視頻監控在我國的安防產業中占據了主導地位,也是各項安防系統中必不可少的一套系統,但在網絡化發展多年后,面臨實際應用端的模轉數轉型,如何選用監控攝像機,成了困擾眾多用戶的難題,下面筆者就多年的測評經驗,跟大家分享如何選用攝像機。
要選用攝像機,首先就要了解目前監控攝像機的技術發展狀況。可以說,2010年之后,在安防產業界,攝像機技術的變化是最大的,可以用日新月異來形容。
模擬技術的掙扎與自我救贖
第一代模擬監控系統采用VCR(盒式磁帶錄像機)做存儲,這是全封閉式模擬監控,但其已在DVR起來后,逐漸銷聲匿跡。第二代模擬監控系統即是基于DVR的半數字監控系統,可以做到最大分辨率為D1的視頻成像;理論上,第二代模擬監控成像技術的解像力極限是625TVL(電視線),實際上以2012年的水平為例介紹,基本為480-540TVL(2012年之后,第二代模擬技術基本無進展)。接著到了第三代模擬監控技術,即960H,其通過采用130萬高清傳感器的方式,配合芯片處理以達到更高清晰度的應用效果。其出現之初,由于網絡產品還處于推廣階段,960H瞬間走紅,成了原有模擬標清系統更新換代的首選。需要注意的是,960H有兩種方案,一種是CCD方案,其所能實現的解像力最大為700TVL;另一種是CMOS方案,最大解像力為850TVL,兩種技術產品主要在清晰度方面存在差異。但960H的出現,引發了高清模擬技術的變革,僅僅一年后,第四代模擬高清技術誕生并迅速掩蓋960H的風頭,這就是大華股份首推的HDCVI技術,清晰度方面可以做到1080P,同軸傳輸方面,對線纜的要求與原模擬系統一樣,而且傳輸距離更遠;隨后又有AHD、HDTVI兩種同軸高清模擬技術的出現。在2012年前后,期間英特爾和索尼還合作推出了SLOC模數混合同傳技術,但未能得到市場的認可,加上索尼在安防產業的撤退,SLOC成了傳說。
安防的發展趨勢勢必是數字化、網絡化、高清化、智能化,但以大華股份為首的安防廠家在產業轉型過渡期推出更高級別的模擬監控技術及產品,是有其深刻的市場背景的:2010-2015年這段時間安防產業處于模擬系統淘汰、高清系統升級過渡期,在此期間,很多傳統用戶不愿使用網絡系統,或處于網絡安全性考慮排斥網絡設備,為模擬標清系統的升級換代提供了廣泛的市場空間;同時,國內平安城市建設處于建設高峰期(2015年開始迅速回落),很多系統仍需按原設計的流程走,很難全盤推翻原設計的模擬系統。等等這些原因,都讓模擬高清有了很大的生存空間。
可這一切只不過是模擬監控技術在退出市場前的最后一次掙扎,雖然同軸模擬高清技術可以做到4K,但各廠家的發力程度都不一樣,即便首推同軸高清的大華股份,亦以720P、1080P為主打產品。但我們不得不說,由于當前平臺技術的極大發展,數字系統控制半數字系統已經變得越來越簡單,同時滿足了高清化需求;因此在未來很長一段時間內,模擬系統的市場出貨量會大幅萎縮,但不會消亡,它可以自我獨立為一套封閉式監控系統,也可以聯網接受平臺的統一管理。
模擬技術優勢:
1、前端探頭除模擬高清外不存在兼容性問題;
2、實時性佳,幾乎做到了即攝即傳;
3、前端布線簡單,同軸線纜即可;
4、安裝和維護簡單,技術含量非常低;
5、模擬高清傳輸距離長;
6、建設投入成本低。
模擬技術劣勢:
1、聯網操控靈活性欠缺;
2、系統智能化運維及檢測程度低;
