高清視頻監控是近年來得以迅速發展,主要也是為了解決人們在正常監控過程中“細節”看不清的問題。“高清”即“高分辨率”。
高清顯示與應用
對于高清視頻,其顯示的效果也同樣受到顯示設備的影響,對于高清視頻的瀏覽,不能通過一般的顯示器或液晶屏,所使用的顯示設備也必須能夠支持視頻輸出的分辨率標準。目前市場上分辨率最高的顯示器達到1080P,液晶大屏顯示也支持高清標準,所以在后端,一般不經過解碼處理,而直接進行顯示。一方面是為了存儲和瀏覽的結合一致。另一方面對于高清視頻本身而言,不便再做解碼處理,通過解碼處理將使得畫質下降,反而體現不出高清效果,從觀看角度來講,解碼的必要性也不是很大。因為通過大屏或高清顯示器完全滿足了正常瀏覽的需求,也方便了集中管理。
所以在系統構架中,對于高清后端顯示設備,首先能夠保證其不影響監控效果,其配套的服務器接口類型、顯卡性能、分辨率的擴展等等因素,均是在考慮范圍之內。再者,也無需要一味的追求最高配置,只需要支持傳輸的視頻分辨率格式即可,如果本身視頻達不到1080P,配給1080P的顯示器也是資源上的浪費。
對于高清視頻監控,目前市場呈上升的趨勢,在很多項目中應用了百萬、兩百萬像素的攝像機的并非鳳毛麟角,敢于采用高清攝像機作為監控的條件之一也并非心血來潮。而是客觀市場需求和高清技術日益成熟的表現。
一個單位的高清監控,對于出入人員能夠清楚識別其相貌和身份、對于出入車輛能夠清楚識別車牌號、對于工作人員能夠清楚判別其工作內容和違規細節。該項目屬于單位內部使用,所以采用內部局域網網絡作為監控網絡。百兆帶寬對于20個高清攝像機也已足夠。
前端采用百萬像素的網絡攝像機、高清球機、高清編碼器,通過局域網構架網絡監控系統,后端采用集中管理模式,由主服務器、錄像服務器、報警服務器、轉發服務器等組成。前端網絡攝像機執行高清抓拍的功能,球機執行隨機動作查看和及時反應跟蹤,同時聯動錄像存儲于存儲服務器中。
對于高清監控而言,圖像清晰度是最核心的指標之一,對于高端高清攝像機比如五百萬像素攝像機,通常在處理編碼過程中,因為其數據量大,而有時導致幀率達不到正常的監控需求,在使用過程中更多使用在高清抓拍的場合,以及在場面中細節的抓拍,甚至有些專門用于高清抓拍的攝像機,配合長焦鏡頭,施展其長遠高清抓拍的能力。
另外一些應用,比如在全景攝像機中,一些超千萬像 素的攝像機配合廣角鏡頭,放置在系統中,用于進行全景監控。在一個顯示器畫面,把同一個視頻流的局部分為多個細節畫面同時監控,全景和多個局部。既監控了大面積全景,又不漏掉細節,大大提高了監控效率和質量。
這種模式是為解決安防監控中漏洞問題。傳統的監控分辨率低,為了滿足局部細節清晰度,而不斷增加成本、增加攝像機數量,包括攝像機、配套設備及輔材費用的增加;布線、安裝及后期維護費用的增加,或者采用云臺/變焦(PTZ)攝像機來放大、跟蹤目標。全局和細節顧此失彼,容易漏錄視頻信息。全景高清攝像機正是能夠提供全景和細節的相互配合一種新模式。
高清的傳輸與存儲
高清視頻的傳輸,即通過特定介質將高清的視頻信號傳輸給用戶。這里的傳輸具有兩個層次上的劃分,一是通過編碼處理后的數字信號,這里一般通過網線進行傳輸,涉及到局域網、城域網、互聯網等網絡構架。一般情況下,高清視頻的傳輸信息量大、占用帶寬多,采用網線進行連接,對應的帶寬為百兆或千兆。傳輸介質帶寬滿足后,同時還要考慮到系統各個接口、交換設備、橋接設備等,不能因為帶寬限制而導致高清視頻的傳輸異常。一般高清視頻的碼流 在2M-8M之間可設,所以更多應用的是局域網當中,通過超五類或六類網線進行傳輸。
