淺談高清監(jiān)控攝像機未來的發(fā)展路在何方

    網絡化是實現(xiàn)高清監(jiān)控的基礎

    傳統(tǒng)的標清監(jiān)控分為模擬、數(shù)字和網絡三種類型。模擬監(jiān)控的前端是模擬攝像機，后端是矩陣。數(shù)字監(jiān)控的前端也是模擬攝像機，后端是DVR。網絡監(jiān)控的前端有兩種，一種是模擬攝像機+視頻編碼器，一種是網絡攝像機，后端是平臺。也就是說，在標清監(jiān)控時代，前端有模擬攝像機、網絡攝像機、視頻編碼器+模擬攝像機等多種類型。

    到了高清監(jiān)控時代，前端卻一定是高清網絡攝像機。原因主要在兩個方面：

    第一，高清監(jiān)控一定是網絡化的，必然是基于視頻壓縮處理并通過IP網絡進行傳輸?shù)�，因為只有這樣才能控制高清視頻的傳輸成本。

    采集后未經壓縮的高清視頻信號有模擬和數(shù)字兩種傳輸方式。模擬傳輸一般采用YPbPr分量傳輸，一路高清視頻信號需要三根同軸線纜同時傳輸。數(shù)字傳輸一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI傳輸，其中DVI或HDMI的傳輸距離只有幾米，不適合用于監(jiān)控傳輸，而HD-SDI雖可以傳輸100米左右，但對同軸電纜的要求很高，線纜的價格也非常昂貴。無論是模擬方式還是數(shù)字方式傳輸，未經壓縮的高清視頻信號傳輸成本都明顯高于以前的模擬標清視頻信號。而采用視頻壓縮編碼并通過IP網絡進行傳輸時，高清視頻與標清視頻在傳輸成本上的差異很小。

    第二，直接用高清網絡攝像機進行前端處理的效率和成本比用高清視頻編碼器+高清攝像機要更有優(yōu)勢。

    當前高清視頻傳感器以CMOS為主，CMOS傳感器直接輸出數(shù)字化的視頻信號，在攝像機中通過DSP或ASIC對此數(shù)字高清視頻信號直接進行壓縮編碼，然后以網絡化方式傳輸，要比攝像機直接輸出高清信號來得經濟，且處理效率更高。

    采用統(tǒng)一的技術標準是高清監(jiān)控發(fā)展的必須條件

    高清在目前尚在應用初期，業(yè)界對高清的很多概念還不統(tǒng)一，采用的技術標準也有所不同。要實現(xiàn)高清監(jiān)控的普及，標準化也是非常必要的。而談到高清的標準化，首先就是視頻分辨率和視頻編碼的標準化。

    首先，關于視頻分辨率的標準。目前，業(yè)界關于高清監(jiān)控的分辨率存在兩種概念，即百萬像素和720p/1080i/1080p，分辨率達到這兩個標準即為高清。720p/1080i/1080p源自美國電影電視工程師協(xié)會（SMPTE）制定的HDTV標準。根據(jù)該標準，真正符合高清視頻的格式主要有以下三種：

    720p：1280*720分辨率，16:9寬屏顯示，逐行掃描/60Hz

    1080i：1920*1080分辨率，16:9寬屏顯示，隔行掃描/60Hz

    1080p：1920*1080分辨率，16:9寬屏顯示，逐行掃描/60Hz

    此外，該標準還詳細定義了每一種分辨率所對應的幀率等數(shù)據(jù)。因此，滿足任何給定HDTV標準的高清網絡攝像機必然支持一個或多個特定分辨率、幀率以及色彩保真度，從而始終能夠確保規(guī)定的視頻質量。

    而百萬像素并不是一個公認的標準，它僅僅是代表一個行業(yè)最佳實踐的概念，具體指的是網絡攝像機的圖像傳感器元素數(shù)量。也就是說，當我們聽到一個高清網絡攝像機說支持百萬像素、兩百萬像素或五百萬像素時，我們并不知道這個攝像機的幀率是多少、視頻寬高比如何、隔行還是逐行、色彩保真度怎么樣等等，而這些信息同樣是衡量一個高清網絡攝像機性能的重要參照。

