淺談高清監(jiān)控在智能建筑中的應(yīng)用

    以下是一篇�？低�視針對(duì)高清監(jiān)控在智能建筑領(lǐng)域中應(yīng)用的技術(shù)文稿，與大家分享。

　　一、何謂“高清”

　　對(duì)于視頻監(jiān)控而言，圖像清晰度無疑是最關(guān)鍵的特性。圖像越清晰，細(xì)節(jié)越明顯，觀看體驗(yàn)越好，智能分析等應(yīng)用業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確度也越高。所以圖像清晰度是視頻監(jiān)控永恒的追求。衡量圖像清晰度的標(biāo)準(zhǔn)是分辨率，單位是像素。這個(gè)值越大，圖像越清晰。所謂高清、標(biāo)清，差異也就體現(xiàn)在這里。兩者之間的分界線就是百萬像素或720p，達(dá)到百萬像素或720p的就是高清。 (1)1080i格式，是標(biāo)準(zhǔn)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。 (2)720p格式，是標(biāo)準(zhǔn)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。 (3)1080p格式，是標(biāo)準(zhǔn)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。

　　二、高清監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)

　　無論是從分辨率、顯示效果還是流暢度來看，高清都比標(biāo)清更有優(yōu)勢(shì)。從分辨率來看，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，在同樣的顯示環(huán)境下，高清會(huì)清晰得多。從顯示效果來看，高清既支持大屏顯示，又支持16:9寬屏顯示，可以大大增強(qiáng)用戶的觀看體驗(yàn)。從流暢度來看，高清支持更高的幀率，比如720p和1080i/1080p都可以支持60幀/秒或60場(chǎng)/秒，其圖像流暢度比標(biāo)清要高一倍。所以，高清監(jiān)控是監(jiān)控行業(yè)發(fā)展最主流的趨勢(shì)之一。對(duì)客戶而言，高清只有在包含了前端、平臺(tái)、存儲(chǔ)、瀏覽、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)才有意義。因此，要實(shí)現(xiàn)真正的高清監(jiān)控，必須從視頻源的采集、視頻信號(hào)的編碼壓縮、視頻信號(hào)的傳輸、視頻的瀏覽、錄像文件的回放等環(huán)節(jié)全面支持高清。

　　三、高清監(jiān)控在智能建筑中應(yīng)用

　　☆前端

　　在此前，智能建筑行業(yè)多是采用摸擬系統(tǒng)，相對(duì)于這些傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，高清攝像機(jī)無須同軸電纜、無須龐大的視頻分配器；安裝所需設(shè)備少，可大幅減少線材，從而大幅降低工程成本；同時(shí)，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是利用寬帶網(wǎng)傳輸圖像，非常廉價(jià)，可充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，增強(qiáng)監(jiān)控范圍的靈活性，并可利用網(wǎng)絡(luò)更新軟件，直接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控。

　　☆傳輸

　　監(jiān)控系統(tǒng)傳輸技術(shù)主要有視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸、微波傳輸、雙絞線平衡傳輸和寬頻共纜傳輸?shù)攘�種傳輸方式。每種技術(shù)都有其自身特點(diǎn)及應(yīng)用層面。在過去，由于光纖傳輸有著衰減小、頻帶寬、不受電磁波干擾、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，因此光纖專線傳輸曾經(jīng)是解決長(zhǎng)距離視頻監(jiān)控高速傳輸?shù)淖罴逊绞�。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展，目前各種寬帶網(wǎng)絡(luò)層出不窮，除了企業(yè)自建的光纖專網(wǎng)達(dá)到千兆帶寬，局域網(wǎng)也逐漸朝1000M、10000M方向發(fā)展。同時(shí)，各大運(yùn)營(yíng)商也在大力發(fā)展EPON、GPON光網(wǎng)，使得帶寬達(dá)到Gbit以上。這些都為高清視頻圖像在網(wǎng)絡(luò)中的高效傳輸提供了更好的載體，并使得網(wǎng)絡(luò)傳輸也成為長(zhǎng)距離音視頻傳輸?shù)牧硪环N最佳選擇。

　　目前，采集后未經(jīng)壓縮的高清視頻信號(hào)有模擬和數(shù)字兩種傳輸方式，模擬傳輸一般采用YPbPr分量傳輸，一路高清視頻信號(hào)需要三根同軸線纜同時(shí)傳輸。數(shù)字傳輸一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI傳輸，其中DVI或HDMI的傳輸距離只有幾米，不適合用于監(jiān)控傳輸，HD-SDI雖可以傳輸百米左右，但對(duì)同軸電纜的要求很高，線纜的價(jià)格也非常昂貴。而如果在前端就對(duì)高清視頻進(jìn)行高效壓縮處理，然后通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑�，其傳輸成本與標(biāo)清監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化傳輸成本相當(dāng)。

