主頁（http://www.by236.com）：高清時代視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分析以及應(yīng)用 【中國集群通信網(wǎng)】“高清”的概述高清視頻監(jiān)控技術(shù)近年來得以迅速發(fā)展，主要是因為它解決了人們在正常監(jiān)控過程中對“細節(jié)”看不清的問題。“高清”即“高分辨率”。關(guān)于高清的定義，對于安防行業(yè)來說卻是一個后來者。高清的定義最早來源于數(shù)字電視領(lǐng)域，高清電視，又叫“HDTV”，是由美國電影電視工程師衆(zhòng)-會確定的高清晰度電視標準格式。電視的清晰度，是以水平掃描線數(shù)作為計量的。它的集中高清劃分方式如下：1080i格式，是標準數(shù)字電視顯示模式，1125條垂直掃描線，1080條可見垂直掃描線，16：9，分辨率為1920×1080，隔行/60Hz，行頻為33.75KHz。 720p格式，是標準數(shù)字電視顯示模式，750條垂直掃描線，720條可見垂直掃描線，16：9，分辨率為1280×720，逐行/60Hz，行頻為45KHz。 1080p格式，是標準數(shù)字電視顯示模式，1125條垂直掃描線，1080條可見垂直掃描線，16：9，分辨率為1920×1080逐行掃描，專業(yè)格式。 高清電視，就是指支持1080i、720P和1080P的電視標準。 而在安防行業(yè)，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)最高可達標準清晰度，進行數(shù)字編碼后，一般可以達到4CIF或D1的分辨率，約為44萬像素，清晰度在300至500線之間;采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的IP監(jiān)控，如果要達到800電視線的清晰度，那么網(wǎng)絡(luò)攝像機的分辨率至少要達到1280×720的標準，約90多萬像素;若采用200萬像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機，就達到了超高清圖像的要求，寬高比為16：9的網(wǎng)絡(luò)攝像機，對應(yīng)分辨率為1920×1080，寬高比為4：3的網(wǎng)絡(luò)攝像機，對應(yīng)分辨率為1600×1200。安防行業(yè)更多的是借用電視領(lǐng)域的高清劃分標準，俗稱為“高清”和“標清”。 安防市場中已經(jīng)出現(xiàn)了分辨率能夠達到1080i和720P的網(wǎng)絡(luò)攝像機，因為網(wǎng)絡(luò)給高清視頻的傳輸提供了一個很高的保障。當然也有具有高清傳輸接口的模擬攝像機，如具有Y/Pb/ Pr和VGA接口的槍機或一體機。 “高清”的采集 高清的視頻效果的保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，無法談及后端的高清效果。無論是槍機、一體機還是網(wǎng)絡(luò)攝像機、模擬攝像機，采集的原理都是一致的，只是技術(shù)和器件上的區(qū)別。高清視頻的采集最重要的是感光元器件的性能，至于CCD和CMOS各有優(yōu)劣，在高清監(jiān)控領(lǐng)域，也都有所應(yīng)用。CMOS在高像素方面有著一定的優(yōu)勢，而CCD對監(jiān)控場景的適應(yīng)性更佳。我們也不妨擱置爭議，由市場需求來判別孰優(yōu)孰劣。 總而言之，在CCD和CMOS對于高清監(jiān)控市場已經(jīng)均有應(yīng)用，CCD由以前1/4英寸到1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等，代表了其技術(shù)的不斷發(fā)展，再經(jīng)過圖像處理芯片的配合，能夠達到分辨率720P甚至1080i的輸出。CMOS技術(shù)也在成像方面不斷進步，加上其成本低廉、便于集成也為廣大客戶接受，CMOS類型的監(jiān)控攝像機目前分辨率也能達到1600×1200及以上。同樣，鏡頭要能夠保證進光量和角度，同時還要有一個適宜調(diào)焦和光圈來配合感光元器件的成像。因為高清的視頻通常依賴于一個調(diào)焦的操作，對于焦距和光圈不滿足實際需求來說，高清攝像機也惘然。在一體機中通常配合較高的變倍來更好的體現(xiàn)高清的效果。 高清采集即高清攝像機的發(fā)展受其制約，因為并不局限于高清視頻處理本身，而更多的是高清的市場應(yīng)用。比如高清傳輸問題、高清設(shè)備的配套問題等。所以一個高清的方案將是從前端至后端一整套的高清解決方案，缺少一環(huán)，將不能實現(xiàn)真正的高清。目前更多具有傾向性的解決方案即通過編碼處理實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸來解決后續(xù)的問題。 “高清”的編碼 高清編碼是我們不斷提升的核心技術(shù)之一，可以說最終視頻效果好與不好，依賴性最大的是編碼技術(shù)的應(yīng)用。