【安防知識網(wǎng)】視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)，視頻監(jiān)控以其直觀、準(zhǔn)確、及時和信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也有了長足的發(fā)展。

　　高清視頻編解碼

　　經(jīng)過近10年的發(fā)展，芯片的編碼能力有了很大的提升。之前要實現(xiàn)1080i的圖像質(zhì)量需要用10顆芯片編碼，現(xiàn)在只要兩、三顆就可以了。

　　結(jié)合市場需求來看，追求更好的圖像品質(zhì)是用戶非常合理且永恒的要求。而隨著智能化監(jiān)控時代的來臨，為了滿足監(jiān)控系統(tǒng)對視頻圖像的分析處理要求，如車牌識別、人臉識別等，則對圖像質(zhì)量提出了更高的要求，例如高清格式。這對芯片的編解碼能力提出了更大的挑戰(zhàn)。

　　“對于我們前端芯片廠商來說，最首要的是要提高視頻圖像的清晰度，原來我們的產(chǎn)品分辨率只能做到400線左右，TW2864通過采用10位ADC和增強型4H自適應(yīng)梳狀濾波器，使圖像清晰度高達(dá)450線以上，且能獲得更佳的圖像質(zhì)量、豐富色彩品質(zhì)已經(jīng)圖像敏銳度?！盩ECHWELL程黎明介紹說。

　　另外一方面，壓縮算法的不斷升級也改變著圖像的畫質(zhì)。隨著市場上主流的壓縮格式向H.264，甚至更為高級的算法格式發(fā)展，不斷地提高壓縮比、并進(jìn)行算法優(yōu)化成為芯片廠商的追求?！熬瓦\算量而言，MPEG-4比JPEG復(fù)雜4倍，H.264又較MPEG4復(fù)雜3倍以上，除了decoder的兼容性和encoder的壓縮質(zhì)量的基本要求，高速的系統(tǒng)架構(gòu)、內(nèi)存頻寬、高效率的DMA控制器，甚至多核的平行處理都是SoC效能是否優(yōu)秀的關(guān)鍵。”

　　從當(dāng)前市場上主流的芯片廠商所推出的產(chǎn)品來看，大多有支持高清格式的產(chǎn)品，例如，ADI的ADV202、212產(chǎn)品可以支持高清格式。TI的DM355即可支持720p下的MPEG4實時編碼，碼率為4Mbp至8Mbps，可以作為高清網(wǎng)絡(luò)攝像機或高清視頻服務(wù)器的核心處理器。據(jù)了解，TI可支持720p下的H.264實時編碼芯片也即將推出。高清編碼芯片的誕生，將可以使視頻監(jiān)控產(chǎn)品在更低的碼流下獲得更高的圖像畫質(zhì)。

　　近幾年來，中國的安防監(jiān)控市場發(fā)展迅猛，受到了世界的矚目。DVR產(chǎn)品作為國內(nèi)監(jiān)控行業(yè)的主流產(chǎn)品已經(jīng)引領(lǐng)風(fēng)騷5、6年了。在數(shù)字監(jiān)控技術(shù)引導(dǎo)下，國內(nèi)監(jiān)控市場出現(xiàn)暴發(fā)性的增長，單就DVR而言每年增長幅度超過40%，隨著市場往縱深化方向發(fā)展，數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化、智能化，平臺化趨勢也日益明顯。

[nextpage]　　雙編碼技術(shù)與距陣

　　回顧一下，數(shù)字硬盤錄像機(DVR)的發(fā)展已經(jīng)有很多年了，總的來說發(fā)展很快，各種新技術(shù)、新產(chǎn)品、新概念層出不窮，但錄像清晰度、錄像成本始終是監(jiān)控系統(tǒng)中關(guān)注的二大重要因素。錄像清晰度與圖像質(zhì)量、分辨率、碼率、幀結(jié)構(gòu)等視頻編碼參數(shù)有很大的關(guān)系，錄像成本與壓縮效率有很大關(guān)系，要取得高的圖像質(zhì)量，那么勢必增加錄像成本，反之，要降低錄像成本，那么勢必影響圖像質(zhì)量。具體應(yīng)用中，如何做到兼顧這2個因素呢?為此，?？低曁岢霾崿F(xiàn)了“動態(tài)調(diào)整編碼參數(shù)”技術(shù)。

