主頁（http://www.by236.com）：安防監控之視頻輸出與處理技術 【中國集群通信網】視頻監控是安全防范系統的重要組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統，視頻監控以其直觀、準確、及時和信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。近年來，隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發展，視頻監控技術也有了長足的發展。 高清視頻編解碼 經過近10年的發展，芯片的編碼能力有了很大的提升。之前要實現1080i的圖像質量需要用10顆芯片編碼，現在只要兩、三顆就可以了。 結合市場需求來看，追求更好的圖像品質是用戶非常合理且永恒的要求。而隨著智能化監控時代的來臨，為了滿足監控系統對視頻圖像的分析處理要求，如車牌識別、人臉識別等，則對圖像質量提出了更高的要求，例如高清格式。這對芯片的編解碼能力提出了更大的挑戰。 “對于我們前端芯片廠商來說，最首要的是要提高視頻圖像的清晰度，原來我們的產品分辨率只能做到400線左右，TW2864通過采用10位ADC和增強型4H自適應梳狀濾波器，使圖像清晰度高達450線以上，且能獲得更佳的圖像質量、豐富色彩品質已經圖像敏銳度。”TECHWELL程黎明介紹說。 另外一方面，壓縮算法的不斷升級也改變著圖像的畫質。隨著市場上主流的壓縮格式向H.264，甚至更為高級的算法格式發展，不斷地提高壓縮比、并進行算法優化成為芯片廠商的追求。“就運算量而言，MPEG-4比JPEG復雜4倍，H.264又較MPEG4復雜3倍以上，除了decoder的兼容性和encoder的壓縮質量的基本要求，高速的系統架構、內存頻寬、高效率的DMA控制器，甚至多核的平行處理都是SoC效能是否優秀的關鍵。” 從當前市場上主流的芯片廠商所推出的產品來看，大多有支持高清格式的產品，例如，ADI的ADV202、212產品可以支持高清格式。TI的DM355即可支持720p下的MPEG4實時編碼，碼率為4Mbp至8Mbps，可以作為高清網絡攝像機或高清視頻服務器的核心處理器。據了解，TI可支持720p下的H.264實時編碼芯片也即將推出。高清編碼芯片的誕生，將可以使視頻監控產品在更低的碼流下獲得更高的圖像畫質。 近幾年來，中國的安防監控市場發展迅猛，受到了世界的矚目。DVR產品作為國內監控行業的主流產品已經引領風騷5、6年了。在數字監控技術引導下，國內監控市場出現暴發性的增長，單就DVR而言每年增長幅度超過40%，隨著市場往縱深化方向發展，數字監控產品的網絡化、智能化，平臺化趨勢也日益明顯。 雙編碼技術與距陣 回顧一下，數字硬盤錄像機(DVR)的發展已經有很多年了，總的來說發展很快，各種新技術、新產品、新概念層出不窮，但錄像清晰度、錄像成本始終是監控系統中關注的二大重要因素。錄像清晰度與圖像質量、分辨率、碼率、幀結構等視頻編碼參數有很大的關系，錄像成本與壓縮效率有很大關系，要取得高的圖像質量，那么勢必增加錄像成本，反之，要降低錄像成本，那么勢必影響圖像質量。具體應用中，如何做到兼顧這2個因素呢?為此，海康威視提出并實現了“動態調整編碼參數”技術。 “動態調整編碼參數”就是在不啟停錄像(不切換錄像文件)的情況下，對編碼參數進行調整，同時生效。在具體的應用中，對于靜止或一般的監控場景，調整相應編碼參數，使錄像保持在很低的碼率，而在圖像發生變化，或產生報警時，可以調整相應編碼參數，實現高質量的錄像，可以動態修改的參數包括：分辨率、錄像質量、碼率控制、幀率控制以及幀結構。 由于上述參數可以動態修改，因此可以保持圖像的連續、無需頻繁的切換文件，即滿足了在關鍵時刻對高圖像質量的要求，又節省了硬盤空間。 聯網監控是在銀行系統完成數字化改造以后的又一重要需求，特別是對于無人值守的離行式ATM機來說，聯網監控是高效運維的重要手段，監控中心不僅可以實時了解DVR的在線狀況，也可以實時查看有警情的現場圖像，一定程度上改變了單純通過錄像復合，進行事后處理的現狀。 對于金融行業來說，錄像的清晰度要得到保證，這樣的話視頻數據較大，而網絡資源是有限的，所以網絡帶寬成了傳輸視頻數據的瓶頸。為解決這個問題，海康威視提出并實現了雙編碼技術。 輸出碼流的圖像質量、分辨率、幀率、碼率等視頻參數都可以獨立設置。這樣生成的兩個碼流就可以滿足不同的應用需求，比如主碼流用于錄像，子碼流用于網絡傳輸。隨著視頻監控應用領域的拓展，編碼技術的發展，多編碼技術的實現將成為可能，這樣多個碼流可滿足不同傳輸信道、不同應用的需求，如通過千兆網、VPN專網、ADSL、無線網絡等傳輸信道，以及重要用戶、一般用戶等可以傳輸不同碼率、不同圖像質量的視頻數據。 對于傳統的CCTV監控中心來說，矩陣是一個很重要的設備，它主要完成視頻切換、PTZ控制等功能，同時還可對切換規則進行編程設置，視頻切換的路數取決于矩陣主機背板的切換能力，切換是通過電路來實現的。海康威視針對數字監控提出并實現了數字矩陣，并在兩個平臺上實現。 對于單臺的DVR來說，實際上就是一個基于數據總線的視頻切換矩陣。對于PC式DVR，輸入的視頻路數是視音頻壓縮卡的路數，一路視頻可切換輸出到顯卡，通過增加解碼卡，也可以將多路視頻切換到解碼輸出通道(輸出路數的多少取決于解碼卡的多少)。總共能夠切換的路數主要取決于總線的帶寬。另外，通過PC平臺可以非常容易地設置切換規則、進行PTZ控制。對于嵌入式DVR，輸入的視頻路數就是DVR的視頻輸入路數，輸出路數一般至少有一路，有的DVR輸出兩路、四路等，同樣通過DVR可以設置切換規則、可以進行PTZ控制。 對于一個基于IP網絡的監控系統來說，前端視頻的輸入、IP網絡設備、后端的解碼設備以及控制設備共同組成基于IP交換的數字矩陣。 視頻輸入的路數取決于控制端能訪問的前端視頻編碼的路數，視頻輸出的路數取決于解碼服務器的數量，以及各服務器解碼輸出通道的路數，同時也取決于IP網絡的帶寬。切換規則由控制臺設置完成，控制臺同時可以方便地進行PTZ控制。 數字矩陣相對于傳統的模擬矩陣，在切換規則的設置，切換界面的友好性，以及切換畫面的處理方面，具有較強的靈活性，同時，切換路數的擴展性方面也更加方便，成本更低。如對于切換畫面的處理方面，無需畫面分割器，在DSP平臺上就可以實現畫面分割線是，以窗口為單位進行視頻輸出。總之，數字矩陣更加具有發展潛力。
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