【安防知識(shí)網(wǎng)】視頻監(jiān)控技術(shù)自20世紀(jì)80年代在我國興起以來，先后經(jīng)歷了模擬視頻與近距離監(jiān)控、模擬視頻與遠(yuǎn)距離聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、數(shù)字視頻與IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、數(shù)字視頻與光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控四個(gè)發(fā)展階段。隨著“平安城市”的規(guī)劃提出，采用何種系統(tǒng)才是“平安城市”理想的解決方案，成為業(yè)界討論和爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。

　　為此，本文從技術(shù)角度探討了四種方案的優(yōu)點(diǎn)和弊端，指出只有基于光纖網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案才能夠滿足“平安城市”以規(guī)模龐大、覆蓋面廣、多層次管理與高清晰監(jiān)控為特征的監(jiān)控需求，體現(xiàn)視頻監(jiān)控技術(shù)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和平臺(tái)化的發(fā)展方向。

　　模擬視頻與近距離監(jiān)控

　　20世紀(jì)80年代，安全技術(shù)防范在我國民用領(lǐng)域率先興起，安防視頻監(jiān)控成為當(dāng)時(shí)最主要的技術(shù)防范手段之一。不過，當(dāng)時(shí)的視頻監(jiān)控技術(shù)比較簡(jiǎn)單，都是直接采用視頻同軸電纜將視頻圖像從前端監(jiān)控點(diǎn)傳回監(jiān)控中心，并逐一顯示在監(jiān)視器上。隨著監(jiān)控點(diǎn)的增多，問題隨之顯現(xiàn)出來：視頻顯示設(shè)備和錄像設(shè)備的大幅增多，增加了建設(shè)成本，加大了管理難度。

　　為了方便管理，提高監(jiān)控效率，人們引入了視頻矩陣技術(shù)，即將視頻圖像從任意一個(gè)輸入通道切換到任意一個(gè)輸出通道。視頻矩陣的出現(xiàn)，解決了大量視頻圖像的切換顯示和分配共享等問題。視頻采集(攝像機(jī))、視頻傳輸(視頻同軸電纜)、視頻管理(矩陣)、視頻顯示(監(jiān)視器)和視頻錄像(錄像機(jī))就構(gòu)成了一個(gè)基本的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1   音視頻傳輸工作原理圖

　　當(dāng)然，這樣的系統(tǒng)不管是上世紀(jì)80年代，還是現(xiàn)在，都是一個(gè)基本的但又成熟的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)是依賴同軸電纜只能在近距離內(nèi)傳輸視頻信號(hào)，以模擬視頻的方式完成小范圍的視頻圖像監(jiān)控。此時(shí)，我們無法做到遠(yuǎn)距離大容量的視頻傳輸，也無法做到多中心多級(jí)聯(lián)網(wǎng)，視頻傳輸距離和容量以及矩陣聯(lián)網(wǎng)的瓶頸限制了監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模。所以監(jiān)控系統(tǒng)要想發(fā)展首先必須解決這兩個(gè)問題。

　　遠(yuǎn)距離監(jiān)控與聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

　　到了90年代，隨著用戶對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求的提高以及視頻監(jiān)控應(yīng)用在諸多領(lǐng)域的普及，視頻監(jiān)控技術(shù)也有了飛速發(fā)展，不僅實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離監(jiān)控，還實(shí)現(xiàn)了視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。

　　光端機(jī)的出現(xiàn)解決了視頻圖像遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯栴}。早期的模擬光端機(jī)以光纖傳輸獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)，如傳輸距離遠(yuǎn)、不受電磁干擾、保密性強(qiáng)等，填補(bǔ)了遠(yuǎn)距離視頻傳輸?shù)目瞻?后期的數(shù)字光端機(jī)更是將多路模擬基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化，形成高速數(shù)字流，采用復(fù)用技術(shù)進(jìn)行傳輸，不僅大大提高了傳輸質(zhì)量、傳輸容量，更加拓寬了傳輸業(yè)務(wù)的種類，為視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控提供的物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是遠(yuǎn)距離大范圍監(jiān)控發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控使人們對(duì)遠(yuǎn)距離、大范圍監(jiān)控以及視頻資源共享的迫切需求得到了滿足。初期矩陣之間的聯(lián)網(wǎng)是通過RS232/422低速數(shù)據(jù)的通訊來完成的，其缺陷是：RS232/422數(shù)據(jù)的傳輸速率低、節(jié)點(diǎn)不能任意編號(hào)、不支持遠(yuǎn)程管理使聯(lián)網(wǎng)規(guī)模受到限制;后期開發(fā)的IP聯(lián)網(wǎng)控制功能，即聯(lián)網(wǎng)控制數(shù)據(jù)則走IP通道，視頻圖像數(shù)據(jù)走光纖通道，彌補(bǔ)了RS232/422聯(lián)網(wǎng)的缺陷，增強(qiáng)了視頻聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)容能力。