高清視頻的存儲也更多指的是數字信號而言的,目前通過DVR、NVR 或依靠于服務器銜接磁盤陣列、抑或直接構架NAS或IPSAN服務器等多種方式。采用DVR(現在也有很多NVR或混合DVR的說法)是最早實行的一種方式,其將錄像、回放、控制、瀏覽、網傳等功能集一身,當然對于高清視頻的存儲,DVR必須具有網絡信號輸入的功能模塊。但是目前這一功能模塊受到廠家之間配合的局限,視頻源與DVR廠家必須做到兼容才能正常使用。對于磁盤陣列,即通過高清視頻傳輸至客戶后端服務器,服務器本身的控制軟件將控制視頻流直接存儲在與服務器連接的磁盤陣列中,所有的控制、瀏覽、錄像、回放、報警等操作都通過軟件進行集中處理。對于NAS和IPSAN方式,首先網絡攝像機本身應該具有與NAS服務器連接的協議和模塊,直接將視頻流端口指向NAS服務器并進行存儲操作,在回放查詢上,NAS服務器本身也是一個文件共享服務器。將錄像文件在網絡系統上進行共享。所有網絡系統中客戶均可以通過網絡遠程下載高清視頻信息。
當然,上述所說的高清網絡攝像機僅是其中一種方式。除此之外,高清一體機或球機也能夠提供高清視頻源信號,高清的一體機通過VGA/色差等接口來傳輸,其分辨率能夠達到1080i,并且具備PTZ功能,讓人們更好的看到細節。如果監控距離不是 很遠,可以直接用色差線、VGA線進 行傳輸,用在室內、視頻會議等場合 也足顯其優勢。下面簡單介紹幾種具有高清傳輸能力的接口。
視頻高清的未來
為什么只有網絡化才能推動高清化呢?要實現真正的高清監控,必需從視頻源的采集、視頻信號的壓縮編碼、視頻瀏覽、錄像文件的回放等方面全面支持高清。采集后未經壓縮的高清視頻信號有模擬和數字兩種傳輸方式,模擬傳輸一般采用YPbPr分量傳輸,一路高清視頻信號需要三根同軸線纜同時傳輸。數字傳輸一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI傳輸,其中DVI或HDMI的傳輸距離只有幾米,不適合用于監控傳輸,而HD-SDI雖可以傳輸100米左右,但對同軸電纜的要求很高,線纜的價格也非常昂貴。可見,無論是模擬方式還是數字方式傳輸,高清視頻信號的傳輸成本將明顯高于標清視頻信號。另外,當前高清視頻傳感器以CMOS為主,CMOS傳感器直接輸出數字化的視頻信號。在攝像機中通過DSP或ASIC對此數字高清視頻信號直接進行壓縮編碼,然后以網絡化方式傳輸,要比攝像機直接輸出高清信號來得經濟。可以說,前端網絡化是高清化應用的基礎,從目前市場上用于監控的高清攝像機基本上都是網絡攝像機的現狀來看也可以印證這一點。
由于高清正在起步,難免會有概念誤導,因此需要在此澄清一下:1)將D1宣傳成高清的誤導,事實上真正的高清目前只有720P、1080i、1080P三種分辨率;2)將DVR以多路D1畫面合成高清視頻輸出的功能宣傳成高清的誤導,事實上真正的高清是從前端開始的,每一路圖像都達到高清分辨率,只有這樣才能保證視頻采集、編碼、傳輸、瀏覽、錄像、回放等全面高清;3)高清網絡攝像機以靜態像素來宣傳而不是以動態分辨率來宣傳的誤導,如500萬像素攝像機,實際上其動態分辨率只有100萬像素;4)對客戶而言,高清只有在包含了前端、平臺、存儲、瀏覽、顯示等各個環節時才有意義,因此擁有高清整體解決方案才是真正的高清提供商,而不僅僅是提供單純的高清網絡攝像機。
編者按:
隨著不斷提高的監控技術的發展,高清作為監控技術發展的主要方向之一,結合網絡技術帶來新的變革,在不斷滿足市場競爭需求的同時,趨向于一種理性的思考。高清監控正是以一種高姿態、高要求進入我們的視界。在不斷發展的監控技術領域,高清監控也將是一顆璀璨的明星,它的光芒在重新審視著我們周圍的世界。