　　由于高清視頻在廣域網(wǎng)上傳輸存在限制，加強(qiáng)帶寬建設(shè)是解決高清傳輸和網(wǎng)絡(luò)帶寬問題的重要途徑。此外，因高清占用了更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，在組建高清系統(tǒng)特別是大路數(shù)高清系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用要精心設(shè)計(jì)。例如，100M以太網(wǎng)，實(shí)際上同時(shí)只能承載5~6路高清圖像(考慮到以太網(wǎng)的碰撞偵聽特性)，如果同一視頻源有多個(gè)用戶訪問，占用的帶寬會(huì)更大。因此對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組播、轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)的使用就顯得尤為重要。

拓?fù)鋱D

　　☆存儲(chǔ)

　　目前，安防系統(tǒng)中常用的存儲(chǔ)方式有DAS直連、NAS網(wǎng)絡(luò)硬盤和IPSAN等構(gòu)架，其中IPSAN方式采用IP構(gòu)架的以太網(wǎng)傳輸，具備良好的擴(kuò)展性、共享性和較低的分?jǐn)倯?yīng)用成本，是目前大中型集中監(jiān)控存儲(chǔ)主要采用的技術(shù)之一。這些存儲(chǔ)方式都是IT行業(yè)非常成熟的技術(shù)，存儲(chǔ)介質(zhì)也多半是采用IT上通用的數(shù)據(jù)硬盤，容量一般是TB級(jí)以上(按每路每小時(shí)數(shù)據(jù)量1G計(jì)算，1TB的數(shù)據(jù)硬盤大約可存儲(chǔ)720P的視頻圖像1000小時(shí)或者1000路攝像機(jī)同時(shí)錄像1個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù))，現(xiàn)在2TB的數(shù)據(jù)硬盤也逐漸走入人們的視線。隨著具體高清監(jiān)控項(xiàng)目規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級(jí)海量存儲(chǔ)解決方案將得到普遍應(yīng)用。

　　對(duì)于高清監(jiān)控系統(tǒng)而言，高清視頻存儲(chǔ)的安全性要求也很高，特別是存儲(chǔ)的視頻錄像回放的問題。視頻能否回放取決于幾個(gè)方面：

　　一，存儲(chǔ)設(shè)備是否具有足夠的混合讀寫性能，以保證存儲(chǔ)可在大量高清視頻寫入的同時(shí)滿足多路視頻的回放�；旌献x寫性能不足，不僅可能影響正常的視頻寫入和回放，嚴(yán)重時(shí)還有可能造成后續(xù)視頻完全無法寫入。

　　二，存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，先進(jìn)的RAID技術(shù)、高可靠的企業(yè)級(jí)磁盤可有效降低因?yàn)榇疟P損壞而造成數(shù)據(jù)丟失的可能性，保證高清視頻實(shí)時(shí)可用。

　　三，數(shù)據(jù)備份，重要場(chǎng)所的圖像或普通場(chǎng)所的某時(shí)段重要圖像往往需要有備份，以確保在一段時(shí)間內(nèi)該視頻隨時(shí)可用。一般可在視頻采集時(shí)同時(shí)保存到多臺(tái)存儲(chǔ)，或先保存單個(gè)文件，之后再復(fù)制到另一臺(tái)存儲(chǔ)等方式來實(shí)現(xiàn)。對(duì)重要視頻文件的多重保存或備份是設(shè)計(jì)高清監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)必須考慮的問題。

　　四，平臺(tái)軟件媒體管理系統(tǒng)的有效性，主要是媒體管理系統(tǒng)后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。能否通過關(guān)鍵字，快速、準(zhǔn)確、有效地檢索到目標(biāo)視頻是媒體管理系統(tǒng)的重要指標(biāo)，否則高清視頻即使保存下來，也有可能無法檢索到、無法用于圖像調(diào)用和圖像分析，那么圖像存儲(chǔ)就變得沒有意義。

　　此外，智能分析和數(shù)據(jù)挖掘功能也在存儲(chǔ)系統(tǒng)中充分體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。以智能建筑項(xiàng)目為例，存儲(chǔ)時(shí)間可由3個(gè)月或半年擴(kuò)展到一年，加上前端監(jiān)控點(diǎn)位的后期擴(kuò)展，其需要的存儲(chǔ)容量則更大。若加裝智能分析模塊與時(shí)間、報(bào)警觸發(fā)存儲(chǔ)相結(jié)合，視頻存儲(chǔ)所需要的空間將大大減少。在一些重要場(chǎng)合(如機(jī)場(chǎng)、海關(guān))的出入口，也可將高清攝像機(jī)抓拍的人臉或車牌視頻與后臺(tái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫中黑名單進(jìn)行對(duì)比，判斷是否為犯罪嫌疑人或違法車輛等，若是與黑名單信息相吻合則進(jìn)行報(bào)警并聯(lián)動(dòng)配套系統(tǒng)。