3、系統智能化水平低;
4、更多環境應用功能開發不足;
5、針對規模較大的監控系統,上墻和管理靈活性不足;
6、不利于大數據、云技術的采用和發展;
7、不同模擬高清技術無法兼容;
8、數字化端不同品牌DVR兼容性有限,制約第三方平臺大聯網;
9、模擬技術研發投入有限,制約未來DT化發展。
非壓縮數字技術:曇花一現
非壓縮數字技術源于廣播應用,技術成熟,2012年異常火爆,曾一度被認為是取代網絡技術、安防未來發展的最佳方案。不過非壓縮技術(SDI)僅僅火紅了不到一年的時間就消退了,原因很簡單,技術太成熟了,安防直接從廣播領域移植過來就可以直接使用,不會出現太多的技術瓶頸;各家產品千篇一律,技術水平差異不大。但也慶幸非壓縮技術退出,不然安防產業的智能化更難以實現。
雖然有人認為SDI非壓縮數字技術的優勢就是傳輸的實時性,但a&s明確告訴你,那40ms的實時性只是理論上的,一般能做到80ms延遲的,已經是非常不錯的了,不少SDI攝像機從傳輸到成像的延遲約達到150ms,而目前4K攝像機的延遲都可以做到200ms以內了,從這點來說,SDI的實時性只能說是更穩定,實時性更佳就不見得了。另外還有一點,也是筆者當初非常不看好非壓縮數字技術在安防產業的發展的原因,那就是存儲,1080P非壓縮信號1秒的數據量可達800Mbps,而目前單塊硬盤的最大容量才10TB;行業為了延長存儲時間,所有非壓縮硬盤錄像機都采用了編碼壓縮方式,以將800Mbps的數據流變成4Mbps低碼率。由于目前安防技術還難以做到事前預警,主要作用是事后取證,SDI號稱的色彩高保真在經過壓縮保存之后,只剩下一些“渣子”,色彩優勢蕩然無存。由于SDI技術只是安防的匆匆過客,除了那一抹殘香,幾乎不留痕跡;不過也不是說目前市場上沒有SDI非壓縮數字產品,如果對實時性要求高,或是軍事等特殊場合使用的話,也可以考慮的,但目前能提供非壓縮數字技術的廠家已經不多了。
非壓縮數字技術的優勢:
1、實時性較好且偏穩定;
2、色彩信息豐富;
3、前端兼容性較好;
4、系統安裝簡易。
非壓縮數字技術的劣勢:
1、系統配套產品鏈不全;
2、線纜要求高,傳輸距離短;
3、存儲后視頻效果與網絡視頻無任何差異;
4、生態鏈斷裂,安防研發度不足;
5、無智能化,不易于組建大型系統、大聯網系統。
網絡視頻監控:扶搖直上九萬里
網絡化視頻監控技術,已經主宰了全世界的安防產業,據a&s調研分析,其于2015年年底開始,出貨量超越模擬產品,并在未來數年繼續擴大占比。對網絡化監控技術,是炒得最熱、最火爆的技術,也是大家最為熟悉的技術,下面就給大家簡單介紹下。
分辨率。提到分辨率,可以說網絡化就是為高清化準備的,在安防剛剛步入網絡化元年的次年,安防即迎來了高清元年,因為一年前的網絡產品中,720P已經是極限,且技術水平高的除了安訊士,沒有第二家敢于說它是第一;但第二年,1080P迅速跟上,720P已經退居二線,同時國內、國際品牌在清晰度表現上,雖然仍是國際品牌占優,但差距已經進一步縮小。時至今日,除了變態的威智倫推出了7K超高清產品外,在同等類別的1200萬、4K及以下產品中,國內品牌做得優秀的比比皆是,且不客氣地說,國際品牌在清晰度處理上整體已經處于劣勢。目前主流的分辨率主要有:720P、1080P、500萬、600萬、4K(800萬),當然還有300萬、400萬、700萬,但此類分辨率只是輔助型,統治力不強(不過智能交通卡口攝像機將是另類,未來主打700萬的4:3格式分辨率,原因為4:3較16:9獲得更多道路有效信息);另外,1200萬像素還做不到實時傳輸,只是給部分4K機型增加些宣傳亮點。
