视频监控高清化的意义越来越重大

随着互联网的发展,网络化的普及,在监控领域中化越来越成为人们生活中不可或缺的一部分,而且趋势非常明显。2009年,监控将是大家讨论的热点之一,并且将成为厂商间拉开竞争差距的一个重要因素。受价格和整体解决方案的影响,2009 年的高清监控将主要在金融、交通、医疗等高端行业率先获得部分应用。

在高清视频监控领域,自 2008 年 推出业内第一款标准 H.264 的全实时 720P 百万像素高清网络摄像机产品,到现在推出第一款 1080P 全实时低码流两百万像素高清网络摄像机产品,高清技术已经成熟,并已成为目前的主力市场。而在视频监控领域,受各种因素的影响,高清才刚刚起步,而网络化的到来正在推动这一进程。

根据美国电影电视工程师协会(SMPTE)、国际电联(ITU)和我国国家广电的相关定义,真正的高清视频格式目前主要有三种:720P(1280*720分辨率,16:9宽屏显示,逐行扫描/60Hz);1080i(1920*1080分辨率,16:9宽屏显示,隔行扫描/60Hz);1080P(1920*1080分辨率,16:9宽屏显示,逐行扫描/60Hz)。其中,1080P是目前最高等级的高清视频清晰度标准。

为什么只有网络化才能推动高清化呢?要实现真正的高清视频监控,必需从视频源的采集、视频信号的压缩编码、视频浏览、录像文件的回放等方面全面支持高清。采集后未经压缩的高清视频信号有模拟和数字两种传输方式,模拟传输一般采用 YPbPr 色差分量传输,一路高清视频信号需要三根同轴线缆同时传输。数字传输一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI传输,其中DVI或HDMI的传输距离只有几米,不适合用于监控传输,而HD-SDI虽可以传输100米左右,但对同轴电缆的要求很高,线缆的价格也非常昂贵。可见,无论是模拟方式还是数字方式传输,高清视频信号的传输成本将明显高于标清视频信号。另外,当前高清视频传感器以CMOS为主,CMOS传感器直接输出数字化的视频信号。在摄像机中通过DSP或ASIC对此数字高清视频信号直接进行压缩编码,然后以网络化方式传输,要比摄像机直接输出高清信号来得经济。可以说,前端网络化是高清化应用的基础,从目前市场上用于监控的高清摄像机基本上都是网络摄像机的现状来看也可以印证这一点。

由于高清正在起步,难免会有概念误导,因此需要在此澄清一下:

  • 1)将D1宣传成高清的误导。事实上真正的高清目前只有720P、1080i、1080P三种分辨率;
  • 2)将DVR以多路D1画面合成高清视频输出的功能宣传成高清的误导。事实上真正的高清是从前端开始的,每一路图像都达到高清分辨率,只有这样才能保证视频采集、编码、传输、浏览、录像、回放等全面高清;
  • 3)高清网络摄像机以静态图像像素来宣传而不是以动态视频分辨率来宣传的误导。如500万像素摄像机,实际上其动态分辨率一般只有100万像素,而且好多还不实时;
  • 4)对客户而言,高清只有在包含了前端、平台、存储、浏览、显示等各个环节时才有意义,因此拥有高清整体解决方案才是真正的高清提供商,而不仅仅是提供单纯的高清网络摄像机。

高清监控
高清网络摄像机提供视频监控的信源,它已将视频进行高清编码和IP封装,通过IP网络来承载高清图像,可实现高清监视、录像等监控功能。

在发送端,网络摄像机集成了图像采集、视频压缩编码、通信控制和传输接口,视频数据通过IP网络输出。在图像采集部分,CCD和CMOS两种传感器分别针对不同的需求而设计,CMOS在高像素方面有着一定的优势,而CCD对监控场景的适应性(如夜间)可以会好一些。在视频压缩编码部分,不同的压缩算法和算法实现方案决定了高清图像的质量和编码效率。在通信控制部分,网络的适应性、安全性、码流的封装格式和传输功能,取决于监控系统的规划和设计。

在传输接口部分,不同的网络接入方式,如无线、有线等,均可很好地支持;另外,AipStar的网络摄像机还集成了监控所需其它接口,如报警、控制、对讲等接口。

在接收端,通过解码,输出至高清显示设备,如LCD,通过记录设备,对高清图像进行录像。

由于采用非标准H.264压缩的高清图像的码流较大,一般在4Mbps以上;而采用标准H.264压缩,720p全实时可以做到2Mbps,1080P全实时可以做到4Mbps。所以图像的记录是实现高清录像的重要环节。要记录高清网络摄像机图像,我们可以采用以下几种方式:

  • 1)PC-NVR
  • 2)嵌入式NVR
  • 3)混合型DVR

无论采用哪种方式,都应具备以下要求,如:

  • 1)保证录像保存周期,需要足够的存储空间;
  • 2)保证多路并发记录的有效性,即记录过程中不应该有瓶颈;
  • 3)方便、快捷的检索与回放效率;
  • 4)具备循环覆盖方式,多次覆盖后应保证记录和检索的效率;
  • 5)可靠性、性价比应符合监控业务要求。

PC-NVR 利用PC-DVR开发技术,通过高清网络摄像机提供的SDK可进行二次开发,存储技术可采用DAS、NAS、IPSAN等。

嵌入式 NVR 和混合性DVR,均来源于嵌入式 DVR 技术。嵌入式NVR和混合型DVR集网络存储、检索回放、视频切换等监控功能于一体。如果混合DVR或NVR要支持高清监控,那么至少具备以下条件:

  • 1)支持高清网络摄像机的接入;
  • 2)具备高清解码和解码输出接口(如VGA);
  • 3)具备足够的存储空间或扩展存储接口。

目前市场上的几款百万像素高清网络摄像机,采用 CCD、CMOS传感器,支持 1280×720、1920×1080 高清全实时编码,可实现高达5倍D1效果显示,码率在1M-8Mbps之间可调。在后端上,可以通过 FTP、NVR、IPSAN等多种方式存储。

展望
“让我们看得更清楚”是高清监控的目标。不同的行业、不同的场合对图像清晰度的要求不同,如在车水马龙的闹市区如何看清一个人的面部特征、看清楚车辆的牌照是很重要的;在高楼大厦的大厅内,拥挤喧闹的出入口、停车库的出入口、高速公路、体育场馆等场合,高清监控则能大大提升系统的应用价值。

(来源:全球IP通信联盟)

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