【安防知識(shí)網(wǎng)】在數(shù)字科技突飛猛進(jìn)的演變下，不論是在供貨商還是客戶方面，都已對(duì)今天的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響。安防監(jiān)控行業(yè)也不例外，我們現(xiàn)在可以非常清楚地看到數(shù)字技術(shù)是如何與原先獨(dú)立的模擬監(jiān)控單元整合成一個(gè)統(tǒng)一的、高效率的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中，一個(gè)重要的發(fā)明就是數(shù)字硬盤錄像機(jī)(DVR)，它改變了整個(gè)安防產(chǎn)業(yè)，并且為監(jiān)控系統(tǒng)帶來了更為顯著的貢獻(xiàn)。

　　“質(zhì)”的飛躍

　　閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(Closed Circuit Television，CCTV)這個(gè)詞早在五十年前就開始采用了，它是為了和當(dāng)時(shí)另一個(gè)已經(jīng)常用的娛樂媒體——廣播電視(Broadcast Television)，加以區(qū)別而使用的。

　　在那個(gè)年代，CCTV閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)還只是用來當(dāng)作代替保安人員工作的一個(gè)替代品，不論是做私人用途，例如查看門外訪客;還是用在重要的場(chǎng)所，例如大廈或停車場(chǎng);此外，在對(duì)攝像機(jī)和監(jiān)視器的使用上也是非常有限的，例如不能存儲(chǔ)。但隨著科技的進(jìn)步和使用者經(jīng)驗(yàn)的增加，CCTV監(jiān)控系統(tǒng)開始變得越來越龐大而復(fù)雜起來。

　　多路處理器—— 80年代早期的革命

　　這段時(shí)期兩個(gè)顯著的發(fā)明就是四路分割器和多路處理器(Multiplexing)。當(dāng)然，更加顯著的就是在70年代發(fā)明的卡帶式影像錄像機(jī)(VCR)。早期的家用錄像系統(tǒng)VCR的圖像分辨率很低，并且四臺(tái)攝像機(jī)共享一臺(tái)監(jiān)視器，更降低了圖像質(zhì)量。然而幸運(yùn)的是，多路處理器的出現(xiàn)可以最多處理16臺(tái)攝像機(jī)的信號(hào)，在一臺(tái)監(jiān)視器上同時(shí)提供全屏或者多屏顯示。多路處理器又包括單工(Simplex)和全雙工(Duplex)兩種模式。前者只能處理一臺(tái)長時(shí)間VCR，不允許同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行錄像、播放或?qū)崟r(shí)觀看，但后者則可以提供同一時(shí)間內(nèi)的錄像、播放或?qū)崟r(shí)觀看。在那個(gè)時(shí)候，多路技術(shù)被視為一項(xiàng)重大突破，它意味著不再需要更多的轉(zhuǎn)換器和監(jiān)視器。然而，它仍然無法解決圖像分辨率低的問題，此外另一個(gè)問題是錄像的速度太慢——一般地，對(duì)于一個(gè)16路的系統(tǒng)而言，它的錄像速度約為1.5幅/每秒。

　　之后，80年代有了下一個(gè)重大的突破，基于CCD的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)解決了圖像質(zhì)量的問題。另一方面，“實(shí)時(shí)監(jiān)控”的VCR系統(tǒng)解決了24小時(shí)錄像速度慢的問題，其速度可達(dá)10幅/秒。然而，除了實(shí)現(xiàn)這些突破之外，磁帶式儲(chǔ)存方式的價(jià)格昂貴、麻煩，仍然是許多大型監(jiān)控系統(tǒng)所遇到的問題。此外，磁帶式儲(chǔ)存方式在使用上的缺點(diǎn)還包括：需要人工監(jiān)控和換帶，以及儲(chǔ)存容量小、儲(chǔ)存介質(zhì)容易磨損等。大約在1997年，數(shù)字技術(shù)的發(fā)明對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

