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高清监控

高清监控

分类: 安防
属性: 技术
最后修改时间: 2015年11月10日
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传统的高清监控 分为模拟、数字和网络三种类型。模拟监控的前端是模拟摄像机,后端是矩阵。数字监控的前端也是模拟摄像机,后端是DVR。

 清晰原理

  对于视频监控而言,图像清晰度无疑是最关键的特性。图像越清晰,细节越明显,观看体验越好,智能等应用业务的准确度也越高。所以图像清晰度是视频监控永恒的追求。

  衡量图像清晰度的标准是分辨率,单位是像素。这个值越大,图像越清晰。所谓高清、标清,差异也就体现在这里。两者之间的分界线就是百万像素或720p,达到百万像素或720p的就是高清。基于这样的标准,目前视频监控市场占主流的CIF和D1都属于标清。

  无论是从分辨率、显示效果还是流畅度来看,高清都比标清更有优势。从分辨率来看,720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、1080i/1080p的分辨率是CIF分辨率的20倍,在同样的显示环境下,高清会清晰得多。从显示效果来看,高清既支持大屏显示,又支持16:9宽屏显示,可以大大增强用户的观看体验。从流畅度来看,高清支持更高的帧率,比如720p和1080i/1080p都可以支持60帧/秒或60场/秒,其图像流畅度比标清要高一倍。所以,高清监控必然将取代标清监控。

  要实现真正的高清监控,必须从视频源的采集、视频信号的编码压缩、视频信号的传输、视频的浏览、录像文件的回放等环节全面支持高清。对客户而言,高清只有在包含了前端、平台、存储、浏览、显示等各个环节时才有意义。

  采集后未经压缩的高清视频信号有模拟和数字两种传输方式,模拟传输一般采用YPbPr分量传输,一路高清视频信号需要三根同轴线缆同时传输。数字传输一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI传输,其中DVI或HDMI的传输距离只有几米,不适合用于监控传输,而HD-SDI虽可以传输百米左右,但对同轴电缆的要求很高,线缆的价格也非常昂贵。但是,如果在前端就对高清视频进行高效压缩处理,然后通过IP网络传输的话,其传输成本与标清监控网络化传输成本相当。

  目前DVR的视频信号处理,分为视频采集和视频编码两个部分。在视频信号采集部分,目前大多数的DVR都是模拟视频输入,均采用BNC接口的CVBS(即复合视频信号)信号输入。复合视频信号的最大分辨率是D1,DVR内部对于复合视频信号是按照D1分辨率采集、量化的。目前DVR均无YPbPr的模拟分量接口,或DVI、HDMI、HD-SDI等数字视频接口。在编码部分,DVR对每路采集的视频信号可以编码成CIF、2CIF、DCIF、D1等分辨率,但编码最大分辨率只能为D1,不具备编720p或1080i、1080p的编码能力。因此,目前的DVR无法实现高清监控。

  可见,要实现高清监控,得从整个监控系统考虑高清,而网络化是高清监控系统应用的基础。

  为NVR带来的机遇

  在视频监控产业,近两年兴起的热门中,除了以NVR为代表的网络化之外另一个应当就是高清了。事实上,对于视频监控而言,图像清晰度也的确是最关键的特性。因为图像越清晰,细节越明显,观看体验越好,智能等应用业务的准确率也会越高,可见,引进高清性能将为视频监控业务的实际应用带来一系列全方面、飞跃性的提升,而高清之于视频监控的重要性就不言而喻了。

  由于高清监控还未完全普及,目前市场对高清的概念还比较模糊甚至有误,因此在阐述高清与NVR的关联前,我们需要先来了解一下高清监控的几个核心概念:

  1)高清监控的前端必然是高清IP摄像机

  传统的标清监控可以分为模拟、数字和网络三种类型,这些监控系统的前端可以分别采用模拟摄像机、网络摄像机、视频编码器+模拟摄像机等多种类型,但在高清监控中,前端必须是高清IP摄像机。

