shè)計、組播、轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)的使用就顯得尤為重要。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展，目前各種寬帶網(wǎng)絡(luò)層出不窮，除了企業(yè)自建的光纖專網(wǎng)達到千兆帶寬，局域網(wǎng)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(wǎng)，使得帶寬達到Gbit以上。這些都將高清在網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)、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(zhì)。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(wǎng)絡(luò)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(yīng)各種不同的應(yīng)用需求和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，市面上主流廠家的高端網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(wù)端大數(shù)據(jù)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(chǎn)品線總經(jīng)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(gòu)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(wù)器實現(xiàn)存儲，其存儲服務(wù)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(wǎng)絡(luò)硬盤和IP SAN等構(gòu)架，其中IP SAN方式采用IP構(gòu)架的以太網(wǎng)傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分攤應(yīng)用成本，是目前大中型集中監(jiān)控存儲主要采用的技術(shù)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(shù)，存儲介質(zhì)也多半是采用IT上通用的數(shù)據(jù)硬盤，容量一般是TB級以上(按每路每小時數(shù)據(jù)量1G計算，1TB的數(shù)據(jù)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(jù))，現(xiàn)在2TB的數(shù)據(jù)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(yīng)用。

　　TCL產(chǎn)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(shù)有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)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(shè)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(shù)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(jù)丟失的可能性，保證高清視頻實時可用。三是數(shù)據(jù)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(nèi)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(fù)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(shè)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(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計。能否通過關(guān)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(diào)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(jù)挖掘功能也在存儲系統(tǒng)中充分體現(xiàn)其應(yīng)用價值。創(chuàng)新科馮凱認為：“關(guān)于智能分析應(yīng)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(yīng)用，對存儲容量的要求也相應(yīng)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?！比艏友b智能分析模塊與時間、報警觸發(fā)存儲相結(jié)合，視頻存儲所需要的空間將大大減少。iOmniscient總經(jīng)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(jù)挖掘功能，創(chuàng)新科馮凱認為：“目前，存儲系統(tǒng)主要用于調(diào)查或查詢使用，增加數(shù)據(jù)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(nèi)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(guān))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(jù)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?yīng)用的管理平臺，主要體現(xiàn)在強大的數(shù)據(jù)處理能力及技術(shù)優(yōu)化等方面。

　　廣州睿捷網(wǎng)絡(luò)科技有限公司產(chǎn)品顧問周泉表示：“高清系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(jù)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(shè)備可以替代多臺設(shè)備'，也不會導(dǎo)致流量過大。對于一些不支持雙碼流或多碼流技術(shù)的前端高清攝像機，其后端平臺也應(yīng)能通過軟件設(shè)置兼容多種碼流以滿足用戶的需求等?！?/P>

　　技術(shù)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(jīng)驗的索貝數(shù)碼科技股份有限公司，將廣電高清技術(shù)移植到安防行業(yè)，再從安防監(jiān)控的實際應(yīng)用出發(fā)做針對性的應(yīng)用優(yōu)化。索貝的核心思路是在軟件的基礎(chǔ)上，在匹配的高清硬件設(shè)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(shù)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(shù)上的“黑箱子”技術(shù)，支持了它這種來自底層技術(shù)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(shù)，以此來保證目標對象的畫質(zhì)。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(shù)來處理;在存儲環(huán)節(jié)，平臺中心端(包括顯示端)，相關(guān)的廣電級連接口，上電視墻等技術(shù)，都會有一些特殊的處理技術(shù)。

　　顯示

　　高清效果必須使用優(yōu)秀的顯示設(shè)備才能表現(xiàn)出來。后端的顯示設(shè)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(shù)，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(shù)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(shù)(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(chǎn)品的定型規(guī)格。

　　TCL的伍華也表示：“未來顯示技術(shù)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(shè)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(zhì)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(zhì))。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。