視頻壓縮算法探討

　　目前網(wǎng)絡(luò)攝像機的視頻壓縮算法主要包括：M-JPEG/MPEG4/H.264，而國內(nèi)又以H.264為主流，基本上都做到了Main Profile的壓縮等級，但各制造廠商在算法的細節(jié)優(yōu)化上有所不同，各有特色。如某些廠家全力推出的全系列百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機均采用H.264壓縮算法，可以支持720P/1080p全幀速高清視頻輸出。在保證優(yōu)質(zhì)圖像質(zhì)量的同時，對H.264技術(shù)標準在壓縮編碼效率上作了明顯的改良和提升，壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG4的1/3，大大降低了傳輸帶寬和后端存儲的壓力。而且考慮到不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境， H.264壓縮算法可以根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境使用不同的傳輸速率，并能夠自行調(diào)節(jié)帶寬的占用率，在優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的同時，也為用戶提供了更多實際應(yīng)用體驗。除此之外，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機支持H.264 /MJPEG/JPEG視頻編碼，支持雙碼流，用戶可以根據(jù)實際應(yīng)用需求，來進行視頻數(shù)據(jù)的多路傳輸，從而實現(xiàn)了應(yīng)用操作的多選擇性。

　　與SDI攝像機對比分析

　　在視頻質(zhì)量方面SDI攝像機和高清網(wǎng)絡(luò)攝像機都可以達到720P/1080P的水平，甚至SDI攝像機還可以提供更高的傳輸幀率，一般可達到30-60幀/秒的實時圖像采集。而且SDI攝像機具有較高清晰度的圖像、更高的分辨率、更豐富的色彩等特點，能夠滿足用戶高清監(jiān)控需求。目前，作為專門面向高端安防市場的監(jiān)控設(shè)備，SDI攝像機以其在圖像質(zhì)量的上優(yōu)秀品質(zhì)和系統(tǒng)架構(gòu)上比較簡單的特點，使其在一些特殊的行業(yè)會有比較好的應(yīng)用前景。

　　但在低照度、寬動態(tài)等攝像機基本功能方面，SDI攝像機和高清網(wǎng)絡(luò)攝像機都還有提升的空間?，F(xiàn)在的SDI攝像機采用CCD成像芯片較多些，CCD芯片感光性能較CMOS要好，相對來說夜晚的監(jiān)控效果要好些?，F(xiàn)有的高清圖像傳感器的感光靈敏度都不太理想，在夜間光線較暗的場合下捕捉的圖像效果較差，因此，有效提升圖像傳感器性能至關(guān)重要。除了提升感光芯片的低照度性能外，現(xiàn)在還借助了紅外技術(shù)、熱成像等技術(shù)來獲得理想的圖像效果，從而使夜間監(jiān)控效果得到改善，使24小時監(jiān)控更完美、更高效。

　　另外，最重要的是SDI攝像機的傳輸距離非常受限制，其只能傳輸100米左右。而網(wǎng)絡(luò)攝像機只要依托網(wǎng)絡(luò)就可以傳輸，這是兩者最大的差別。不僅如此，由于前端SDI攝像機采集的數(shù)據(jù)量較大，其傳輸過程又不經(jīng)編解碼器壓縮，給數(shù)據(jù)的存儲提出了很大挑戰(zhàn)。但高清網(wǎng)絡(luò)攝像機采用H.264壓縮算法，能夠很好節(jié)省傳輸帶寬和存儲空間。

　　綜上所述，筆者認為SDI攝像機和網(wǎng)絡(luò)高清攝像機有各自的應(yīng)用領(lǐng)域和側(cè)重點，它們是互補而不是取代關(guān)系。SDI攝像機若想獲得較大的應(yīng)用空間，傳輸距離可能會是瓶頸，所以SDI攝像機傳輸距離需要突破，只有不斷滿足用戶需求，SDI攝像機才能擁有更廣闊的發(fā)展前景。而對于網(wǎng)絡(luò)攝像機視頻壓縮算法的再優(yōu)化，既具高畫質(zhì)又有低碼率，仍是其性能提升的重點。然后，無論是SDI攝像機，還是網(wǎng)絡(luò)攝像機(標清或高清)，低照度、寬動態(tài)等攝像機應(yīng)具備的基本高性能對二者來說都是需要不斷的提升。[nextpage]

　　后端智能更可靠

　　網(wǎng)絡(luò)攝像機的智能化目前包括兩種解決方案，一種是在前端攝像機處實現(xiàn)智能化分析，另一種是在后端服務(wù)器上實現(xiàn)智能分析。前端分析的優(yōu)點在于不需要服務(wù)器支持，可以單獨應(yīng)用，缺點是前端的芯片處理能力有限，不適合做復雜的、大工作量的分析。尤其在一些特殊應(yīng)用的或單一功能應(yīng)用的場合，比如交通、又比如人流統(tǒng)計等，往往只需要分析車牌信息和計數(shù)等，此時智能分析在前端攝像機的應(yīng)用，就能夠很好地滿足用戶監(jiān)控需求。