　　“動態(tài)調(diào)整編碼參數(shù)”就是在不啟停錄像(不切換錄像文件)的情況下，對編碼參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，同時生效。在具體的應(yīng)用中，對于靜止或一般的監(jiān)控場景，調(diào)整相應(yīng)編碼參數(shù)，使錄像保持在很低的碼率，而在圖像發(fā)生變化，或產(chǎn)生報警時，可以調(diào)整相應(yīng)編碼參數(shù)，實現(xiàn)高質(zhì)量的錄像，可以動態(tài)修改的參數(shù)包括：分辨率、錄像質(zhì)量、碼率控制、幀率控制以及幀結(jié)構(gòu)。

　　由于上述參數(shù)可以動態(tài)修改，因此可以保持圖像的連續(xù)、無需頻繁的切換文件，即滿足了在關(guān)鍵時刻對高圖像質(zhì)量的要求，又節(jié)省了硬盤空間。

　　聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是在銀行系統(tǒng)完成數(shù)字化改造以后的又一重要需求，特別是對于無人值守的離行式ATM機來說，聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是高效運維的重要手段，監(jiān)控中心不僅可以實時了解DVR的在線狀況，也可以實時查看有警情的現(xiàn)場圖像，一定程度上改變了單純通過錄像復(fù)合，進(jìn)行事后處理的現(xiàn)狀。

　　對于金融行業(yè)來說，錄像的清晰度要得到保證，這樣的話視頻數(shù)據(jù)較大，而網(wǎng)絡(luò)資源是有限的，所以網(wǎng)絡(luò)帶寬成了傳輸視頻數(shù)據(jù)的瓶頸。為解決這個問題，?？低曁岢霾崿F(xiàn)了雙編碼技術(shù)。

　　輸出碼流的圖像質(zhì)量、分辨率、幀率、碼率等視頻參數(shù)都可以獨立設(shè)置。這樣生成的兩個碼流就可以滿足不同的應(yīng)用需求，比如主碼流用于錄像，子碼流用于網(wǎng)絡(luò)傳輸。隨著視頻監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，編碼技術(shù)的發(fā)展，多編碼技術(shù)的實現(xiàn)將成為可能，這樣多個碼流可滿足不同傳輸信道、不同應(yīng)用的需求，如通過千兆網(wǎng)、VPN專網(wǎng)、ADSL、無線網(wǎng)絡(luò)等傳輸信道，以及重要用戶、一般用戶等可以傳輸不同碼率、不同圖像質(zhì)量的視頻數(shù)據(jù)。

　　對于傳統(tǒng)的CCTV監(jiān)控中心來說，矩陣是一個很重要的設(shè)備，它主要完成視頻切換、PTZ控制等功能，同時還可對切換規(guī)則進(jìn)行編程設(shè)置，視頻切換的路數(shù)取決于矩陣主機背板的切換能力，切換是通過電路來實現(xiàn)的。?？低曖槍?shù)字監(jiān)控提出并實現(xiàn)了數(shù)字矩陣，并在兩個平臺上實現(xiàn)。

　　對于單臺的DVR來說，實際上就是一個基于數(shù)據(jù)總線的視頻切換矩陣。對于PC式DVR，輸入的視頻路數(shù)是視音頻壓縮卡的路數(shù)，一路視頻可切換輸出到顯卡，通過增加解碼卡，也可以將多路視頻切換到解碼輸出通道(輸出路數(shù)的多少取決于解碼卡的多少)?？偣材軌蚯袚Q的路數(shù)主要取決于總線的帶寬。另外，通過PC平臺可以非常容易地設(shè)置切換規(guī)則、進(jìn)行PTZ控制。對于嵌入式DVR，輸入的視頻路數(shù)就是DVR的視頻輸入路數(shù)，輸出路數(shù)一般至少有一路，有的DVR輸出兩路、四路等，同樣通過DVR可以設(shè)置切換規(guī)則、可以進(jìn)行PTZ控制。

　　對于一個基于IP網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)來說，前端視頻的輸入、IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、后端的解碼設(shè)備以及控制設(shè)備共同組成基于IP交換的數(shù)字矩陣。