　　DVR架起從模擬到數(shù)字的橋梁

　　隨著硬盤取代了磁帶，數(shù)字硬盤錄像機(jī)DVR因此而產(chǎn)生。其中一個(gè)DVR新的功能就是不能隨意更改儲(chǔ)存下來的圖像記錄。這對(duì)于銀行、賭場(chǎng)和某些國家的法律機(jī)構(gòu)來說，可以使得被儲(chǔ)存的記錄成為了一個(gè)合法的證據(jù)。這一功能主要是通過加密技術(shù)，來確保記錄資料的正確性。

　　有三個(gè)重要的因素使得DVR成為被普遍接受的產(chǎn)品。第一個(gè)就是壓縮功能的提升，它使得更多的資料可以被儲(chǔ)存在硬盤里;第二個(gè)就是硬盤的成本，近幾年來硬盤的價(jià)格已經(jīng)大幅下降了許多;最后一個(gè)就是Internet互聯(lián)網(wǎng)。于是，數(shù)字化時(shí)代開始到來。

　　Internet以及IP時(shí)代的來臨帶動(dòng)了對(duì)個(gè)人電腦、路由器、轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)存設(shè)備和軟件的需求，這些也已不再是價(jià)格昂貴的產(chǎn)品。當(dāng)IP技術(shù)被應(yīng)用在監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，可以讓遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)同時(shí)處理數(shù)字視頻流的打包、數(shù)據(jù)分析、播放和儲(chǔ)存，而且不再只是局限于本區(qū)域內(nèi)，而是在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。[nextpage]

　　動(dòng)態(tài)偵測(cè)

　　另一個(gè)創(chuàng)新是動(dòng)態(tài)偵測(cè)技術(shù)，它可以被設(shè)置在攝影機(jī)上或是管理軟件中，以減少對(duì)監(jiān)視人力的需求，例如，不需要雇用太多的保安人員持續(xù)地盯著屏幕上的每一個(gè)動(dòng)作。

　　動(dòng)作偵測(cè)的開發(fā)思路就是要節(jié)省有效的儲(chǔ)存空間，只需要當(dāng)事件或動(dòng)作發(fā)生時(shí)才激活錄像和儲(chǔ)存功能。這項(xiàng)技術(shù)很快便成為最適合用在商業(yè)財(cái)產(chǎn)監(jiān)控上的應(yīng)用，不需要去考慮儲(chǔ)存內(nèi)存的問題。因?yàn)樵诖髽?、辦公室或廣場(chǎng)等應(yīng)用場(chǎng)所，這些地方通常到了晚上都是無人使用的狀態(tài)，因此使用基本的事件錄像的方式絕對(duì)是最佳的應(yīng)用方法。因?yàn)槿绱?，只有相關(guān)的影像資料才會(huì)被存儲(chǔ)，節(jié)省了大量的存儲(chǔ)空間。

　　PC-based vs Stand-alone

　　通常來說，DVR是可以被分成PC-based和Stand-alone兩種。雖然現(xiàn)今還有許多顧客較傾向于采用PC-based的錄像機(jī)，這因?yàn)槿藗儗?duì)它的操作界面較為熟悉(基于Windows)，但現(xiàn)在，越來越多的顧客開始接受Stand-alone嵌入式的硬盤錄像機(jī)了。和PC系統(tǒng)比起來，嵌入式DVR的所有部件都集成在一個(gè)操作主板上。

　　特別是在數(shù)字技術(shù)發(fā)展的前幾年，時(shí)間被認(rèn)為是非常重要的因素。從商業(yè)的角度來看，提供顧客Stand-alone嵌入式產(chǎn)品是財(cái)務(wù)上必要的方法，因?yàn)樘峁┝烁嗄繕?biāo)性的再投資在未來的研發(fā)工作上。此外，CCTV市場(chǎng)已經(jīng)開始對(duì)影像技術(shù)的發(fā)展變得敏感，因?yàn)樾录夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)和適用性已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中變得明顯。

　　實(shí)時(shí)瀏覽/播放/錄像

　　DVR的功能有播放、實(shí)時(shí)觀看和錄像。一些早期型號(hào)的產(chǎn)品或許沒有同時(shí)具備上述三種功能，然而，對(duì)于最新的產(chǎn)品來說，它必須要能提供實(shí)時(shí)瀏覽的快速回放，以及網(wǎng)絡(luò)上其它攝影機(jī)的快速回放。因此，使用友好的界面再度成為重要的課題。

