高清未来永无止境

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本文提要:视频监控从模拟走向数字用了近10年,在 IP 监控如火如荼的今天,虽然网络监控迅猛发展,但模拟监控仍占据大部分市场,这些说明网络监控还未能让市场用户完全满意。科技的发展日新月异,无法准确预测未来的安防视频监控会将如何?对安防人士来说或许只能从现有IP的不足中管中窥豹,努力提升高清网络摄像机的画质和性能。

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一觉醒来,苹果之父史蒂夫•乔布斯永远地离开了我们。突然有些伤感,乔布斯带领苹果用科技改变了整个世界的生活方式,创造了工业设计和用户体验设计的极致。而反观安防视频监控领域,到目前为止似乎都还没有出现过一种可以让整个业界为之振奋的新技术或新设备。视频监控从模拟走向数字用了近 10 年,在 IP 监控如火如荼的今天,模拟监控仍然有它的市场。这只能说明 IP 高清还没有做到最好,还未能让市场完全接受。

科技的发展日新月异,我们无法准确预测未来的安防视频监控到底是什么样,我们或许只能从现有 IP 高清还存在的一些不足上管中窥豹。在不久的将来,安防业界肯定都会致力于改善这些不足,努力提升 IP 高清的画质和性能。

降低延时没商量

在 IP 监控系统中,网络延时通常是指一个图像数据从前端的 IP 摄像机采集完成到后端的用户通过显示器观看到图像的时间差。比如我们在摄像机前挥动手臂,摄像机采集后通过压缩编码网络传输到后端解码显示出图像,这一系列过程虽然很短暂,但我们仍然可以感觉到显示图像略有滞后。这个就是我们通常比较关注的 IP 监控网络延时,目前IP高清监控的整体延时基本会在 200~500ms 左右。即便是号称无延时的 HD-SDI 摄像机,受到传输质量和距离等的影响,在录像储存之前也仍然会有 50-100ms 左右的延时。监控系统中网络延时产生的原因有很多,主要有以下几方面:

编码效率
我们都知道模数转换和数模转换时都会耗费时间和资源,图像在前端进行编码,在后端进行解码显示时,其间耗费的时间是延时产生的一部分。而我们现在基本上都会采用 H.264 的压缩算法,图像场景越复杂、运动物体越多,码率和帧率越大,采用的 H.264 类别和等级越高,其运算量就越复杂,编码或解码的难度也就越大,耗费的时间也就越多。但通常我们都会采用牺牲系统资源的方式以换取编码和解码效率提升。这也是我们的CPU频率越来越高的原因之一。通常我们选择 H.264 Main Profile @ Level 4.1 压缩级别,可以很好地兼顾图像质量和延时。而从来看,CMOS 由于直接输出数字信号,对延时的影响比 CCD 低。

传输链路和设备
由于互联网络的复杂性,影响网络延时的主要因素也包括传输线路的质量(例如网线质量、采用的工艺标准等)、路由或交换次数(因为每次路由转发都需要时间,因此路由跳数越多,网络延时越大)和网络的流量(网络流量越大,交换机和路由器排队的时间就越长,网络延时也就越大)。由于交换机是 IP 监控传输中常见的设备,交换机对 IP 高清的图像质量具有举足轻重的影响。交换机的时延、丢包率、背板带宽、交换容量、包转发率等都会影响数据交换的性能和延时。所以网线和交换机的选择很重要,直接影响到整个传输链路的图像质量。

解码设备的性能
解码设备通常是指解码器或用于解码的客户端主机。主机的配置好坏直接影响到解码的效率从而造成延时或停顿。有时候在解码或编码时为了图像流畅也人为地加上一些缓冲。

为了减少 IP 高清网络延时,我们就需要提升网络带宽(或降低视频帧率或码率),减少中间传输设备(如路由器、交换机、代理服务器),优化计算机性能,关闭无关的网络服务和软件,减少客户端缓冲时间(在实时与流畅之间取舍)。

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