　　[nextpage]IP方式的模擬矩陣聯(lián)網(wǎng)

　　無論是RS232/422方式的矩陣聯(lián)網(wǎng)，還是IP方式的矩陣聯(lián)網(wǎng)，其核心都是基于模擬矩陣+光端機(jī)的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。模擬矩陣歷經(jīng)10多年的發(fā)展完善，以其成熟的技術(shù)、穩(wěn)定的表現(xiàn)、簡(jiǎn)易的操作占據(jù)市場(chǎng)主流近10年，但是模擬視頻技術(shù)的發(fā)展已接近極限，基于模擬視頻的技術(shù)瓶頸隨著監(jiān)控范圍和系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，也就越來越多的暴露出來。

　　視頻多級(jí)傳輸多次A/D轉(zhuǎn)換所帶來的視頻損耗問題

　　視頻信號(hào)在多級(jí)傳輸中，需要經(jīng)過多次的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換過程都會(huì)導(dǎo)致視頻信號(hào)一定程度的損耗，系統(tǒng)規(guī)模越大，傳輸層次越多，視頻損耗也就越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致圖像質(zhì)量無法保證。

　　中間設(shè)備眾多且沒有網(wǎng)管功能所帶來的可靠性問題

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)中需要加入多種的大量的中間接入設(shè)備，如光端機(jī)、矩陣、視分器等等，其中大部分設(shè)備不具備網(wǎng)管功能，無法實(shí)時(shí)偵測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備故障也不能自動(dòng)查找。監(jiān)控中心通過IP網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻矩陣和前端攝像機(jī)的控制，由于網(wǎng)絡(luò)堵塞、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性影響了控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，使得系統(tǒng)可靠性較低。

　　所以，基于模擬矩陣的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在面對(duì)大容量、大規(guī)模、多層次的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控需求時(shí)往往顯得力不從心，限于模擬視頻的技術(shù)瓶頸，無法找到合適的方案從根本上解決問題，這使得人們不得不去開發(fā)新型的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)。

　　數(shù)字視頻與IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控

　　隨著數(shù)字技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，安防監(jiān)控領(lǐng)域的視頻技術(shù)也進(jìn)入了數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化階段，這使得傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中視頻圖像的傳輸與管理實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。

　　視頻實(shí)現(xiàn)數(shù)字化最初是從硬盤錄像機(jī)開始的，視頻壓縮技術(shù)是硬盤錄像機(jī)最核心的技術(shù)。目前在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，主流的壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用H.264，資料顯示H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)以其高效率的編碼效率和傳輸性能，在視頻監(jiān)控領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其最終制定的標(biāo)準(zhǔn)在2003年已經(jīng)被ISO/IEC(作為MPEG-4的第十部分)和ITU-T(H.264草案)同時(shí)支持。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國的普及，人們又提出了網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣的全數(shù)字化矩陣概念。網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣是以IP網(wǎng)絡(luò)為媒質(zhì)，基于TCP/IP協(xié)議，采用網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器、網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺(tái)所構(gòu)建的基于IP網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)。全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)在于充分發(fā)揮了數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特性，在很多方面解決了模擬矩陣技術(shù)無法解決的難題，例如：視頻的無損交換、復(fù)制與存儲(chǔ);無距離監(jiān)控與任意擴(kuò)展;支持任意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控還簡(jiǎn)化了管理層次，全網(wǎng)視頻統(tǒng)一管理與后臺(tái)的靈活應(yīng)用等顯著優(yōu)勢(shì)使得全數(shù)字的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)在2000年以后逐步成為安防監(jiān)控的主流。但是這種基于IP網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)遠(yuǎn)非完美：

　　首先，基于IP網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制，我們必須將數(shù)字視頻進(jìn)行壓縮處理，即以犧牲圖像質(zhì)量(延時(shí)、誤碼、丟幀等)來完成視頻數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。

　　其次，IP網(wǎng)絡(luò)本身并不是為視頻、音頻這樣的實(shí)時(shí)大容量業(yè)務(wù)傳輸而設(shè)計(jì)的，網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣簡(jiǎn)單的將視頻流打包成IP數(shù)據(jù)包通過普通的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機(jī)、路由器等)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這導(dǎo)致了在實(shí)際應(yīng)用中許多不盡人意的地方，包括圖像質(zhì)量、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、控制失靈、延遲抖動(dòng)等。