  首先,采集后未经压缩的高清视频信号有模拟和数字两种传输方式,无论是模拟方式还是数字方式传输,未经压缩的高清视频信号传输成本都将会远远高于以前的模拟标清视频信号,因此,可见高清视频信号的传输是无法继续采用过去在标清系统的传输方式的,而只能将视频进行压缩编码并通过IP网络进行传输,并且采用这种传输手段和标清系统的传输在成本上差异极小。

  其次,由于CMOS高清视频传感器的高性价比特性,直接用高清网络摄像机进行前端处理的效率和成本比用高清视频编码器+高清摄像机要更有优势。

  2)HDTV高清标准体系是主流

  在监控设备的视频分辨率达到百万像素或720p后即可称之为高清,而事实上,百万像素和720p两者仍有很大区别。

  720p源自美国电影电视工程师协会(SMPTE)制定的HDTV标准。根据该标准,真正符合高清视频的格式主要有三种:720p(1280*720)分辨率、1080i(1920*1080)分辨率、1080p(1920*1080)分辨率。这一原本用于广电行业的高清视频标准目前也已被视频监控行业作为公认的技术标准而普通沿用。

  而百万像素却并不是一个公认的标准,它其实具体是指网络摄像机的图像传感器元素数量。当一款高清IP摄像机具备百万像素以上性能时,其实还并不能知道这个摄像机的帧率是多少、视频宽高比如何、隔行还是逐行、色彩保真度怎么样等等,而这些信息却同样是衡量一个高清IP摄像机性能的主要指标。因此,作为行业标准,显然HDTV标准更有实用性。

  3)H.264将成视频编码技术的主导

  高清IP摄像机视频编码标准主要有MJPEG和H.264两种。MJPEG(MotionJPEG)是在JPEG基础发展起来的动态图像压缩技术,它虽拥有一定的优势,但缺陷也非常明显,包括丢帧现象严重、实时性差;压缩效率低,传输带宽和存储空间占用大等。

  而H.264是ITU-T和ISO共同成立的JVT联合视频工作组制定的新一代视频编码标准,它不仅比MJPEG节约了80%以上的码率,而且对网络传输具有更好的支持功能,从而可以在更低的带宽下实现720p、1080i/p的广播级高清视频分辨率。

  前文已提到,NVR虽然拥有诸多创新优势,但真正普及还需要一项具有核心竞争力的特性来拉动,而基于上述高清技术所带来的高分辨率、高流畅度以及大屏与宽屏显示等能够大幅提升监控系统的易用性以及用户的图像浏览体验等性能,恰巧符合了NVR核心竞争能力的要求。与此同时,由于高清监控实现的基本前提必须是网络化,因而高清与NVR的结合也是水到渠成、理所当然。

  最后再加上NVR本身拥有的优秀品质:包括我们已经熟知并认可的包括接入管理、录像存储以及解码显示等在内的一体化功能,相信在高清监控时代,NVR将能面临前所未有的发展良机。

  PDVR

  经历了2011高清视频监控的暴发年之后,进入2012年,传说中的世界末日并未到来,但是在国内及全球的安防市场上,数字高清监控再次成为行业热点。无论是安防市场,还是终端用户,高清的大趋势已经成为共识。除了前端高清摄像机的大量涌现之外,处在后端的PDVR高清存储也当仁不让,异军突起。

  纵观目前的安防监控存储产品,主要有DVR、NVR、及PDVR三大类。在这里,通过模拟监控的DVR与数字高清监控的PDVR之间的对比,我们可以清晰地看到谁将是今后高清存储的主流。

  DVR

  DVR是Digital Video Recorder(硬盘录像机),即数字视频录像机,相对于传统的模拟视频录像机,采用硬盘录像,故常常被称为硬盘录像机,也被称为DVR。DVR形成于模拟时代与高清时代的夹缝,是一款模数混合的产品,其主要针对模拟监控的前端。