　　考慮到多方面的因素，部分廠家逐步推出了獨具特色的解決方案即在后端做分析，后端做分析的優(yōu)勢是處理能力強，而另一個優(yōu)點是比較靈活，可以隨時選擇對某一個前端做分析或不做分析。如應(yīng)用于大型商場的視頻監(jiān)控攝像機，需要對購物區(qū)、電梯口、通道、出入口、停車場及倉庫等場所進行實時監(jiān)控，由于監(jiān)控點較多，往往容易出現(xiàn)圖像信息冗余的現(xiàn)象，針對這一問題，部分廠家選擇了在后端服務(wù)器做智能分析，用戶可以根據(jù)自己的需要，隨時選取前端需要監(jiān)控的重點場所進行監(jiān)控智能分析，使得應(yīng)用具有很大的靈活性，而且服務(wù)器強大的處理能力也能夠應(yīng)對大量數(shù)據(jù)的分析工作，尤其是對于前端為模擬攝像機的用戶來說，更具有重要意義。原有的模擬攝像機可以保留，只需在后端服務(wù)器上嵌入智能分析模塊，從而節(jié)省了前端更換為網(wǎng)絡(luò)攝像機的成本。可見，后端智能化解決方案以其專業(yè)安全可靠的特性，得到了廣大行業(yè)用戶的廣泛支持。

　　未能普及的主要原因分析

　　目前，從我國整個安防行業(yè)來看，網(wǎng)絡(luò)攝像機還未能大規(guī)模得到普及，筆者認為主要有以下三點原因。

　　首先，相對于技術(shù)十分成熟的傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)，其組網(wǎng)和調(diào)試對于已熟悉模擬系統(tǒng)的工程人員來說，就顯得比較生疏或稍有難度。眾所周知，網(wǎng)絡(luò)攝像機是依托于網(wǎng)絡(luò)而存在的，網(wǎng)絡(luò)本身的狀況與網(wǎng)絡(luò)攝像機的應(yīng)用效果息息相關(guān)?？v觀基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對應(yīng)用的影響，如網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是基于已建的網(wǎng)絡(luò)，則原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是否能滿足監(jiān)控要求，是需要考慮的;而對基于新建網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，則會有面臨構(gòu)建新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的較大的投資，大的投資可能會使用戶難以承受。另外，網(wǎng)絡(luò)攝像機的訪問還會受到域名、IP地址等問題的困擾，而且網(wǎng)絡(luò)安全問題也是用戶所關(guān)注的重點，如此諸多問題的合力作用，都制約了網(wǎng)絡(luò)攝像機的廣泛應(yīng)用。但是在網(wǎng)絡(luò)安全方面，現(xiàn)在的百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機都內(nèi)置國際規(guī)范的VPN協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備無縫連接，可安全地由互聯(lián)網(wǎng)接入到內(nèi)部局域網(wǎng)，從而極大地提高了音視頻的安全性，能防止通過網(wǎng)絡(luò)攝像機的網(wǎng)線入侵內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。另外，普遍地高清網(wǎng)絡(luò)攝像機也都有內(nèi)置的UPNP協(xié)議，即插即用，無需更改防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備的設(shè)置，也降低了調(diào)試難度。

　　其次，一些標清網(wǎng)絡(luò)攝像機的圖像效果還不如模擬攝像機，且網(wǎng)絡(luò)攝像機還有傷腦筋的非實時性等也都助推了模擬攝像機仍被大規(guī)模選用，并牢牢占據(jù)了監(jiān)控市場的主流地位。但是，隨著技術(shù)的改進和用戶需求的提升，高清晰度已成為了安防廠商不斷追求的目標，720P/1080P高清攝像機越來越受到用戶青睞。以一些主流廠家為例，于去年隆重推出的全系列百萬高清攝像機均遵循H.264算法標準，可實現(xiàn)1920×1080、1600×1200、1280×720全實時百萬高清，支持1600×1200視頻多碼流視頻輸出，可輕松實現(xiàn)高清監(jiān)控，能夠真實清晰地捕捉圖像細節(jié)，畫面質(zhì)量比傳統(tǒng)的D1提升了4倍，從而使高清攝像機的應(yīng)用領(lǐng)域也日見廣泛，可以樂觀預測，在高清化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控趨勢下，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機將會呈現(xiàn)出快速的發(fā)展態(tài)勢。

　　最后，網(wǎng)絡(luò)攝像機的成本仍偏高。與模擬攝像機相比，由于網(wǎng)絡(luò)攝像機市場還不成熟，其價格偏高，讓很多行業(yè)用戶望而卻步。而隨著我國國內(nèi)較大安防企業(yè)對攝像機核心技術(shù)的逐漸掌握，國產(chǎn)壓縮芯片大規(guī)模應(yīng)用，諸多國內(nèi)安防企業(yè)推出了種類繁多的網(wǎng)絡(luò)攝像機。一些廠家更是擁有全線的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機，能夠為用戶提供更豐富的選擇。這就意味著價格必然會有較大幅度的下調(diào)空間，目前高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的價格已經(jīng)越來越逼近傳統(tǒng)的模擬攝像機，使更多的用戶能用得起網(wǎng)絡(luò)攝像機。

　　結(jié)語

　　綜上，從壓縮算法、智能分析等技術(shù)方面進一步加深了對網(wǎng)絡(luò)攝像機的了解。在大安防時代，隨著我國平安城市、智能交通等工程如火如荼的展開，網(wǎng)絡(luò)攝像機正以其在高清、傳輸?shù)确矫娴某錾憩F(xiàn)，逐漸形成了規(guī)模應(yīng)用的態(tài)勢。我們相信在網(wǎng)絡(luò)攝像機技術(shù)不斷的變革下，網(wǎng)絡(luò)攝像機將會突破其自身的技術(shù)制約和外在條件的束縛，呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景?？梢孕老驳乜吹?，網(wǎng)絡(luò)攝像機已成為引領(lǐng)視頻監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)展的主流方向，并將會在更多領(lǐng)域暴發(fā)出巨大“能量”，以趨于完善的姿態(tài)，為用戶提供更專業(yè)、更貼心的實際應(yīng)用體驗，實現(xiàn)人類智能生活方式的新變革。