壓縮技術。對于網絡攝像機來說,壓縮技術是非常重要的一項技術,事關前后端搭配、系統聯網應用,甚至是設備投建成本等。目前主流技術仍是H.264編解碼壓縮技術,其對720P的實際應用帶寬可限制到2Mbps,如果攝像機算法支持超低壓縮技術,可做到1-1.5Mbps的低帶寬應用;對1080P來說,以4Mbps為主流帶寬限制應用,如果攝像機支持超低壓縮技術,可做到2Mbps。
而目前安防產業正在全力發展的是H.265新一代編解碼壓縮技術。此技術的編碼效率較H.264提高40-70%,因此其帶寬限制,同等分辨率下,可節省至少一半,一半來說,為了確保畫質不下降,帶寬限制為H.264的一半即可。
以上兩種技術均是來源于國際組織,并且是針對廣播領域應用的,安防只是引入而已,不具備安防編解碼的針對性,由此我國自主研發和制定了SVAC編解碼標準——SVAC,該技術進展緩慢(詳情可查閱由a&s推出的《中國為什么推出SVAC標準》一文),目前并不受待見,因此就中國安防產業的編解碼壓縮技術來說,SVAC仍有很長的路要走,是取代H.26X還是多種編解碼方式共存,還需看市場走向和國家對SVAC的推動力度。
網絡控制。雖然各品牌廠家由于網絡技術水平的不同,造成了攝像機網絡控制技術的差異化,但整體來說差別不大,比如延遲,基本在120-350ms,稍微差些為350-500ms;帶寬控制也不會出現很離譜的現象,因此該部分在選用時可以不用將網絡控制性能做非常嚴格的參考。
智能化。宣稱前端能實現各種智能化功能的攝像機,那么真要注意了。實際應用中,沒有人回去專門配合攝像機識別的,如人臉識別、斗毆檢測、物品遺留等,如果需要用到此類功能,就要特別留意了。若是僅僅需求人數計數、絆線跨越等功能,這樣的設備成功率還是比較高的,不過也需要看品牌,具體選用后續再介紹。
低照度。這是攝像機非常重要的性能,要實現24小時監控,低照度成像能力少不了的。一般來說,低照度就是無補光情況下的攝像機成像能力,以目前技術來說,低照度能做到0.001Lux的不少,但標稱能實現0.0001Lux的,則要比較留意了。以目前來說,在低照度參數方面,標假參數的主要是非主流品牌,而大品牌的星光級攝像機雖然有部分虛夸,但基本都能實現0.001Lux左右的應用效果。
補光技術。無論是分遠、中、近距離檔次補光燈,還是設計了紅外增透,應用效果是第一要素,首先是補光距離,其次是補光效果。
環境成像應對功能。主要是寬動態、背光補償、強光抑制、白平衡、數字透霧、光學透霧、2D/3D數字降噪等功能。其中背光補償和強光抑制是模擬時代即有的技術,但效果沒有網絡產品理想;寬動態是目前最為普遍的一項技術,不過各家技術實力差距較大;而透霧技術和數字降噪技術的差異最為明顯,尤其是光學透霧技術一體機,目前具備此技術實力的廠家不多。
云臺技術。目前整體來說,云臺零部件多為OEM,具備自主一條龍研發的廠家不多,因此各家的云臺產品技術差距不大,主要是軟件控制端還存在差別。為保險起見,在選用帶云臺功能的攝像機產品時,最好還是要檢測一下。