高清編碼處理即將采集的高清信號通過編碼處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并通過網(wǎng)絡(luò)的方式進行傳輸，與普通視頻信號的編解碼原理一致。區(qū)別只是更側(cè)重于視頻處理芯片的處理能力，即具有高清編碼能力，其輸出的視頻分辨率能夠達到我們劃分的高清標準。 目前市場上對于編碼處理芯片廠家也潛在隱性競爭。TI、飛利浦、霍尼韋爾、華為、海思甚至臺灣一些廠家，都在安防市場上角逐。對于在SOC構(gòu)架下DSP方案和ASIC方案在競爭日愈激烈的安防領(lǐng)域也形成了潛移默化的對手。在此，我們不討論其優(yōu)劣，這點由市場來評價。我們只談高清編碼處理能力問題。對于高清編碼而言，這兩種方案都有所涉及，在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機、視頻服務(wù)器、甚至DVR方面都有所體現(xiàn)。 視頻處理單元能夠支持H.264Main Profile、Baseline Profile、MJPEG、JPEG等多種實時編解碼，也支持H.264同時編解碼30fps@D1、MIPEG、JPEG支持最大300萬像素的編碼。H.264Main Profile強大的編碼算法極大提高了視頻質(zhì)量，并且能夠靈活的提供場編碼或者幀編碼，為客戶支持不同的顯示終端提供了方便，同時視頻處理單元還支持雙碼流編碼，即MJPEG和 H.264可以同時編碼。圖形處理單元能夠提供De-interlace算法處理，靈活的運動檢測。 通過高效的編碼處理之后，加上其他通信控制部分的規(guī)劃和設(shè)計，比如網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、安全性、碼流的封裝格式和傳輸功能。再集成了監(jiān)控所需其它I/O接口，如報警、通訊控制、語音對講等接口，配合RJ-45接口進行傳輸和操作。雖然其中編碼技術(shù)比較成熟，但是對于處理高清視頻而言，能力和設(shè)計上有待進一步思索和提高，我們要求的高清監(jiān)控不僅僅是圖像清晰，還要追求幀率、碼率符合預(yù)定需求，同時還應(yīng)該考慮存儲成本和網(wǎng)絡(luò)帶寬的問題。因為我們的監(jiān)控是一個全面的系統(tǒng)，具有足夠應(yīng)急能力的系統(tǒng)。所以在高清的視頻處理上，我們應(yīng)該更多地保持一份冷靜和思考。 “高清”的傳輸與存儲 高清視頻的傳輸，即通過特定介質(zhì)將高清的視頻信號傳輸給用戶。這里的傳輸具有兩個層次上的劃分，一是通過編碼處理后的數(shù)字信號，這里一般通過網(wǎng)線進行傳輸，涉及到局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。一般情況下，高清視頻的傳輸信息量大、占用帶寬多，采用網(wǎng)線進行連接，對應(yīng)的帶寬為百兆或千兆。傳輸介質(zhì)帶寬滿足后，同時還要考慮到系統(tǒng)各個接口、交換設(shè)備、橋接設(shè)備等，不能因為帶寬限制而導(dǎo)致高清視頻的傳輸異常。一般高清視頻的碼流 在2M-8M之間可設(shè)，所以更多應(yīng)用的是局域網(wǎng)當中，通過超五類或六類網(wǎng)線進行傳輸。 高清視頻的存儲也更多指的是數(shù)字信號而言的，目前通過DVR、NVR 或依靠于服務(wù)器銜接磁盤陣列、抑或直接構(gòu)架NAS或IPSAN服務(wù)器等多種方式。采用DVR(現(xiàn)在也有很多NVR或混合DVR的說法)是最早實行的一種方式，其將錄像、回放、控制、瀏覽、網(wǎng)傳等功能集一身，當然對于高清視頻的存儲，DVR必須具有網(wǎng)絡(luò)信號輸入的功能模塊。但是目前這一功能模塊受到廠家之間配合的局限，視頻源與DVR廠家必須做到兼容才能正常使用。對于磁盤陣列，即通過高清視頻傳輸至客戶后端服務(wù)器，服務(wù)器本身的控制軟件將控制視頻流直接存儲在與服務(wù)器連接的磁盤陣列中，所有的控制、瀏覽、錄像、回放、報警等操作都通過軟件進行集中處理。對于NAS和IPSAN方式，首先網(wǎng)絡(luò)攝像機本身應(yīng)該具有與NAS服務(wù)器連接的衆(zhòng)-議和模塊，直接將視頻流端口指向NAS服務(wù)器并進行存儲操作，在回放查詢上，NAS服務(wù)器本身也是一個文件共享服務(wù)器。將錄像文件在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上進行共享。所有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中客戶均可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程下載高清視頻信息。
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