近兩年來，平安城市、金融聯網等大型監控項目進行得如火如荼。人們一方面抱怨“看不清楚”，另一方面，卻又對目前市場上新興的百萬像素高清網絡攝像機憂心忡忡。那么，用戶在百萬像素高清網絡監控應用上到底耿耿于懷的是什么呢？高清網絡攝像機發展的現狀是怎么樣的呢？
目前百萬像素高清網絡攝像機是否具有良好的應用基礎呢？下面筆者將為您一一剖析。
高清是監控發展的必然趨勢
在當前行業市場中，有很多企業都在宣傳百萬像素的高清網絡監控系統，而真正具備研發實力的只有少數幾家，百萬像素的高清網絡攝像機及其配套產品目前還是一種新興產品，很多用戶都不清楚百萬像素的高清到底是什么效果，他們沒有高清的概念，這也難怪用戶在百萬像素高清網絡監控上存在應用心理障礙，如：高清網絡攝像機會不會不穩定、成本會不會比模擬設備高很多、帶寬投入是否要成倍增加、數據量增加存儲怎么解決、高清怎么顯示監看、有什么樣的平臺來集中管理等等。我們認為，高清是監控發展的必然趨勢。
從應用上來看，高清晰的視頻圖像可以為智能分析等應用的可靠性創造必要條件，并有效提升圖像在安防應用中的價值。試想，如果視頻圖像都看不清楚，何談智能識別與分析呢？!
從用戶角度看，城市治安監控、交通、機場、金融等行業的用戶，他們對高清視頻圖像有著迫切的需求，而建設投資成本這類用戶是有心理準備的，用戶擔心的不是資金的問題，而是廠商提供的高清系統能否達到他們的期望要求。
高清網絡攝像機可提供高清晰度的圖像效果，比如基于標準H.264MainProfile壓縮算法的720P高清網絡攝像機圖像水平解析度可達720TVL，1080P高清網絡攝像機圖像水平解析度可達900-1000TVL以上。高清網絡攝像機不但可提供豐富的接口，還支持視頻、音頻、報警和云臺控制信號通過網絡傳輸，甚至設備供電都只需要一根網線(PoE方式)，極大地方便了工程安裝和布線，擴充及維護也很方便。
CMOS為高清監控提供低成本的百萬像素高清采集能力
目前，百萬像素高清網絡攝像機通常采用CMOS技術作為圖像傳感器。業內有一個普遍的偏見認為：CMOS技術還有其不足的地方需要完善，例如照度和信噪比處理。我們估且不討論CMOS和CCD的優劣，當業內的部分制造商在不斷地努力提升模擬攝像機的水平解析度線數到580線、600線的時候，通過編碼器或DVR壓縮后卻依然只有三、四十萬像素左右，像素要想再往上提升難度也越來越大，這不僅是成本問題，模擬信號通過BNC接口(CVBS)傳輸就只能達到這樣的圖像效果，因此，模擬攝像機是很難實現百萬像素級的高清監控的。
CMOS到底好不好呢？很難說，因為畢竟監控上沒有大規模使用過，但是市場上千萬像素級的單反相機基本上都是采用CMOS傳感器。而且逐行掃描的CMOS攝像機可以有效地避免隔行掃描攝像機圖像的運動模糊和撕裂等問題，畫面更加細膩感人。比如采用1/2.5英寸500萬像素逐行掃描高分辨率圖像傳感器來實現720P、1080P高清，用500萬像素作為百萬像素(兩百萬像素)的信號源做后期處理，所得到的效果一定是百萬像素源所無法媲美的。正是基于此，再配合優質算法和先進的濾波技術，使其IP攝像機具有卓越的圖像畫質。
對于用戶關注的CMOS的照片和噪點等問題，一方面，隨著國際CMOS大廠的不斷改進，CMOS的效果越來越接近CCD，而且CMOS的價格遠低于CCD設備。另一方面，高清網絡攝像機研發廠商也在采用多種技術革新。比如采用廣播級圖像處理中的3A控制技術，配合自動光圈鏡頭，分段多級自動控制曝光、增益和白平衡，可以使圖像質量達到廣播級的效果。此外，工程商通過點位選擇、外部補光這些技巧，可以大大減少環境對圖像效果的影響。
隨著CMOS技術的發展，以及COMS在網絡攝像機中的廣泛應用，CMOS將會克服照度、信噪比等的卻點;并且，國外知名的CMOS提供商，已經為安防行業的應用量身訂制了寬動態、強光抑制等技術CMOS感光器件，有理由相信，未來高清網絡攝像機也將和模擬攝像機一樣向多個細分市場發展，如大變焦一體化、低照度、寬動態等以適應不同的市場需求。
網絡新技術的發展為百萬像素高清傳輸提供帶寬保證