　　另一個(gè)數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就是平面顯示器，不論是等離子技術(shù)或是LCD的技術(shù)，都能夠?qū)崿F(xiàn)更好的分辨率。

　　大容量

　　DVR內(nèi)的硬盤有著不同的內(nèi)存容量。第一款數(shù)字硬盤錄像機(jī)大約在90年代推出。初期的DVR大約都是20MB內(nèi)存，可提供大約20分鐘的儲(chǔ)存時(shí)間，Dallmeier在1993年推出了第一款100MB的DVR。當(dāng)時(shí)的壓縮技術(shù)并不理想，所以錄像占去了大部分的硬盤空間。這也就是說，每秒大約只能儲(chǔ)存2-3幅圖像。

　　如今，一般低檔產(chǎn)品的儲(chǔ)存容量約為160MB，另外還可以選擇10種錄像速度，從25 ips到0.1 ips可選。在現(xiàn)今的許多工程中，DVR應(yīng)該要具備600GB內(nèi)存的硬盤，如果錄像速度為6ips的話，大約可以錄像10個(gè)星期;如果錄像速度為50ips的話，則大約可以儲(chǔ)存8.6天的影像。高檔DVR則一般都有1600GB內(nèi)存的硬盤，如果錄像速度為6ips的話，大約可錄像20個(gè)星期，如果錄像速度為50ips的話，則可錄像約23天。(每秒記錄的圖像越多，則可偵測(cè)到的行為動(dòng)作越多)。因?yàn)橐獌?chǔ)存更多的圖像，相對(duì)地就需要更大但更昂貴的硬盤空間，因此，此時(shí)就需要壓縮技術(shù)來讓影像資料可以變得更小。

　　壓縮技術(shù)

　　壓縮技術(shù)可以顯著提高數(shù)字錄像技術(shù)的效率，并且對(duì)其未來的發(fā)展起到了決定性的貢獻(xiàn)。第一個(gè)在DVR中采用到的壓縮技術(shù)是JPEG標(biāo)準(zhǔn)。DVR JPEG(1994/1995)是藉由Wavelet技術(shù)(大約在1998年時(shí))研發(fā)出來的，壓縮比可達(dá)100:1甚至更好，并且可解壓縮還原回真實(shí)的影像。由于JPEG主要應(yīng)用在靜止的影像，并不是很適合用在實(shí)時(shí)影像上。Wavelet的出現(xiàn)成為較受歡迎的壓縮方法，因?yàn)楹蚃PEG相比起來，Wavelet對(duì)于人類的眼睛來說造成較少的刺激(黑階影像誤差是因?yàn)楦叨葔嚎s所造成的)，所以可以提供一個(gè)較為舒服的影像。

　　雖然針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像的壓縮，M-JPEG已經(jīng)被研發(fā)出來，但它仍然有其局限性。所以，才會(huì)有之后的MPEG-2出現(xiàn)，以符合當(dāng)時(shí)DVD的標(biāo)準(zhǔn)。逐漸地，又誕生了被認(rèn)為是未來最能被廣泛應(yīng)用的MPEG-4技術(shù)。MPEG-4和MPEG-2相同，都是由Moving Picture Experts Group所研發(fā)出的，它后來在2000年成為了全世界多媒體的標(biāo)準(zhǔn)，用以通過各種帶寬來傳送專業(yè)高質(zhì)量的音視頻流，包括移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和Internet。MPEG-2和MPEG-4現(xiàn)在已經(jīng)成為各種壓縮方法中最常用的格式之一，MPEG技術(shù)也已廣泛地被應(yīng)用在需要高畫質(zhì)影像、實(shí)時(shí)錄像和播放的各種場(chǎng)所中。

