淺析高清數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)市場應(yīng)用現(xiàn)狀

高清數(shù)字視頻監(jiān)控這個概念已經(jīng)被越來越多的用戶和廠商認(rèn)可，高清所帶來的超高畫質(zhì)、超寬場景給人以極大的視覺震撼。高清與標(biāo)清最大的區(qū)別從清晰度來說，標(biāo)清攝像機已經(jīng)接近極限，在短時間內(nèi)也沒有提升的空間;而高清網(wǎng)絡(luò)攝像機在清晰度方面可以說正處于快速提升的階段，從百萬像素，到200萬，再到300萬，500萬等都已經(jīng)有相應(yīng)的產(chǎn)品在市場上出現(xiàn)，隨著高清攝像機技術(shù)的日漸成熟，從視頻會議、廠區(qū)監(jiān)控一直到小區(qū)安防都離不開其身影，面對以前視頻中，監(jiān)控人員睜大了眼睛也不看清的監(jiān)控物，現(xiàn)如今都得到了很好的解決!

現(xiàn)狀及問題

在安防領(lǐng)域高清的發(fā)展涉及到方方面面，概括起來可以總結(jié)為5個字，即“采”、“傳”、“存”、“顯”、“控”，高清的市場也與這5個字息息相關(guān)。從這五個部分，可以看到高清的市場現(xiàn)狀：

前端采集

高清的視頻效果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。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(jiān)控領(lǐng)域，也都有所應(yīng)用。

CCD英文全名ChargeCoupledDevice，感光耦合元件，它是一種可記錄光線變化的半導(dǎo)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、抗震動等優(yōu)點。CCD對監(jiān)控場景的適應(yīng)性更佳，在低照度下效果表現(xiàn)更好。CCD由以前1/4英寸到現(xiàn)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)過圖像處理芯片的配合，能夠達(dá)到分辨率720P甚至1080P的輸出。在高清的CCD領(lǐng)域，SONY擁有最高的話語權(quán)，它的IT1方案中基于ICX445的130萬CCD芯片是各大廠家采用最多的一款百萬像素CCD，其有效像素為1280x1024，最高分辨率根據(jù)各家技術(shù)實力的不同可以到達(dá)720P或者更高的960P，如天地偉業(yè)、?？档裙镜陌偃f像素高清產(chǎn)品其最高分辨率都可以達(dá)到1280x960，即960P這個分辨率;針對200萬像素的高清監(jiān)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(shù)的200萬CCD高清產(chǎn)品都是基于該芯片方案而設(shè)計的。

CMOS英文全名Compleme-ntaryMetal-OxideSemiconductor，互補性氧化金屬半導(dǎo)體，CMOS和CCD一樣同為可記錄光線變化的半導(dǎo)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在于圖像噪點多，低照情況下表現(xiàn)差;與CCD相比，最大的優(yōu)點在于CMOS的制造原理更加簡單，體積更小，功耗可以大大的降低。從目前情況來看不論是130萬像素還是200萬像素都還是CCD占絕大多數(shù)，而且基本都應(yīng)用在中高端市場;而CMOS的價格便宜基本都應(yīng)用于低端市場;但是隨著CMOS在制造工藝和影像處理技術(shù)上的不斷突破，業(yè)內(nèi)對CMOS的前景預(yù)測也越來越樂觀，有專家預(yù)言，隨著300萬像素的CMOS圖像傳感器的上市，圖像傳感器即將進(jìn)入“CMOS時代”。CMOS在高像素方面有著一定的優(yōu)勢。

編碼傳輸

除前端采集外，高清編碼及傳輸也是在監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，高清視頻常見編碼格式有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(biāo)準(zhǔn)由國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部(ITU-T)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(ISO/IEC)共同研究發(fā)布，因此H.264有兩個名稱，一個是沿用ITU-T組織的H.26x名稱，叫“H.264”，另一個則是AVC(高級視頻編碼)。H.264格式的最大特點是在保證畫面質(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(yīng)性，在數(shù)字視頻通信和存儲領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是需要注意的是，H.264獲得優(yōu)越性能的代價是計算復(fù)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，海思從Hi3510開始，就對監(jiān)控專用的視頻壓縮技術(shù)進(jìn)行重點研究。在使用H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)下考慮到視頻的時延性和打包的方便性，推出了2M帶寬的720P實時Hi3512高清解決方案，Hi3515芯片方案在此基礎(chǔ)上將性能提升到了1080P@30fps，強化細(xì)節(jié)效果等等。TI的DSP如達(dá)芬奇數(shù)字媒體處理器TMS320DM6467，是基于DSP的SOC(片上系統(tǒng))，集成了300MHz的ARM內(nèi)核和600MHz的DSP內(nèi)核，并采用高清視頻協(xié)處理器，在執(zhí)行H.264HP@L4(1080p30fps、1080i60fps、720p60fps)的同步多格式高清編碼、解碼與轉(zhuǎn)碼方面，表現(xiàn)出色。

在傳輸過程中，高清意味著需要更高帶寬。一般認(rèn)為，H.264編碼D1(720×576)畫質(zhì)的碼流為1.5M左右，那么以1080P計算，畫面尺寸約是D1的5倍，簡單計算，碼流也是5倍。因此，H.264編碼的一個1080P高清畫面所用帶寬約為8M，與D1畫質(zhì)的MPEG2相當(dāng)。由此可以看出，對于“高清”，網(wǎng)絡(luò)傳輸并沒有特別的要求。目前的互聯(lián)網(wǎng)對大路數(shù)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，大都采用專網(wǎng)或者光纖。相比模擬傳輸，數(shù)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最大的問題就是各個廠家雖然都采用H.264編碼但是格式不統(tǒng)一，各家的編解碼設(shè)備不能混用，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，雖然ONVIF的出現(xiàn)使得這一現(xiàn)象有解決辦法，但是由于各家對ONVIF協(xié)議的理解和認(rèn)知層面的差異，即使IPC和平臺都做了對ONVIF的支持，也可能面臨著對接及互訪不成功的現(xiàn)象。

高清存儲

對于高清平臺存儲來說，存儲的類型一般采用兩種方式：分布式存儲和集中存儲;存儲設(shè)備部分，一般會有：NVR(NetworkVideoRecorder)網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機和IPSAN兩種存儲設(shè)備。其中NVR作為一個新興的產(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，并提供實時顯示和代理轉(zhuǎn)發(fā)等功能，一般多采用嵌入式架構(gòu)，硬解碼支持多路網(wǎng)絡(luò)標(biāo)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(biāo)清或者8路高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的接入;嵌入式硬解碼，可以實時預(yù)覽，錄像;內(nèi)置硬盤盤位可以存儲;內(nèi)置代理轉(zhuǎn)發(fā)模塊可以對接入的視頻流進(jìn)行轉(zhuǎn)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(jié)點設(shè)備，在系統(tǒng)做中做節(jié)點監(jiān)控和分布式存儲;高清存儲的另一個重要設(shè)備就是IPSAN。