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高清应用的解决方案
      在视频监控产业,图像清晰度无疑是最重要的关键性能,是主宰整个产业技术发展方向的重要因素。衡量图像清晰度的标准是分辨率,分辨率值越大,图像就越清晰。在视频监控行业,现在的监控图像分辨率最高已可达1080p,也就是我们通常说的高清。依据美国电影电视工程师协会(SMPTE)等权威机构制定的HDTV标准,高清视频格式主要有三种: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标准同样在视频监控领域得到了沿用,据此可知,高清监控,至少是监控图像的分辨率至少达到了720p以上,而此前的D1、CIF只能属于标清监控。
      由于图像清晰度性能对视频监控产业有着非同一般的重要性,因此,高清监控技术一经面世就被市场广泛接受并开始实际试用。
      
高清监控应用的必须前提是网络化
      
我们知道,传统的标清监控分为模拟、数字和网络三种类型,但无论哪种类型都必须采用监控摄像机前端+管理控制后端的系统框架,这之中,监控摄像机则根据后端设备的性质选用模拟摄像机或网络摄像机,也就是说,在标清监控系统中,前端设备与传输手段是既可使用模拟的也可使用网络的。
      但高清监控却不然。
      首先,我们知道,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100米左右,但对同轴电缆的要求很高,线缆的价格也非常昂贵。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明显高于以前的模拟标清视频信号。而采用视频压缩编码并通过IP网络进行传输时,高清视频与标清视频在传输成本上的差异很小。
      因此,可见高清监控首先必须基于视频压缩处理并通过IP网络进行传输,只有这样才能有效控制高清视频的传输成本,从而让高清监控真正具有实用意义。
      其次,当前高清视频传感器以CMOS为主,CMOS传感器直接输出数字化的视频信号,在摄像机中通过DSP或ASIC对此数字高清视频信号直接进行压缩编码,然后以网络化方式传输,要比摄像机直接输出高清信号来得经济,且处理效率更高,所以直接用全网络化的高清IP摄像机进行前端处理的效率和成本比用高清视频编码器+高清模拟摄像机要更有优势。
      
高清监控必须提供完整的解决方案
      
近两年,高清可以说是监控行业的热门话题,业界各大主流厂商也纷纷推出了自己的高清产品,尤其是高清摄像机,更是款型丰富,琳琅满目。然而,对高清监控而言,仅仅是一个高清摄像机或其它某一个单个的高清设备就可以成就应用的吗?要搞清这个问题我们可以先来看看传统的视频监控系统框架:无论是模拟监控还是数字监控抑或网络监控,它们都是由位于前端环节的监控摄像机、NVR/DVR/管理平台的中心管理设备、显示解码设备,以及存储设备、传输线缆等构成最基本的系统框架,缺一不可。因此,高清监控系统也必须如此,而高清摄像机或其它任何单个的高清设备显然是不可能实现真正的实际应用的,高清监控要具备实际的应用意义,就必须和传统监控系统那样,提供涵盖前端、传输、管理中心以及后端环节的完整的解决方案。
      
如何打造完善的高清监控解决方案
      
2009年12月,苏州科达科技有限公司(KEDACOM)发布了包括高清网络摄像机、高清NVR、高清电视墙解码器在内的系列化高清监控新品,可提供从前端高清图像采集与显示、中心高清图像浏览与存储、后端高清解码与显示在内一套完整的端到端高清监控解决方案,成为了业界首家完整的高清监控解决方案提供商,以该公司的高清监控产品及解决方案为参照,可以较清晰地了解一套高清监控解决方案是如何构建起来的。
      
一、高清NVR与高清监控管理平台
      
在一套视频监控系统中,中心管理设备是最核心的,它的功能与作用同传统视频监控系统中的DVR、大型管理平台,以及PC+管理软件相似。高清视频监控系统的中心管理设备主要有两种:高清NVR、高清监控管理平台。前者单台接入容量为数十路,主要用于中小型高清监控系统;后者单台接入容量则可达数千乃至上万路,管理功能也更丰富,一般用于大型系统。与此同时,目前已推出的主流高清NVR与高清监控管理平台还可互相兼容,两者配合则可构建一套大规模多级级联的高清视频监控系统。
      