　　不同的編碼方法是由業(yè)內(nèi)不同的公司所研發(fā)的，按照公司不同的需要制定標(biāo)準(zhǔn)。很多現(xiàn)行系統(tǒng)上的研發(fā)是由安防制造商自行研發(fā)的，但是這些發(fā)明主要針對(duì)消費(fèi)品市場(chǎng)，如DVD播放器或DVD錄像機(jī)。目前這些都是以MPEG-4的格式在光盤上儲(chǔ)存盡可能多的資料。安防產(chǎn)業(yè)的廠商也是藉由此技術(shù)來獲得最高的利潤。區(qū)別在于安防產(chǎn)業(yè)會(huì)使用各種加密技術(shù)來增強(qiáng)系統(tǒng)功能，而在消費(fèi)品市場(chǎng)則不需要這樣做。

　　目前，最新的壓縮格式是H.264，這也將會(huì)成為一種未來的標(biāo)準(zhǔn)。該壓縮技術(shù)甚至在壓縮率以及錄像品質(zhì)上都比之前的MPEG-4技術(shù)要好。[nextpage]

　　標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)

　　眾所周知，監(jiān)控系統(tǒng)及其各樣組件都受限于嚴(yán)格的測(cè)試和安裝程序，其中大部分都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。然而，在美國可行的測(cè)試和安裝標(biāo)準(zhǔn)，在歐洲并不一定適用。這些標(biāo)準(zhǔn)并不僅僅只是在各大陸之間不同，即使在不同的歐洲國家之間也存在著不同的標(biāo)準(zhǔn)。此外，有關(guān)安全防范的法律法規(guī)也會(huì)造成國與國之間標(biāo)準(zhǔn)的不同。舉例來說，在隱私權(quán)上，某些國家可能允許錄音資料成為有效的法律證據(jù)，而另一些國家可能就不允許。

　　因此，在對(duì)DVR影響上就出現(xiàn)：當(dāng)一個(gè)新產(chǎn)品被推出時(shí)，必須要有多種型號(hào)規(guī)格，以符合不同國家的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。這要比不同應(yīng)用上的需求復(fù)雜得多，例如，應(yīng)用在銀行監(jiān)控系統(tǒng)就和應(yīng)用在倉庫或港口的需求不同，甚至更加嚴(yán)格。在某些國家，政府甚至還規(guī)定了圖像錄像的先后順序，這些都是所有DVR廠商在開發(fā)產(chǎn)品時(shí)所要遵守的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。

　　應(yīng)用方面

　　最早使用到高級(jí)別監(jiān)控系統(tǒng)的場(chǎng)所就是銀行和賭場(chǎng)了，為了能夠拍到一些動(dòng)作的細(xì)節(jié)，實(shí)時(shí)錄像就顯得非常重要。一般，這樣的場(chǎng)所至少需要錄像速度達(dá)到25幅/每秒，而非平時(shí)的5幅/每秒。特別是賭場(chǎng)，由于使用到了DVR，所以通常都會(huì)配置500臺(tái)攝影機(jī)，甚至更多，如此龐大的影像資料要被記錄在有限的硬盤空間上，儲(chǔ)存容量成為關(guān)鍵問題。

　　DVR其中一項(xiàng)新的功能是解決了對(duì)于儲(chǔ)存的圖像不可以修改或是刪除。這對(duì)于銀行、賭場(chǎng)和一些可將錄像資料當(dāng)作合法證據(jù)的國家來說，是相當(dāng)重要的。

　　交通部門、商店、倉庫、超市、港口、機(jī)場(chǎng)、火車站和監(jiān)獄，這些都是最常使用監(jiān)控系統(tǒng)的場(chǎng)所，不論是從3-4臺(tái)攝像機(jī)的小型系統(tǒng)，還是超過1500臺(tái)攝像機(jī)的大型系統(tǒng)。而在最新的應(yīng)用案例中，只有具備MPEG-4壓縮格式、超大儲(chǔ)存容量和最快錄像速率的DVR，才能提供50萬gigabyte的儲(chǔ)存量和30天的連續(xù)錄像。

　　最先進(jìn)的DVR具備有內(nèi)置的多路處理器和轉(zhuǎn)換器，以便控制和瀏覽16臺(tái)攝像機(jī)。其它功能還包括錄像速度最高可達(dá)50 ips或60 ips，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)播放、圖像真實(shí)可靠、先進(jìn)的搜索功能，以及智能偵測(cè)等等。如果有30臺(tái)這樣的DVR，便可以構(gòu)建一個(gè)非常強(qiáng)大的監(jiān)控系統(tǒng)，配置超過數(shù)百臺(tái)的攝影機(jī)，并藉由網(wǎng)絡(luò)連接到一個(gè)具有數(shù)臺(tái)PC機(jī)的中央控制中心。

