淺析高清數字視頻監控技術(shù)市場(chǎng)應用現狀

高清數字視頻監控這個(gè)概念已經(jīng)被越來(lái)越多的用戶(hù)和廠(chǎng)商認可，高清所帶來(lái)的超高畫(huà)質(zhì)、超寬場(chǎng)景給人以極大的視覺(jué)震撼。高清與標清最大的區別從清晰度來(lái)說(shuō)，標清攝像機已經(jīng)接近極限，在短時(shí)間內也沒(méi)有提升的空間;而高清網(wǎng)絡(luò )攝像機在清晰度方面可以說(shuō)正處于快速提升的階段，從百萬(wàn)像素，到200萬(wàn)，再到300萬(wàn)，500萬(wàn)等都已經(jīng)有相應的產(chǎn)品在市場(chǎng)上出現，隨著(zhù)高清攝像機技術(shù)的日漸成熟，從視頻會(huì )議、廠(chǎng)區監控一直到小區安防都離不開(kāi)其身影，面對以前視頻中，監控人員睜大了眼睛也不看清的監控物，現如今都得到了很好的解決!

現狀及問(wèn)題

在安防領(lǐng)域高清的發(fā)展涉及到方方面面，概括起來(lái)可以總結為5個(gè)字，即“采”、“傳”、“存”、“顯”、“控”，高清的市場(chǎng)也與這5個(gè)字息息相關(guān)。從這五個(gè)部分，可以看到高清的市場(chǎng)現狀：

前端采集

高清的視頻效果保證首先來(lái)源于高清信息的采集，如果沒(méi)有前端高清視頻采集，無(wú)法談及后端的高清效果。不管是高清還是模擬，其攝像機的清晰度主要取決于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS兩種，在高清監控領(lǐng)域，也都有所應用。

CCD英文全名ChargeCoupledDevice，感光耦合元件，它是一種可記錄光線(xiàn)變化的半導體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長(cháng)、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。CCD對監控場(chǎng)景的適應性更佳，在低照度下效果表現更好。CCD由以前1/4英寸到現在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等等，代表了其技術(shù)的不斷發(fā)展，再經(jīng)過(guò)圖像處理芯片的配合，能夠達到分辨率720P甚至1080P的輸出。在高清的CCD領(lǐng)域，SONY擁有最高的話(huà)語(yǔ)權，它的IT1方案中基于ICX445的130萬(wàn)CCD芯片是各大廠(chǎng)家采用最多的一款百萬(wàn)像素CCD，其有效像素為1280x1024，最高分辨率根據各家技術(shù)實(shí)力的不同可以到達720P或者更高的960P，如天地偉業(yè)、?？档裙镜陌偃f(wàn)像素高清產(chǎn)品其最高分辨率都可以達到1280x960，即960P這個(gè)分辨率;針對200萬(wàn)像素的高清監控，SONY推出了他們的ICX274芯片，該芯片的大小為1/3英寸，最高分辨率為1600x1200即UXGA分辨率，目前市面上絕大多數的200萬(wàn)CCD高清產(chǎn)品都是基于該芯片方案而設計的。

CMOS英文全名Compleme-ntaryMetal-OxideSemiconductor，互補性氧化金屬半導體，CMOS和CCD一樣同為可記錄光線(xiàn)變化的半導體。由于工藝水平、圖像處理技術(shù)及成本等綜合因素的限制，CMOS的傳感器最大的缺點(diǎn)在于圖像噪點(diǎn)多，低照情況下表現差;與CCD相比，最大的優(yōu)點(diǎn)在于CMOS的制造原理更加簡(jiǎn)單，體積更小，功耗可以大大的降低。從目前情況來(lái)看不論是130萬(wàn)像素還是200萬(wàn)像素都還是CCD占絕大多數，而且基本都應用在中高端市場(chǎng);而CMOS的價(jià)格便宜基本都應用于低端市場(chǎng);但是隨著(zhù)CMOS在制造工藝和影像處理技術(shù)上的不斷突破，業(yè)內對CMOS的前景預測也越來(lái)越樂(lè )觀(guān)，有專(zhuān)家預言，隨著(zhù)300萬(wàn)像素的CMOS圖像傳感器的上市，圖像傳感器即將進(jìn)入“CMOS時(shí)代”。CMOS在高像素方面有著(zhù)一定的優(yōu)勢。

