高清監控

    不同的行業、不同的場合對圖像清晰度的要求不同，如在車水馬龍的鬧市區如何看清一個人的面部特征、看清楚車輛的牌照是很重要的;在高樓大廈的大廳內，擁擠喧鬧的出入口、停車庫的出入口、高速公路、體育場館等場合，則能大大提升系統的應用價值。

    高清監控

    高清網絡攝像機提供視頻監控的信源，它已將視頻進行高清編碼和IP封裝，通過IP網絡來承載高清圖像，可實現高清監視、錄像等監控功能。

    在發送端，網絡攝像機集成了圖像采集、視頻壓縮編碼、通信控制和傳輸接口，視頻數據通過IP網絡輸出。

    在圖像采集部分，CCD和CMOS兩種傳感器分別針對不同的需求而設計，CMOS在高像素方面有著一定的優勢，而CCD對監控場景的適應性更佳。在視頻壓縮編碼部分，不同的壓縮算法和算法實現方案決定了高清圖像的質量和編碼效率。在通信控制部分，網絡的適應性、安全性、碼流的封裝格式和傳輸功能，取決于監控系統的規劃和設計。在傳輸接口部分，不同的網絡接入方式，如無線、有線等，均可很好地支持;另外，有的網絡攝像機還集成了監控所需其它接口，如報警、控制、對講等接口。

    在接收端，通過解碼，輸出至高清顯示設備，如LCD，通過記錄設備，對高清圖像進行錄像。

    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現高清錄像的重要環節。要記錄高清網絡攝像機圖像，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，都應具備以下要求，如：

    保證錄像保存周期，需要足夠的存儲空間;

    保證多路并發記錄的有效性，即記錄過程中不應該有瓶頸;

    方便、快捷的檢索與回放效率;

    具備循環覆蓋方式，多次覆蓋后應保證記錄和檢索的效率;

    可靠性、性價比應符合監控業務要求。

    PC-NVR利用PC-DVR開發技術，通過高清網絡攝像機提供的SDK可進行二次開發，存儲技術可采用DAS、NAS、IPSAN等。

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

    支持高清網絡攝像機的接入;

    具備高清解碼和解碼輸出接口(如VGA);

    具備足夠的存儲空間或擴展存儲接口。

    目前時常上的幾款高清網絡攝像機，分別采用CCD、CMOS傳感器，分別支持1280x720、1600x1200高清編碼，可實現高達5倍D1效果顯示，碼率在2M-8Mbps之間可調。在后端上，國內首推的DS-9000系列混合型DVR最多可接入8路高清網絡攝像機，錄像與解碼分辨率支持1280x720，顯示分辨率支持1280x1024。。支持8個SATA盤位，內置的存儲容量可配置，如配備8個1TB的硬盤、配置3Mbps碼率，那么每個通道的平均保存周期約為780小時。

選擇前端時應注意問題

    1.高清網絡攝像機還是高清視頻服務器

    高清網絡攝像機由于是一體化的構造，產品簡潔，應用起來十分方便，目前成為應用的主題。

    高清視頻服務器用以連接高清攝像機，在當前高清網絡機不是很豐富的情況下，也是一個不錯的選擇，將更多的選擇空間留給高清攝像機。

    2.CCD還是CMOS

    目前高清網絡攝像機的攝像部件一般采用CMOS或CCD。

    CMOS由于其極高的性價比，在高清監控中占有較大的比重。CMOS技術成熟，可以提供更高清晰度的圖像，給網絡攝像機的發展留了很大的發展空間。從應用上來說，CMOS還存在固有的缺憾，對低照度的適應能力差一些。但這不會影響其成為高清攝像機的主力。

    CCD高清攝像機，能適應低照的環境，圖像的運動特性也較好，作為百萬級像素的網絡攝像機，是一個不錯的選擇，但普遍價格偏高。因此在選擇中應當考量使用場景和系統的經濟性。

    3.H.264還是MPEG4

    圖像清晰度的提高對圖像處理和傳輸都提出較高的要求。MPEG4和H.264兩種編碼技術在目前的高清前端都有使用，技術的成熟度相當，壓縮后的圖像對帶寬的要求略高于后者，但產品的價格存在一定的差異。在應用中需考察系統的規模、網絡環境，在綜合經濟因素，可以做出選擇。

    4.前端存儲

    高清監控的場合往往是比較重要的一些場合，對圖像的安全性要求較高，特別是要防止來自網絡的偶然性故障所帶來的影響。前端帶有存儲是一個不錯的措施，圖像經前端壓縮編碼后存儲在本地的存儲介質上，無論網絡環境的變化，可以有效保證圖像的存儲安全。但大部分的高清前端不會內置有硬盤，而是采用存儲卡作為介質，措施不當，可能引起介質的早早報廢，這時需要和后端進行協作。