說到高清傳輸的帶寬占用，很多用戶都喜歡以是否可在ADSL上傳輸作為重要的評估標準。這無疑是在中國目前網絡資源條件下具有中國特色。我們通常都不認為普通ADSL的上行帶寬可以讓高清視頻淋漓盡致地發揮。可喜的是，3G/Wi-Fi等有線/無線寬帶技術的成熟和應用使大流量數據的遠程傳送更加方便。從另外一方面，IP攝像機廠商也在努力提升壓縮率以降低碼流。比如AipStar公司采用標準H.264MainProfile壓縮算法的高清網絡攝像機在相同碼率下具有比MPEG-4倍增的畫質，在同樣的畫面質量下，碼率僅為MPEG-4的二分之一。也就是說720P實時視頻僅需2Mbps、1080P全實時視頻僅需4Mbsp即可達到高清晰度的廣播級的圖像畫質。當然，低碼流下能保證全實時的高清圖像畫質是MJPEG和MPEG4壓縮方式無法比擬的。
隨著高清晰IPTV、高清數字視頻監控等多種增值多媒體服務成為運營商收入的重要來源，也對運營商構建全業務寬帶網絡提出新的要求。而近些年，各大運營商們都在大力發展EPON、GPON光網，這種技術能使帶寬達到Gbit以上，采用EPON構建視頻監控平臺，除滿足視頻監控需求外，還符合了運營商們的“光進銅退”策略。“全球眼”等網絡視頻監控業務正在向高清晰圖像傳輸的方向發展，而基于EPON的FTTH正是這一發展方向的主要基礎。高清在GPON或EPON網絡中將得到淋漓盡致地發揮。
雖然高清視頻在ADSL廣域網上傳輸有些限制，但平安城市、金融聯網監控等項目通常都不會通過ADSL傳輸，很多用戶都采用自建光纖網絡或局域網絡實現1000M帶寬網絡，這種千兆帶寬資源，在前端安裝上述100路1080P百萬像素全實時高清攝像機(即使按每路占用資源4Mbps計算)，占用總帶寬資源不到60%，如果是采用720P傳輸，帶寬還可以減少一半，千兆網是完全可以有效支持的。因此，在網絡高清項目應用時，可以在關鍵區域監控點安裝百萬像素高清攝像機，其它監控點采用基于標準H.264MainProfile的FullD1標清網絡攝像機或傳統的模擬+編碼器模式接入。如銀行金庫、重要交通路口卡口大門、事故或案件多發地段可以配置百萬像素高清攝像機，這樣關鍵通道、重點場所的現場事態都有高清圖像可調取。采用百萬像素高清加標清的混合組網方式，既可節約設備成本，也可有效節省帶寬資源，系統的實用性和經濟性兩者可以完美結合，充分滿足了用戶的性價比需求。
另外，主流廠商的百萬像素高清網絡攝像機都支持雙碼流技術，如支持720P+FullD1全實時雙碼流，從而在本地可以采用1080P、720P高清應用，遠程時則以FullD1方式供遠程用戶調用。也就是說，雖然目前的ADSL廣域網技術對百萬像素高清網絡攝像機尚不能大規模支持，但通過雙碼流等技術可以滿足本地與遠程用戶的不同需求。
海量存儲技術的發展讓存儲不再是百萬像素高清的應用瓶頸
毋庸置疑，存儲系統是視頻監控系統中重要組成部分之一。起碼從現階段乃至今后相當長一段時期，監控的視音頻數據存儲下來以備檢索，仍將是監控系統的主要功用之一。目前,監控數據存儲主要有以下幾種方式：首先，DVR本機存儲是目前常采用的視頻監控存儲數據的方式，它采用設備內置的IDE/SATA硬盤存放視音頻數據;其次，IP網絡攝像機或視頻服務器(編碼器)內置或外置USB移動硬盤或SD/SDHC存儲卡存儲少量報警錄像數據或報警圖片。
按前所述，基于標準H.264壓縮技術的高清網絡攝像機，一路720P高清全實時圖像的碼流是2Mbps，錄像一小時需要的存儲空間大約是900M左右;而一路1080P全高清實時圖像的碼流是4Mbps，連續錄像一小時需要的存儲空間大約是1.8G左右。這基本與原來MPEG4壓縮的FullD1所占用的存儲空間相當，但存儲的錄像資料清晰度卻比FullD1高數倍。通常，用戶看到往往會問：一個攝像機需要這么大的存儲空間么？而實質上一只百萬像素的高清攝像機可以替代多個普通攝像機(如：交通道口監控)。而高分辨率的圖像質量，視頻的存儲將變得更有價值。另外，如果能夠加裝智能分析模塊并與時間、報警觸發存儲相結合，視頻存儲所需要的空間將大大減少。
對于高清網絡攝像機的高清圖像記錄就需要網絡存儲系統(包括存儲服務器和存儲設備)。存儲服務器和存儲設備最主要的連接方式有DAS直連方式、NAS網絡硬盤方式、SAN(FCSAN和IPSAN)存儲區域網絡，其中IPSAN方式采用IP架構的以太網絡傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分攤應用成本，是目前大中型集中監控存儲主要采用的技術之一。另一方面，IT上使用的主流數據硬盤容量已經TB級以上，2TB的數據硬盤也逐步走進大家的視線。1TB是什么概念呢？按每小時數據量1G計算，1TB的數據硬盤大約可存儲720P的視頻圖像1000小時或者1000路攝像機錄像1個小時的數據。