編碼傳輸

除前端采集外，高清編碼及傳輸也是在監控系統中不可缺少的重要環(huán)節，高清視頻常見(jiàn)編碼格式有H.264、M-JPEG、MPEG4等格式。

在這幾種編碼格式中，H.264是目前最有前途的一種編碼格式，相對于MPEG2、MPEG4而言，其壓縮效率是三種編碼中最高的。H.264標準由國際電信聯(lián)盟電信標準化部(ITU-T)和國際標準化組織/國際電工委員會(huì )(ISO/IEC)共同研究發(fā)布，因此H.264有兩個(gè)名稱(chēng)，一個(gè)是沿用ITU-T組織的H.26x名稱(chēng)，叫“H.264”，另一個(gè)則是AVC(高級視頻編碼)。H.264格式的最大特點(diǎn)是在保證畫(huà)面質(zhì)量的情況下，它可以把文件大小控制在MPEG2格式的二分之一甚至三分之一。所以其更高的壓縮比、更好的IP和網(wǎng)絡(luò )信道的適應性，在數字視頻通信和存儲領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用。但是需要注意的是，H.264獲得優(yōu)越性能的代價(jià)是計算復雜度增加，因此H.264的硬件要求是最高的。

目前編碼芯片有以海思為代表的ASIC和以TI為代表的DSP兩大陣營(yíng)，海思從Hi3510開(kāi)始，就對監控專(zhuān)用的視頻壓縮技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究。在使用H.264壓縮標準下考慮到視頻的時(shí)延性和打包的方便性，推出了2M帶寬的720P實(shí)時(shí)Hi3512高清解決方案，Hi3515芯片方案在此基礎上將性能提升到了1080P@30fps，強化細節效果等等。TI的DSP如達芬奇數字媒體處理器TMS320DM6467，是基于DSP的SOC(片上系統)，集成了300MHz的ARM內核和600MHz的DSP內核，并采用高清視頻協(xié)處理器，在執行H.264HP@L4(1080p30fps、1080i60fps、720p60fps)的同步多格式高清編碼、解碼與轉碼方面，表現出色。

在傳輸過(guò)程中，高清意味著(zhù)需要更高帶寬。一般認為，H.264編碼D1(720×576)畫(huà)質(zhì)的碼流為1.5M左右，那么以1080P計算，畫(huà)面尺寸約是D1的5倍，簡(jiǎn)單計算，碼流也是5倍。因此，H.264編碼的一個(gè)1080P高清畫(huà)面所用帶寬約為8M，與D1畫(huà)質(zhì)的MPEG2相當。由此可以看出，對于“高清”，網(wǎng)絡(luò )傳輸并沒(méi)有特別的要求。目前的互聯(lián)網(wǎng)對大路數的高清傳輸還有一定的瓶頸，在一些平安城市或多級聯(lián)網(wǎng)的項目中，大都采用專(zhuān)網(wǎng)或者光纖。相比模擬傳輸，數字網(wǎng)絡(luò )傳輸高清視頻具有得天獨厚的優(yōu)勢。

目前高清在編碼傳輸中遇到一個(gè)最大的問(wèn)題就是各個(gè)廠(chǎng)家雖然都采用H.264編碼但是格式不統一，各家的編解碼設備不能混用，標準不統一，雖然ONVIF的出現使得這一現象有解決辦法，但是由于各家對ONVIF協(xié)議的理解和認知層面的差異，即使IPC和平臺都做了對ONVIF的支持，也可能面臨著(zhù)對接及互訪(fǎng)不成功的現象。

高清存儲

對于高清平臺存儲來(lái)說(shuō)，存儲的類(lèi)型一般采用兩種方式：分布式存儲和集中存儲;存儲設備部分，一般會(huì )有：NVR(NetworkVideoRecorder)網(wǎng)絡(luò )視頻錄像機和IPSAN兩種存儲設備。其中NVR作為一個(gè)新興的產(chǎn)品，在網(wǎng)絡(luò )攝像機尤其是高清攝像機的普及中扮演著(zhù)非常重要的角色，其主要功能是對網(wǎng)絡(luò )視頻流進(jìn)行錄像、存儲，并提供實(shí)時(shí)顯示和代理轉發(fā)等功能，一般多采用嵌入式架構，硬解碼支持多路網(wǎng)絡(luò )標清或者高清攝像機接入。以天地偉業(yè)的嵌入式NVR為例，它可以支持16路標清或者8路高清網(wǎng)絡(luò )攝像機的接入;嵌入式硬解碼，可以實(shí)時(shí)預覽，錄像;內置硬盤(pán)盤(pán)位可以存儲;內置代理轉發(fā)模塊可以對接入的視頻流進(jìn)行轉發(fā);此外還帶有VGA和BNC兩種輸出接口可以解碼上墻顯示;此外它還可以作為節點(diǎn)設備，在系統做中做節點(diǎn)監控和分布式存儲;高清存儲的另一個(gè)重要設備就是IPSAN。