    后端系統往往有兩種形式：一是監控管理平臺(CMS)，一是網絡錄像機(NVR)。CMS往往注重聯網特性，注重大容量轉發、存儲和用戶管理，是一種較為上層的部分，而跟高清攝像機業務關系上最緊密的應該是NVR，因此在高清監控系統中我們關注的后端將主要是NVR。

選擇后端時應關注問題

    NVR同樣是網絡監控的產物，在高清監控以前，NVR是以DVR終結者形象出現的話，那么在高清監控系統中，NVR將是一支生力軍，充當起這個市場的主角。在高清監控系統中NVR的選擇應當重點考查以下的方面：

    1.圖像存儲

    高清監控會引起錄像存儲空間的增大，因此要有足夠的存儲空間用于錄像存儲，在特定的專業場合，對存儲的要求則更高。NVR需要本身有足夠的存儲空間，在需要擴展的時候能夠方便的進行擴展，目前常見的存儲擴展設備包括eSATA陣列、IPSan陣列，而這往往也是衡量一個NVR的擴展性的一個重要指標。

    另一方面，專業場合對于錄像的安全性要求很高，存儲介質的可靠性問題將顯得比較重要。一般而言，業內有兩種方法可以提升存儲的安全性，一種是磁盤的輪休，多個磁盤中，同一時間只有一個磁盤工作，不工作的硬盤處于休眠狀態，這間接提升了磁盤的使用壽命;第二種是使用RAID技術，常用在存儲陣列中，對于偶爾出現的磁盤故障，更換磁盤后能方便的還原圖像資料。一般而言這兩個特性也是商業級和專業級系統的區分的標識。

    2.圖像本地解碼顯示

    圖像本地解碼顯示是NVR產品的基本特性。由于高清的圖像分辨率的需要，一般要求NVR能夠解碼還原高清攝像機的圖像，如攝像機是1920*1080的，那么NVR至少也要能支持1920*1080圖像的顯示。由于高清圖像的解碼需要的資源極大，NVR如果接入16路高清圖像，那么不可能同時進行16路高清的同時解碼顯示，也沒有必要，這時可以使用多碼流技術，單畫面時，高清解碼顯示，多畫面則解碼較低分辨率圖像。

    設備在本地解碼顯示方面一般要求具備VGA接口，可以連接性價高的VGA監視器，也應該具備HDMI等高清接口，以適應更專業的應用場合。

    3.ANR功能

    高清監控的應用市場的定位決定了使用者對監控系統的多方面的品質要求，一臺好的NVR設備，應該考慮到消除網絡可能的故障帶來圖像損失風險，同時也要易于用戶理解和使用。這時，ANR技術就是一個非常好的解決方案。高清網絡攝像機和高清NVR均要求具備此項技術能力，協同存儲，既不浪費存儲資源，又不會因為網絡故障導致故障期間的圖像的損失。

    4.接入平臺構建大型應用

    從目前看，大部分的高清監控系統還是行業專網應用居多，高清圖像的瀏覽就不局限于本地，而是要能夠應用在行業的各個方面。那么對于NVR和高清網絡攝像機能夠接入大型視頻監控管理平臺已成必然的需求，這樣由高清網絡攝像機和組成的啞鈴結構的小集團，通過平臺的互聯互通可以形成一個龐大的應用網絡。在高清系統中，后端是否具備組建大網的能力，成為一個重要的衡量標準。

高清監控存在問題

    高清網絡攝像機使圖像清晰度有了質的飛躍，但是也給高清監控系統帶來了一系列現實的問題：

    網絡帶寬緊張：分辨率越大、清晰度超高，意味著在進行數據傳輸的時候碼流也會增大，增加網絡帶寬壓力。

    存儲空間龐大：數據流量的翻倍，增大了錄像容量，給網絡存儲帶來壓力。

    對中心控制、管理軟件和硬件性能的要求成倍增長;

    對于記錄視頻圖像的管理和事后分析的工作量也將成倍增長;

    投資成本高昂。

    監控攝像機系統必須高清

    高清晰度攝像機除了前端安裝和選材必須注意外，還必須有傳輸系統，中間系統和終端顯示系統的配合使用才能達到高清晰度的實際效果。

    針對高清監控攝像機系統來說，視頻圖像的傳送一般會選擇同軸電纜、雙絞線、UTP線(即網絡傳輸)、無線傳輸、光纜傳輸等方式，不管采用哪種方式傳輸，必須使圖像從前端傳輸到后端的整個系統中的各個環接的帶寬>6M，這樣才能保證圖像達到高清晰度的要求，并符合工程及技防檢測上的要求。一般情況下同軸電纜超過150米或200米時圖像質量會明顯下降，這是由于同軸電纜自身的特性造成的，故必須采取各種措施保證其終端帶寬不小于6M，必要時要給予加視頻補償放大器來解決，一般的視頻放大器的作用不大。其補償的指標應保證高頻補償量、幅頻特性、信噪比、共模抑制比、微分相位失真度、色度亮度延遲、色度寬度增益等都達到使相關線纜損耗或衰減造成的缺陷得到補償，從而保證進入系統的圖像的高清晰度。