　　最后，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的復(fù)雜性加大了管理、使用和維護(hù)難度，IP網(wǎng)絡(luò)使得安防監(jiān)控系統(tǒng)最關(guān)注的安全性無法得到保證。

　　這些問題都是基于IP網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)所無法解決的。[nextpage]

　　數(shù)字視頻與光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控

　　“平安城市”以規(guī)模龐大、覆蓋面廣、多層次管理與高清晰監(jiān)控為特征，采用何種產(chǎn)品或系統(tǒng)才是“平安城市”理想的解決方案，始終是業(yè)界人士討論和爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。下面對(duì)幾種常見的解決方案進(jìn)行比較：

　　傳統(tǒng)模擬矩陣+光端機(jī)的方案

　　雖然能夠滿足本地視頻圖像的高質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)本地視頻的統(tǒng)一管理與近距離監(jiān)控，但是在大型聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中視頻多級(jí)傳輸多次A/D轉(zhuǎn)換所帶來的視頻損耗問題，中間設(shè)備眾多且沒有網(wǎng)管功能所帶來的可靠性問題，使它無法滿足“平安城市”大規(guī)模監(jiān)控、多層次管理的需求。

　　基于IP網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案

　　雖然能夠支持任意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)視頻的統(tǒng)一管理與無距離監(jiān)控，滿足大規(guī)模監(jiān)控和多層次管理需求，但基于IP網(wǎng)絡(luò)的特性，我們必須以犧牲視頻圖像的高質(zhì)量、視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和安全性為代價(jià)來完成視頻監(jiān)控的數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化。

　　魚，我所欲也;熊掌，亦我所欲也，二者如何兼得，是擺在安防業(yè)界的一個(gè)重大課題。2004年，博康公司推出的BVX方案：一種基于光纖網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)終于有望解決這個(gè)難題。

　　基于光纖網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)

　　這種新技術(shù)是將模擬視頻進(jìn)行數(shù)字化編碼，但不做壓縮，數(shù)字化后的視頻信號(hào)通過光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。根據(jù)非壓縮數(shù)字視頻的傳輸與交換原理，博康公司構(gòu)建了一個(gè)全新概念的基于光纖網(wǎng)絡(luò)的集數(shù)字矩陣、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò)管理于一體的大型專業(yè)化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)，也稱為全數(shù)字光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)。

　　與IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控相同的是：全網(wǎng)圖像任意節(jié)點(diǎn)接入，任意節(jié)點(diǎn)輸出，實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)圖像的無損傳輸、無損交換和資源共享;與IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控不相同的是：圖像未經(jīng)壓縮保證了圖像的高質(zhì)量;BVX內(nèi)部組網(wǎng)，不需要網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，構(gòu)建了有別于IP網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，保證了圖像傳輸、交換、控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，以及整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的安全性。

　　值得注意的是：目前市面上有些廠家簡(jiǎn)單將數(shù)字光端機(jī)和矩陣系統(tǒng)組合在一起，即將光端機(jī)的接收端內(nèi)置于矩陣，以實(shí)現(xiàn)矩陣的光、電兩種接入方式，但從光端機(jī)接收端出來并輸入至切換系統(tǒng)的依然是模擬視頻信號(hào)，其矩陣的交換還是通過模擬電開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，這并不是真正意義上的非壓縮數(shù)字矩陣。

　　該方案不僅高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，超高畫質(zhì)的視頻圖像還為諸如面部識(shí)別、交通監(jiān)控等圖像智能分析提供了物質(zhì)保障;它不僅提供高質(zhì)量無壓縮視頻圖像的接入、傳輸和交換，還能實(shí)現(xiàn)諸如音頻、數(shù)據(jù)、報(bào)警、電話、以太網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)的綜合接入、傳輸和交換，構(gòu)建更為高效靈活的多業(yè)務(wù)管理平臺(tái)。BVX的這種特性充分體現(xiàn)了視頻監(jiān)控?cái)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和平臺(tái)化的發(fā)展方向。

　　結(jié)語

　　可以看出，不管是模擬矩陣，還是基于IP網(wǎng)的虛擬矩陣，目前在視頻聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中都存在著各自的局限性，致使在實(shí)際的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中總是不盡人意。而BVX做為一種全新的視頻監(jiān)控技術(shù)，創(chuàng)造性地集數(shù)字矩陣、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò)管理于一體，彌補(bǔ)了以往方案的各種技術(shù)缺陷，讓傳統(tǒng)監(jiān)控矩陣插上了數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的翅膀，以最先進(jìn)的技術(shù)和理念構(gòu)建了新一代的大型數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)。