此外，IP攝像機廠商也通過技術優化以兼容IT行業成熟的通用存儲架構。比如采用FTP協議方式存儲實時視頻流;采用流媒體傳輸協議增強公網傳輸穩定性;采用流媒體服務器以適應跨域多級存儲需求。
液晶顯示器成為高清視頻監控新寵
監控行業的高清沒有自己的標準，因此目前主要高清網絡攝像機廠商均參照廣電HDTV技術標準。國際上公認的關于高清的標準有兩條：視頻垂直分辨率超過720p或1080i;視頻寬縱比為16：9。在過去的幾年，受消費電子市場的推動，再加上CRT電視向液晶和等離子電視屏幕轉變，HDTV取得了巨大的成功。目前市場上主流的液晶顯示器尺寸是21.5″、24″，分辨率可達1920*1080，可以點對點兼容16：9格式的720P和1080P全高清視頻顯示。而液晶電視的主流尺寸是42″，也是1080P高清的標準顯示尺寸。這些液晶顯示器和液晶電視具有YPbPr、HDMI等高清接口，符合高清網絡攝像機視頻顯示的要求。對于大家比較關注的液晶顯示響應時間，最低的接受范圍是30ms(1000÷30=33.3幀/秒，1秒=1000ms)，超過這個響應時間會出現拖尾現象。一些主流廠商的面板更可以達到16ms，甚至更高的8ms以下(1000÷8=125幀/秒)，完全足以應付25fps～30fps的圖像刷新需求。
可喜的是，安防高清液晶監視器也緊隨其后，獲得了飛速的發展。一些基于DID技術的LCD液晶顯示屏具備超輕薄、低功耗、高對比度，無閃爍、低成本等優點，推動了它在安防監控領域的應用，尤其目前一些大型項目的指揮中心電視墻等普遍采用。
由此可見，高清視頻監控在顯示方面已經不存在瓶頸。
標準的H.264壓縮技術提升視頻管理中心平臺兼容能力
目前在國內監控市場上的多數監控平臺系統都是基于傳統的DVR和NVS(或DVS)基礎架構。很多人認為這些平臺要兼容百萬像素級的圖像管理需要花費巨大的開銷。其實不然，我們認為，高清與否只是對數據量和圖像解碼能力提出了更高的要求，影響更多的是前端編解碼設備、網絡帶寬和存儲設備。從某種意義上說，平臺對高清的支持能力與平臺的架構有關，系統架構越好的產品，在新產品接入上花的代價也就越小。此外某些IP攝像機廠商也可配套提供高清視頻監控管理平臺。
現階段主流壓縮技術是標準H.264MainProfile，采用此種算法不但畫質較好，碼流較低，更為重要的是，標準H.264格式的錄像文件可使用標準解碼器解碼播放(如：暴風影音、VLC、MPC、KMPlayer等)，設備通用性和兼容性有很大提高。從某種意義上可以說，標準H.264解決困擾整個安防界的錄像數據文件兼容性問題。
對于大家普遍關心的高清視頻圖像解碼能力問題，目前普通雙核PC機基本可以解碼4路720P(30fps，2Mbps碼流)或1路1080P(30fps，4Mbps碼流)。而現在已經有主流IP攝像機廠商配套提供的1080P、720P、FullD1全兼容硬件解碼器，從而實現管理中心平臺控制的高清視頻解碼輸出。此外主流IP攝像機廠商最新技術已經可以利用顯卡硬件解碼核心在一臺PC機上完成多路高清實時視頻的解碼顯示。
綜上所述，我們認為百萬像素的高清網絡攝像機已經具備規模應用條件。理由如下：1)前端以標準H.264MainProfile+逐行掃描CMOS完全可以實現百萬像素全高清全實時雙碼流數字視頻處理并提供多種輸入輸出接口;2)標準H.264壓縮的較低碼流完全可以使高清視頻在局域網和光纖網絡中傳輸，此為成熟技術;3)以通用數據硬盤為主要介質，以IT業成熟的存儲服務器技術早已成熟;4)液晶顯示器、等離子拼接墻等顯示設備在高清圖像顯示方面也已經成熟，而且極具性價比;5)管理平臺經過近兩年在平安城市等大型項目應用，架構已經成熟。而且基于標準H.264的標準壓縮碼流，可以使管理中心平臺很容易兼容百萬像素高清的顯示管理和控制。
人類的每一次進步都改變了人類的生活習慣，你可以認為原有的監控系統很穩定，卻絲毫不能阻止高清網絡視頻監控時代的到來。不經意間，高清已經來到您的身邊。我們相信，高清永無止境。
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