  尽管DVR具有技术积累时间长、成本低廉等优势,仍难以掩饰它作为模拟时代产品的诸多缺点。首先,DVR前端只能接隔行扫描的模拟摄像机,受模拟摄像机画质影响,DVR画质上不去,最高不超越D1。其次,摄像机与DVR之间的传输方式为模拟信号,容易遭受干扰。

  PDVR

  伴随高清时代应用而生的PDVR(Pour Digital Video Recorder)纯数字视频录像机,只接收百万像素数字高清摄像机数字压缩视频信号,而不接收传统的模拟摄像机电视制式信号。它将数字摄像机的通过网线传输过来的压缩视频信号直接存储到机内硬盘,另外还解压缩数字视频,预览与回放高清画面。

  PDVR具有以下诸多优点:

  1、每个通道接百万高清数字摄像机,画质清晰。

  2、以一个网线代替了音频线,视频线,电源线,控制线。施工简单,成本最低廉。

  3、即插即用,无需要交换机,无需要配置IP地址。

  4、数字化无干扰网络传输。

  5、广域网与监控内网分离,视频网络传输稳定可靠不受外界影响。

  6、扩展方便,布线灵活。

  7、百万高清视频在前端压缩,而后端PDVR无需再视频压缩。

  由于PDVR只接收数字高清摄像机的视频信号,而不再接收模拟的信号,且在兼顾高清的同时,还具备了网络化的优势,符合视频监控今后高清化、数字化、网络化的发展趋势,此外,相对于DVR和NVR来说,PDVR更加注重数字与高清。因此在未来的高清监控发展中,PDVR更加适合数字高清监控的要求。业内有专家表示,一旦真正进入网络高清时代,PDVR将会成为主导高清存储市场的主流产品。

  道路交通安全

  刚刚过去的几个月里,频发的交通事故,让全安问题再次成为社会关注的炙热话题。8月26日凌晨,包茂高速陕西省延安市安塞县境内发生一起特大交通事故,一辆载有39人的双层卧铺客车与一辆运送甲醇的重型罐车发生追尾碰撞,甲醇大量泄漏并迅速流往客车引发剧烈火灾,故造成36人死亡,3人受伤。惨痛的车祸在另一方面也折射出我国目前道路交通安全管理存在的不足。

  智能高清将在交通领域大有作为

  近年来,随着我国车辆数量的急剧增加,给道路交通管理工作提出了新的挑战与要求。而根据一项数据统计,目前,在的高清监控应用中,交通监控项目仅占15%,这与我国398万公里的通车公路里程、2.25亿辆的机动车保有量、2.3亿的机动车驾驶人数极不匹配。因此,高清监控在交通监控领域,还存在很大的应用与市场空白。

  在实现高清的基础之上,植入智能技术,并结合物联网的建设,应用于道路交通监控领域。比如,道路实时状况、车流量统计、违章车牌抓取、路面遗留物、交通事故报警等,通过高清智能监控,对道路进行数字化、科学化、系统化的管理。

  今后,在各地平安城市、慧聪城市、及智能交通建设的推动下,智能高清在道路安防监控应用的将不断扩大,为我国城乡地区的道路交通管理加把“安全锁”,在极大程度上降低交通事故发生率,让人们的出行多一份畅通与安全。

  八年技术积淀成就智能交通核心专家

  近年来,波粒通过自主研发、科技创新,相继推出了多款智能交通监控产品,并且广泛应用于国内外的智能交通、城市交通、高速公路、道路监控领域,应用广泛,稳定性高,赢得了广大用户的一致赞誉。

  波粒在智能交通监控领域的突出成就得到了行业的广泛认可与肯定。2012深圳国际智能交通展期间,前来波粒展区参观的领导专家、与会嘉宾、专业观众、新闻媒体络绎不绝,深圳卫视还在开幕当晚的《深视新闻》中波粒展区进行了报道。波粒以其在智能交通领域的突出成就及卓越产品,赢得到了参展各方的一致肯定与好评,成为展会期间备受关注的焦点。