　　☆管理平臺(tái) 面對(duì)智能建筑行業(yè)項(xiàng)目規(guī)模日益龐大和復(fù)雜、系統(tǒng)整合趨勢(shì)越來越明顯的趨勢(shì)，一個(gè)強(qiáng)大的支撐調(diào)度軟件必不可缺少，特別對(duì)于垂直集中的管理機(jī)制平臺(tái)，授權(quán)管理（是否給某個(gè)用戶具備操作權(quán)限）與級(jí)別控制（不同級(jí)別的用戶具備不同的控制管理，操作權(quán)限）顯得尤為突出。在軟件架構(gòu)上C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)各有所長(zhǎng)，針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的不同需求可以按需選擇。但是C/S架構(gòu)的軟件系統(tǒng)的功能應(yīng)用可以做得更豐富，通信開銷更少，建議以C/S結(jié)構(gòu)為主。在硬件上，考慮到原有的投資和未來擴(kuò)展的需求，硬件平臺(tái)的高度整合和大集成功能也非常重要。例如是否同時(shí)支持摸擬和數(shù)字接入，是否同時(shí)支持高清和標(biāo)清系統(tǒng)，是否支持智能分析功能，是否擁有完善的編解碼功能，是否支持大規(guī)模組網(wǎng)……等。

　　☆顯示 高清效果必須使用優(yōu)秀的顯示設(shè)備才能表現(xiàn)出來。后端的顯示設(shè)備一般有CRT、LCD、PDP三種。而高清顯示效果必須要使用大尺寸顯示器才能表現(xiàn)出來，現(xiàn)在有采用拼接墻技術(shù)，比如在體育場(chǎng)館、建筑群的大型指揮中心，大都使用拼接大屏。目前拼接屏中DLP最成熟，但LCD拼接墻也正在逐漸搶占市場(chǎng)，從清晰度來說，LCD完全可以滿足1080p的使用要求。此外還有新的顯示技術(shù)(如OLED高清屏)等都已將高清晰指標(biāo)放在最重要的位置，而各類顯示屏也都將16：9寬屏成為高清產(chǎn)品的定型規(guī)格。

　　譬如，DVI接口的傳輸完全采用了數(shù)字格式，保證了視頻源到顯示終端傳輸過程中信息的完整性，可以得到更快捷的傳輸速度以及更清晰的影像。再如HDMI接口，避免了DVI接口面積過大、不能傳輸音頻等缺點(diǎn)，雖然HDMI最高傳輸速度小于DVI(DVI可達(dá)8Gbps，HDMI為5Gbps，最高畫質(zhì)的HDTV信號(hào)傳輸需要2Gbps)，但其支持八聲道或單聲道的數(shù)碼音頻傳輸，無需單獨(dú)使用音頻連接線。同時(shí)其連接線的長(zhǎng)度也可以達(dá)到20多米(DVI線在8米以上就會(huì)影響畫質(zhì))。與DVI接口相比，HDMI不僅擁有更高帶寬和更高分辨力等特性，還能集視頻傳輸和音頻傳輸于一身，大大簡(jiǎn)化了線纜的連接。

　　三、�？低�視高清監(jiān)控整體解決方案

　　綜上分析，要實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控必須要有完整的高清監(jiān)控設(shè)備和解決方案來實(shí)現(xiàn)。為了全面滿足高清監(jiān)控的需求，特別是針對(duì)智能建筑行業(yè)的高清監(jiān)控需求，�？低�視傾力推出了整體高清監(jiān)控解決方案，完整的產(chǎn)品線涵蓋至前端視頻采集、編碼、傳輸、存儲(chǔ)、控制、解碼輸出，直至中心管理平臺(tái)等，這些產(chǎn)品和方案已經(jīng)在2010年上海世博會(huì)的眾多標(biāo)志性項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。

　　例如200萬像素CCD高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可實(shí)現(xiàn)200萬像素高清視頻圖像實(shí)時(shí)傳輸；DS-9000系列混合DVR，兼有DVR和NVR的功能，可同時(shí)支持摸擬和數(shù)字接入，并可接入高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)高清錄像和回放等；高清解碼卡/器，支持高清解碼；視頻綜合管理平臺(tái)，完善的矩陣功能，同時(shí)支持高清、標(biāo)清和網(wǎng)絡(luò)IP矩陣，同時(shí)支持摸擬和數(shù)字接入，支持大規(guī)模組網(wǎng)、支持海量存儲(chǔ)等眾多功能……