淺談高清視頻監(jiān)控及其未來展望

    自近幾年“高清”的概念在視頻監(jiān)控行業(yè)火熱以來，越多來越多的廠商開始推出“高清”化的產(chǎn)品。透過市場(chǎng)上品類繁多的“高清產(chǎn)品”背后，我們發(fā)現(xiàn)，有很多產(chǎn)品對(duì)“高清”的指標(biāo)理解不一，表現(xiàn)效果也是千差萬(wàn)別。那么，視頻監(jiān)控行業(yè)“高清”的概念究竟是什么？什么才是真正的“高清”？本文中，我們淺作探討。

    何為高清？

    何為高清？我們先看一下數(shù)字電視技術(shù)對(duì)高清的定義。

    數(shù)字電視主要分標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視和高清晰度電視。標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視（SDTV）指的是圖像質(zhì)量相當(dāng)于目前常規(guī)的模擬彩色電視系統(tǒng)的數(shù)字電視系統(tǒng)，如PAL，清晰度約為500電視線，碼率約為5Mbps；高清晰度電視（HDTV）指的是水平清晰度和垂直清晰度大約為目前模擬彩色電視系統(tǒng)的兩倍，寬高比為16：9的數(shù)字電視系統(tǒng)，清晰度約為800電視線以上，碼率約為20Mbps。

    國(guó)際電聯(lián)在ITU-R BT.1201建議書中提出了超高清晰度圖像（HRI）的若干標(biāo)準(zhǔn)，其基本要素是圖像的最小分辨率為1920x1080，HRI分四個(gè)等級(jí)，包括HRI0、HRI1、HRI2及HRI3，分辨率分別為1920x1080、3840x2160、5760x3240、7580x4320。

    根據(jù)以上定義，對(duì)應(yīng)到視頻監(jiān)控上，采用模擬攝像機(jī)的模數(shù)混合監(jiān)控最高可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)清晰度，如通過數(shù)字化處理，最高分辨率可達(dá)4CIF或D1的分辨率，約40萬(wàn)像素，清晰度在300至500線之間；采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的IP監(jiān)控，如果要達(dá)到800電視線的清晰度，那么網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的分辨率至少要達(dá)到1280x720的標(biāo)準(zhǔn)，約90萬(wàn)像素，是模數(shù)混合監(jiān)控的兩倍多；如采用200萬(wàn)像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，就達(dá)到了超高清圖像的要求，寬高比為16：9的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，對(duì)應(yīng)分辨率為1920x1080，寬高比為4：3的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，對(duì)應(yīng)分辨率為1600x1200。

    高清監(jiān)控

    高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)提供視頻監(jiān)控的信源，它已將視頻進(jìn)行高清編碼和IP封裝，通過IP網(wǎng)絡(luò)來承載高清圖像，可實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)視、錄像等監(jiān)控功能。

    在發(fā)送端，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)集成了圖像采集、視頻壓縮編碼、通信控制和傳輸接口，視頻數(shù)據(jù)通過IP網(wǎng)絡(luò)輸出。

    在圖像采集部分，CCD和CMOS兩種傳感器分別針對(duì)不同的需求而設(shè)計(jì)，CMOS在高像素方面有著一定的優(yōu)勢(shì)，而CCD對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景的適應(yīng)性更佳。在視頻壓縮編碼部分，不同的壓縮算法和算法實(shí)現(xiàn)方案決定了高清圖像的質(zhì)量和編碼效率。在通信控制部分，網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、安全性、碼流的封裝格式和傳輸功能，取決于監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。在傳輸接口部分，不同的網(wǎng)絡(luò)接入方式，如無線、有線等，均可很好地支持；另外，有的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還集成了監(jiān)控所需其它接口，如報(bào)警、控制、對(duì)講等接口。

    在接收端，通過解碼，輸出至高清顯示設(shè)備，如LCD，通過記錄設(shè)備，對(duì)高清圖像進(jìn)行錄像。

    由于高清圖像的碼流較大，一般在3Mbps以上，所以圖像的記錄是實(shí)現(xiàn)高清錄像的重要環(huán)節(jié)。要記錄高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)圖像，我們可以采用以下幾種方式：

    PC-NVR

    嵌入式NVR

    混合型DVR

    無論采用哪種方式，都應(yīng)具備以下要求，如：

    保證錄像保存周期，需要足夠的存儲(chǔ)空間；

    保證多路并發(fā)記錄的有效性，即記錄過程中不應(yīng)該有瓶頸；

    方便、快捷的檢索與回放效率；

    具備循環(huán)覆蓋方式，多次覆蓋后應(yīng)保證記錄和檢索的效率；

    可靠性、性價(jià)比應(yīng)符合監(jiān)控業(yè)務(wù)要求。

    PC-NVR利用PC-DVR開發(fā)技術(shù)，通過高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)提供的SDK可進(jìn)行二次開發(fā)，存儲(chǔ)技術(shù)可采用DAS、NAS、IPSAN等。

    嵌入式NVR和混合性DVR，均來源于嵌入式DVR技術(shù)。嵌入式NVR和混合型DVR集網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、檢索回放、視頻切換等監(jiān)控功能于一體。如果混合DVR或NVR要支持高清監(jiān)控，那么至少具備以下條件：

    支持高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的接入；

    具備高清解碼和解碼輸出接口（如VGA）；

    具備足夠的存儲(chǔ)空間或擴(kuò)展存儲(chǔ)接口。

    例如海康威視DS-2CD862、852等系列高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，分別采用CCD、CMOS傳感器，分別支持1280x720、1600x1200高清編碼，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)5倍D1效果顯示，碼率在2M-8Mbps之間可調(diào)。在后端上，國(guó)內(nèi)首推的DS-9000系列混合型DVR最多可接入8路高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，錄像與解碼分辨率支持1280x720，顯示分辨率支持1280x1024。。支持8個(gè)SATA盤位，內(nèi)置的存儲(chǔ)容量可配置，如配備8個(gè)1TB的硬盤、配置3Mbps碼率，那么每個(gè)通道的平均保存周期約為780小時(shí)。

    展望

    “讓我們看得更清楚”是高清監(jiān)控的目標(biāo)。不同的行業(yè)、不同的場(chǎng)合對(duì)圖像清晰度的要求不同，如在車水馬龍的鬧市區(qū)如何看清一個(gè)人的面部特征、看清楚車輛的牌照是很重要的；在高樓大廈的大廳內(nèi)，擁擠喧鬧的出入口、停車庫(kù)的出入口、高速公路、體育場(chǎng)館等場(chǎng)合，高清監(jiān)控則能大大提升系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。