  展会期间,ITS金狮奖重磅揭晓,波粒BL-6720Q-PL数字百万高清低照度宽动态交通监控摄像机荣耀摘得智能交通展ITS金狮奖桂冠。

  BL-6720Q-PL数字百万高清低照度宽动态交通监控摄像机是波粒纯自主研发、专业用运于交通监控领域的摄像机,采用130万CMOS传感器,其突出的宽动态功能可均衡图像明暗对比,超强低照度性让夜间车牌抓拍、道路监控也能实现画质清晰。该款监控摄像机在众多参选产品中,以其领先国内的技术性能,脱颖而出,摘得殊荣。

  作为中国高清视频监控的领导品牌,波粒科技依托高清视频监控领域的八年技术积淀,及强大的研发后盾,成就国内交通系统的核心专家。未来,波粒还将致力于科技研发,依托百万高清技术积淀,领跑国内智能交通行业。

  高清监控在我国发展趋势:

  2010年底,索尼中国公司在北京举办了一次与安防媒体的沟通会。会上索尼中国介绍了公司的一些新产品和2010年索尼安防产品的市场情况,并征求与会媒体对高清监控摄像机在中国市场今后发展的看法:你们预测一下,高清摄像机何时能在中国普及?会上发言的绝大多数媒体代表都认为,2-3年后高清摄像机就能在中国普及。对此,我提出了不同的看法。

  我认为,虽然中国监控用户对于高清产品有强烈需求,高清监控的技术也比较成熟,也有成套的产品推出,但是考虑到国内用户对产品购置和运行费用的承受能力,高清监控设备使用环境还不成熟,相关标准配套还不完善,高清监控设备与已建成监控系统的整合还有一个较长过程。即使以市场份额30%作为普及的指标来考量,也需求5年左右的时间高清摄像机才能在中国普及。此后我征求过几位业内专家对此的看法,他们认为,我的看法还是很积极的,高清普及也许还要更长的时间。

 发展核心问题

  高清监控发展三大核心问题

  高清百万像素网络摄像机是安防行业推出的应用于监控领域的专业视频监控摄像机。在如今这个高清时代,网络摄像机的高清技术决定了它的发展方向。高清网络摄像机使图像清晰度有了质的飞跃,但也给高清监控系统带来了一系列现实的问题。

  1、带宽问题

  由于目前网络带宽有限,高清视频带来的高码率成为其最大的推广瓶颈。如何用尽可能低的码率传输尽可能高质量的视频是高清监控需要解决的首要问题。同时由于网络的异构性,不同的网络具有不同的信道特性,不同的用户享受到的网络带宽也不相同,甚至同一用户的带宽也可能是随时变化的。随着监控领域的发展,各种用户终端都有连接监控视频的需要,如局域网监控网络带宽较为理想,用户希望浏览高质量的视频;而手机监控领域由于带宽有限,用户更看重的是低码率下的视频流畅性。如何适应这些不同的带宽环境也是高清监控设备需要解决的问题。

  2、显示问题

  相对于标清视频,高清视频的信息量大为丰富,相应的对解码显示性能要求也大大提高,如目前主流的PC机可以轻松实现8路D1标清视频的解码显示,但若前端是1080P高清视频,只能勉强解码显示1路。对于大型视频监控平台,若全部使用高清视频,服务器解码压力会很大。

  3、存储问题

  图像分辨率的提升,必然会消耗更大的存储空间。以1920×1080@30帧视频为例,利用H264的编码算法,为保证清晰度,码流需保持在6Mbps以上,约为标清视频的4-8倍。在标清视频条件下,一台16路DVR内置8快2T硬盘即可满足长时间视频存储需求,而在高清监控中,这一时间将被大大缩短,即会带来存储成本的增加。

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