　　NVR

　　但是，在基于IP網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)中，DVR的角色可能發(fā)揮不了太大的作用。因?yàn)?，視頻資料已經(jīng)被數(shù)字化，并被壓縮在IP信息包中，通過DVR進(jìn)行錄像就變得沒有必要——信號(hào)首先被解壓縮和轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然后再轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信號(hào)，已不再需要。使用NVR(Networked Video Recorder)就可以做到這些，這是一個(gè)智能服務(wù)器，配備有多個(gè)硬盤，通過運(yùn)行特定的軟件程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字視頻資料的儲(chǔ)存和搜索。

　　事實(shí)上，NVR可以記錄任何東西，不單單是視頻，還包括音頻、門禁資料、遙感數(shù)據(jù)等等。它還可以從任何一臺(tái)遠(yuǎn)程攝影機(jī)上記錄資料，并且可以在任意一臺(tái)監(jiān)視器上進(jìn)行回放。NVR是全數(shù)字化的產(chǎn)品，且可以支持?jǐn)?shù)量眾多的攝像機(jī)，例如它可以同一時(shí)間為高達(dá)64路的視頻提供足夠的儲(chǔ)存空間。

　　NVR也非常的靈活，它易于增加新的攝像機(jī)和監(jiān)視器，另外還可以很容易地增加或減少儲(chǔ)存容量，而且它具有優(yōu)秀的性價(jià)比。由于NVR是按照安防產(chǎn)業(yè)的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和磁盤陣列所開發(fā)出來的產(chǎn)品，因此，平均每臺(tái)攝像機(jī)每天使用NVR的成本是使用DVR的二分之一到三分之一。

　　NVR其實(shí)早已被使用在大型的交通工程上，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)已經(jīng)成為大中型監(jiān)控系統(tǒng)的選擇方案了，特別是在某些大型或遠(yuǎn)程監(jiān)控項(xiàng)目中。正因如此，現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)可以被利用起來，大量的視頻畫面可以被不同的使用者觀看，靈活性成為了關(guān)鍵。

　　另一個(gè)非常重要的突破就是混合式DVR的開發(fā)，它同時(shí)適應(yīng)于IP網(wǎng)絡(luò)錄像和模擬錄像。它意味著，廠商們可以通過一個(gè)錄像解決方案從而擁有一整套產(chǎn)品線。使用者可以保留原有系統(tǒng)的模擬攝像機(jī)，而只需要增加新的攝像機(jī)，并藉由IP網(wǎng)絡(luò)將所有的圖像記錄聯(lián)接在同一個(gè)錄像機(jī)中。這將會(huì)非常容易地實(shí)現(xiàn)向NVR解決方案的延伸。

　　未來

　　未來趨勢(shì)可能會(huì)是，數(shù)字技術(shù)如何才能使監(jiān)控系統(tǒng)從只是提供簡單基本功能的 “盒子(boxes)”式連接，發(fā)展成為成熟的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以傳輸視頻資料——就像在廣播行業(yè)里一樣——可以在一個(gè)或多個(gè)DVR和NVR上儲(chǔ)存視頻。另一個(gè)趨勢(shì)是增加使用權(quán)限，特別設(shè)定軟件和操作系統(tǒng)，以克服標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的局限性，例如可以防止電腦病毒攻擊。另外一個(gè)新的功能會(huì)是在DVR中加入更精確的視頻內(nèi)容分析系統(tǒng)，以針對(duì)可疑事件做快速搜索。

　　另一方面，進(jìn)一步針對(duì)壓縮方式和資料備份的問題仍然在持續(xù)的開發(fā)之中。節(jié)省儲(chǔ)存空間是其中一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。隨后，帶有人工智能分析功能的數(shù)字硬盤錄像機(jī)會(huì)逐漸掌控整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，從最初的錄像、存檔到分析，DVR將為所有的監(jiān)控系統(tǒng)提供完整而可靠的解決方案。