　　視頻輸入的路數(shù)取決于控制端能訪問的前端視頻編碼的路數(shù)，視頻輸出的路數(shù)取決于解碼服務(wù)器的數(shù)量，以及各服務(wù)器解碼輸出通道的路數(shù)，同時也取決于IP網(wǎng)絡(luò)的帶寬。切換規(guī)則由控制臺設(shè)置完成，控制臺同時可以方便地進(jìn)行PTZ控制。

　　數(shù)字矩陣相對于傳統(tǒng)的模擬矩陣，在切換規(guī)則的設(shè)置，切換界面的友好性，以及切換畫面的處理方面，具有較強的靈活性，同時，切換路數(shù)的擴(kuò)展性方面也更加方便，成本更低。如對于切換畫面的處理方面，無需畫面分割器，在DSP平臺上就可以實現(xiàn)畫面分割線是，以窗口為單位進(jìn)行視頻輸出?？傊?，數(shù)字矩陣更加具有發(fā)展?jié)摿Α?/P>

[nextpage]　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻輸出

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由前端設(shè)備(攝像機、鏡頭、云臺、防護(hù)罩、支架、解碼器、報警探頭、射燈等)、中心控制設(shè)備(硬盤錄像機、矩陣主機、報警盒、視頻分配器等)及顯示設(shè)備(VGA、監(jiān)視器、電視墻)組成。

　　如今很多視頻監(jiān)控項目都采用電視墻作為顯示設(shè)備，控制室可以通過矩陣切換在電視墻監(jiān)視器上顯示任意一路攝像機圖像，使用電視墻進(jìn)行監(jiān)控有直觀，方便的特點，便于監(jiān)控人員實時發(fā)現(xiàn)被監(jiān)控目標(biāo)的異常狀況。在監(jiān)控領(lǐng)域，由于電視墻監(jiān)控只能實時監(jiān)看，不能回放，因此往往需要與硬盤錄像機及視頻矩陣配合使用以形成完整的監(jiān)控系統(tǒng)。

　　其中電視墻的實現(xiàn)，即視頻輸出有多種方式，視頻輸出卡是其中兼容性較強的一種視頻輸出設(shè)備，它將軟解之后的YUV數(shù)據(jù)在監(jiān)視器上模擬輸出，因此適用于前端由多種廠家編碼設(shè)備組成的大型監(jiān)控系統(tǒng)。

　　目前，隨著視頻監(jiān)控的運用日益普及，技術(shù)的日趨成熟，視頻監(jiān)控管理在各行業(yè)的應(yīng)用呈現(xiàn)出集成化、統(tǒng)一化的趨勢，即由過去單個管理主體分散管理的點式分布，逐步轉(zhuǎn)向點連成線、線鋪成面、立體交織的聯(lián)網(wǎng)式統(tǒng)一管理。

　　這一發(fā)展趨勢使視頻監(jiān)控使用范圍更廣，管理對象更加多樣化，管理更加集成化、統(tǒng)一化，對于視頻輸出設(shè)備的性能、覆蓋范圍，尤其是兼容性提出了更高的要求。例如校園安防中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，管理主體由之前單個校園各自分化管理，逐漸上升為教育管理部門統(tǒng)一調(diào)度管理，就需要整合眾多單位的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于前期各個單位的視頻監(jiān)控方案及應(yīng)用平臺趨于復(fù)雜，使用的產(chǎn)品也分屬不同廠家，在視頻輸出集合統(tǒng)一時就會面臨無法兼容的問題。如在前端使用了不同廠家的DVR或DVS，在終端卻需要統(tǒng)一的在電視墻上輸出，對于視頻輸出設(shè)備的兼容性而言是一種挑戰(zhàn)。

　　總的看來，現(xiàn)在的視頻輸出設(shè)備，大多只局限于輸出特定格式的碼流。這意味著前端使用某一廠家的設(shè)備，終端上墻輸出時也必須使用該廠家的視頻輸出設(shè)備。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)整合時，就帶來了很大的麻煩，既增加了成本，又會為電視墻的統(tǒng)一管理帶來諸多困難，不適應(yīng)各種大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用需要。