    目前，由于銅纜的價格不斷上升，視頻圖像采用光纜傳送的成本不斷下降，在較長距離或多幅圖像的傳輸中，采用光纜傳送不失為一舉多得的方案被廣泛采用。由于光纜的帶寬大、衰減小、高抗干擾、體積小、保密性強等特點，可較好保證圖像傳送的各項指標。當采用其他方式傳送圖像時，也必須保證通道的帶寬。

    高清晰度的圖像還必須要靠好的終端顯示設備來表現在人的視覺面前的，故最好選擇逐行掃描監視器。因為在實際使用中隔行掃描監視器的圖像閃爍嚴重，容易使人產生視覺疲勞。若監視器的清晰度低則同樣達不到整體清晰度的要求。因為監視器的清晰度時由監視器、視頻通道的帶寬和顯像管的點距、會距所決定的。據資料顯示，其通道帶寬與清晰度之間的折算理論上限為1M/80線左右，若再考慮高清晰度時的視頻信號幅度下降因素，要達到顯示400線的視頻圖像，則監視器清晰度指標按經驗應采用600線以上的機器。 為了使高清攝像機系統能正常使用，中間處理設備，包括矩陣、硬盤錄像機，視頻服務器、各種視頻編碼器等等都必須滿足帶寬和圖像壓縮的要求，才能使高清晰度攝像機充分發揮其內在的作用。光靠使用高清晰度攝像機而忽視其他配套設備的選用是達不到真正目的的。

高清攝像機的安裝調試

    在一般的安防監控系統安裝上，高清攝像機和普通攝像機的安裝和調試方法基本相同，但必須要注意好鏡頭選配，因為鏡頭的質量不好，或者選配不好，很大程度上會影響到畫面的清晰度，例如紅外夜視系統的攝像機最好選用紅外鏡頭，而1/3英寸CCD一般配用1/3英寸的鏡頭，1/2英寸CCD一般配用1/2英寸鏡頭，安裝調試時鏡頭的聚焦調試必須調好，特別是攝像機的后焦面要調準，很多時候鏡頭的聚焦不清會引起圖像的模糊，達不到高清晰的要求。另外攝像機的防護罩也不能忽視，槍式防護罩的前端玻璃不能采用一般的平板玻璃，而必須采用較好的光學玻璃，一般的平板玻璃對圖像的解析力有非常厲害的消弱作用，選用球型罩殼更應注意，球面的曲率必須過渡光滑，最好不要把鏡頭對準球殼的上邊緣，此處光的折射力較大，甚至會嚴重影響圖像的清晰度。有一點很重要，就是不管哪種罩殼，最好罩殼內的光越低越好，鏡頭至罩殼的距離越短越好，這樣能使鏡頭前的光污染減少到最低，有利于提高圖像的清晰度。

    從現實產品和系統構成來看，百萬像素級的高清應用基本成型，例如前端的百萬像素攝像機、傳輸、接口、編碼、圖像處理應用、輸出、顯示等環節上的產品技術，以及應用系統平臺，根據本專題的分析來看，基本上具備了運行的基礎。雖然行業中大家普遍認為高清監控是行業和市場發展的必須趨勢，但從真正的市場應用來說，目前各類行業用戶還沒有具體的現實應用心理準備。

    根據目前了解的信息來看，目前索尼、安訊士、海康威視等公司的產品已經或正在一些核心大城市中用到百萬高清級的網絡監控系統工程中，隨著這些應用案例的增多，用戶會越來越多的感知到高清監控系統不一樣的圖像效果和細節展現能力。并由樣本案例的示范效應推動，吸引更多的對圖像有高清要求的高端行業用戶加入這個應用陣營，尤其是本身具備良好的局域網絡或光纖資源的行業用戶，他們要啟動網絡高清系統應用，是比較容易的事情

    從用戶的心理來看，他們對于圖像的清晰度是首先在乎的。但他們也擔心，以前用數模混用的系統，大家都感覺成熟穩定了，操作也得心應手，一下轉到百萬像素的高清上去，穩定性怎么樣?在使用方面是否方便?當出了故障時，是不是很容易處理，還是要工程集成商來幫助處理?因此，樣本工程應用案例是打消這類用戶擔心的最好辦法，并且樣本工程也有利于廠家和工程集成商去發現和解決具體應用過程中的問題，從而推動產品和系統的進一步完善。