    因此，可見720p/1080i/1080p才是未來視頻分辨率標準的主流。

    其次，關于視頻編碼技術的標準。視頻編碼是高清網絡攝像機的一項關鍵參數(shù)，它決定了所傳輸視頻的圖像質量以及需要的網絡帶寬。我們目前看到的高清網絡攝像機視頻編碼標準主要有MJPEG和H.264兩種。

    MJPEG（Motion JPEG）是在JPEG基礎發(fā)展起來的動態(tài)圖像壓縮技術，它只單獨的對某一幀進行壓縮，而基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化。通過此壓縮技術可獲取清晰度很高的視頻圖像，而且可靈活設置每路的視頻清晰度和壓縮幀數(shù)，并且壓縮后的畫面還可任意剪接。但它的缺陷也非常明顯：一，丟幀現(xiàn)象嚴重、實時性差，在保證每路都必須是高清晰的前提下，很難完成實時壓縮；二，壓縮效率低，傳輸帶寬和存儲空間占用大。

    H.264是ITU-T和ISO共同成立的JVT聯(lián)合視頻工作組制定的新一代視頻編碼標準，用來實現(xiàn)視頻的高壓縮比、高圖像質量、良好的網絡適應性等目標。H.264不僅比MJPEG節(jié)約了80％以上的碼率，而且對網絡傳輸具有更好的支持功能。H.264引入了面向IP包的編碼機制，有利于網絡中的分組傳輸，支持網絡中視頻的流媒體傳輸，支持不同網絡資源下的分級編碼傳輸，從而獲得平穩(wěn)的圖像質量。H.264可以在更低的帶寬下實現(xiàn)720p、1080i/p的廣播級高清視頻分辨率。

    盡管MJPEG能夠獲得比較好的單幅圖像質量，但由于它在運動性、帶寬占用以及存儲空間占用方面均有致命缺陷，因此，要更適應高清監(jiān)控的發(fā)展需求，H.264顯然更具優(yōu)勢。

    對于視頻監(jiān)控產業(yè)的發(fā)展而言，所有的技術都必須有利于產業(yè)的標準化和統(tǒng)一應當是首要的必須條件，因為過去的模擬監(jiān)控產品正是由于沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準，而使得廠家各自為政，每個廠家都采用自己的標準，致使步入網絡化時代后，用戶面臨監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網等諸多核心需求時障礙重重。高清監(jiān)控時代來臨后，技術標準化更將成為關注重點，除了上述兩項技術標準之外，包括裝置搜尋、實時視頻、音頻、元數(shù)據(jù)和控制信息等網絡視頻設備之間的所有交換信息都將有統(tǒng)一的定義，規(guī)模化和標準化必將成為高清監(jiān)控時代的重要標志。

    完善的解決方案是高清監(jiān)控普及的前提

    近兩年，高清可以說是監(jiān)控行業(yè)的熱門話題，業(yè)界各大主流廠商也紛紛推出了自己的高清產品，尤其是高清攝像機，更是款型豐富，琳瑯滿目。然而，對高清監(jiān)控而言，僅僅是一個高清攝像機或其它某一個單個的高清設備就可以成就應用的嗎？要搞清這個問題我們可以先來看看傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架：無論是模擬監(jiān)控還是數(shù)字監(jiān)控抑或網絡監(jiān)控，它們都是由位于前端環(huán)節(jié)的監(jiān)控攝像機、NVR/DVR/管理平臺的中心管理設備、顯示解碼設備，以及存儲設備、傳輸線纜等構成最基本的系統(tǒng)框架，缺一不可。因此，高清監(jiān)控系統(tǒng)也必須如此，而高清攝像機或其它任何單個的高清設備顯然是不可能實現(xiàn)真正的實際應用的，高清監(jiān)控要具備實際的應用意義，就必須和傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)那樣，提供涵蓋前端、傳輸、管理中心以及后端環(huán)節(jié)的完整的解決方案。

    豐富的系列化產品是促進市場應用的重要因素

    由于高清監(jiān)控的部署成本在目前多少高于標清，而高清監(jiān)控系統(tǒng)的部署規(guī)模也大小各異，從幾路到幾十路、百路都有，因此，能否選擇到最符合需求的產品以有效控制成本必然會影響高清監(jiān)控的市場應用程度。