二、高清网络摄像机
      
如前文所述,出于经济成本的考虑,在高清视频监控系统中直接采用一体化的高清IP摄像机比用高清视频编码器+高清模拟摄像机性价比要高的多,因此,相信在未来,高清网络摄像机将是高清监控前端设备的不二之选。
      目前,支持接入高清NVR或高清管理平台的高清网络摄像机主要有高清枪机、高清半球机以及高清高速球机等多种款型。这些高清网络摄像机产品均严格遵循HDTV高清标准,即视频分辨率至少在720p以上。此外,它们还均采用H.264编码技术,与MJPEG(MotionJPEG)技术相比,H.264不仅可节约80%以上的码率,而且对网络传输具有更好的支持功能,也就是说H.264可以在更低的带宽下获取更平稳的优质高清图像。另外,主流的高清网络摄像机还分别根据不同用户的需求分别采用了CCD和CMOS的图像传感器,例如,针对中低端市场的普通监控场合使用成本低的CMOS高清网络摄像机,而针对高端市场中要求较高的监控场合则可提供CCD高清网络摄像机,从而使用户的不同需求都能得到充分满足。
三、高清电视墙解码器
      前文提到,所谓高清监控,必须是能够为用户提供具有实际应用意义的解决方案,这套解决方案必须完整地涵盖前端、中心、后端各个环节以及传输、显示、存储等各项核心功能。然而目前,市场上可见的高清监控产品却只有高清摄像机或高清管理平台,而后端——解端显示这一环节却几乎完全空白。但事实上,一套监控系统如果少了电视墙解码显示,其应用价值和意义究竟还能有几何呢?
      嵌入式高清电视墙解码器一般都会采用模块化的设计结构,采用标准的19英寸机箱,可以同时插入多块高清解码卡。目前已有的高清电视墙解码器产品可提供7路720p或1080i/1080p全高清视频的同时解码输出。由于采用模块化方式构建,所以用户可以根据需求进行灵活配置,而在大型应用中,还可采用多机堆叠的方式实现更多路数的高清电视墙解决方案。
      高清电视墙解码器的问世可谓意义非凡,因为正是有了它的配合,一套高清视频监控解决方案才得以完整,而高清监控也才有了被广泛推广的可行性。
      高清监控的典型应用
      全网络化部署的高清视频监控系统将能对不同场合、不同规模的监控系统部署都具有很强的适用性。比如,针对较小规模的普通监控场合,采用相应监控点数量的高清网络摄像机+高清NVR+高清显示设备即可布建一套功能完善的小型高清监控系统。
      而针对大型监控系统,则采用高清网络摄像机+高清NVR+高清监控管理平台+高清电视墙解码器+高清显示设备来构建,这样一套全网络化的高清监控系统不仅布建简便,管理功能也更为完善。目前,以平安城市、金融、交通等为主的高端行业级监控市场正是这一类大型高清监控系统的主要用户,同时由于高清监控在成本上毕竟高于标清,因此,这些高端行业也是当前高清监控的主要用户。
      一、应用于平安城市
      平安城市主要包括重要道路路口监控和以网吧、KTV、商场等复杂场所为主的社会面监控这两类。由于平安城市系统的特殊性质,它们对监控点的图像清晰度要求正越来越高,因此,平安城市也开始越来越多地选择高清监控产品进行系统部署,各级系统之间再通过网络互联,从而能够更有效地提高城市治安工作的效率。
二、应用于银行监控
      银行监控目前正面临大联网的行业需求,银行监控大联网的应用方案目前也已趋于一致:采用网络化架构,以监控管理平台为核心实现多级互联,同时提供报警、门禁等其他安防子系统的接入整合,最终达到既可统一管理又可分级自治的综合安防的目的。

      结语:网络环境的不断完善助力高清监控的成熟
      最后,对于全网络化高清监控的普及应用,不少人还因担忧当前网络环境是否成熟而对其心存疑问。但事实上,当前真正完善的高清监控系统已经在网络适应性方面做足了功夫,例如,采用双码流技术以尽可能降低带宽压力,即对日常的实时浏览图像提供低分辨率码流,而存储图像则提供高分辩率码流。在银行监控系统中,双码流技术的应用就有着极重要的作用,因为当前大多数银行网点到分行的带宽非常有限,根本无法同时传输多路高清分辨率的视频图像,双码流技术可以让高清分辨率的视频流在营业网点进行本地存储,而低分辨率的视频流则供分行或支行远程浏览使用,这样,既可实现录像存储的高清晰度,又可保证远程浏览的流畅,从而大大提高了高清监控的实用性。
      此外,客观方面,当前的网络环境在稳定性、延时、安全性等可能影响高清应用的关键方面其实已经有了良好的基础,并还在不断改善中。虽然高清在视频监控领域还未真正普及,但视频会议行业却早在2006年已经推出了首款高清产品,并且经过近两年的磨合,高清更是已经成为该行业的应用主流,而相比之下,视频会议对网络环境的要求之严格其实要远甚于监控。因此,有理由相信,对高清视频监控来说,网络这一最主要的环境因素已经不再是障碍了。


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