變倍。常見于球機、一體機和半球產品中。變倍又分為光學變倍和數字變倍,在實際應用中,數字變倍的意義不大,主要是光學變倍為主。球機的光學變倍從18-36倍不等,半球和一體機一般為4-12倍比較常見。
畫面分割及虛擬云臺。該功能一般出現于魚眼/全景攝像機和具有畫面分割功能的超高清攝像機中。
其他功能。此類功能比較多,如PoE供電、鏡像、9:16、色彩增強、ROI、SVC、畫面遮蓋等,需要根據應用情況選用。
網絡監控技術優勢:
1、聯網方便快捷,支持內外網組網,突破了閉路式監控應用;
2、功能豐富:不同研發機型,功能類型不同,也有綜合一體化攝像機產品,能滿足當前視頻監控的所有需求;
3、產品線齊全:無論是產業鏈還是單個設備商,都提供有完善的產品線支撐,不用擔心系統組建或后期擴容困難;
4、高清化:目前,網絡監控以全高清分辨率為主,D1及以下分辨率基本銷聲匿跡;
5、產業生態鏈成熟:安防產業已以網絡化為主線,幾乎所有安控企業都支持網絡設備的技術研發實力;
6、建設成本低:采用網絡化系統所需的成本,早已接近甚至低于模擬監控系統;而且系統越大,成本優勢越明顯;
7、具備智能化發展:智能功能多樣、豐富,支持系統自動巡檢,并且開始朝著監控物聯網化、DT化發展;
8、滿足未來擴展愿景,如支持云計算、大數據分析、云存儲應用等多級平臺聯網、統一管理應用、全網無人值守的大一統智能管控應用;
9、后期系統升級、擴容簡易。
網絡監控技術劣勢:
1、兼容性不足:各設備商相互競爭,私有協議嚴重,不同品牌產品兼容性差,整體來說,ONVIF、GB/T 28181等標準協議只能解決40%左右的通信兼容性;
2、同質化嚴重:整體產業外觀同質化、功能同質化嚴重;
3、競爭激烈帶來的“一次性”產品:安防產品的使用周期一般為5年一換,由于競爭激烈,為降低成本,不少廠家的產品的壽命淪落為“5年”設計,系統壽命受到挑戰;
4、兩級分化:對于一線品牌,在產品線、功能、價格方面均具有強勢優勢;但對中小企業來說,則面臨企業發展瓶頸,易導致售后糾紛;
5、功能冗余:不少攝像機功能豐富,但實際上大部分功能要么功能虛標,要么不符合實際應用需求,造成功能虛配問題;
6、謹防廠家口號式推廣:目前的云計算、大數據、云存儲還處于起步階段,主流設備商已經有了一些項目,但經驗都不足,很多功能并沒有宣稱的那般好;
7、功能虛夸:主要是智能分析、物聯傳感等技術,廠家的標稱一般成功率都較高,實際上很多項目的使用效果不理想,對此也需驗證后選用。
技術類型 比對類別 |
模擬技術 | 非壓縮數字技術 | 壓縮網絡技術 |
高清化 | 主流720P、1080P 最高4K(試驗中) |
主流720P、1080P 最高7K(安防領域) |
主流1080P,發展4K 最高7K |
同等分辨率清晰度 | 一般 | 一般 | 最佳 |
延遲 | 較小,穩定 | 較小,穩定 | 一般,波動較大 |
色彩信息 | 丟失率高 | 源數據呈現 | 丟失率高 |
斷網 | 少見 | 少見 | 幾率稍高 |
穩定性 | 最佳 | 良好 | 一般 |
系統配套 | 少 | 稀缺 | 豐富 |
線纜要求 | 同軸75-3Ω、75-5Ω均可,部分支持雙絞線 | 同軸75-5為主 | 5類、超5類、6類網線 |
供電 | 弱電電源、極少數支持PoC | 弱電電源 | 弱電電源,越來越多新品支持PoE |
智能化 | 非常少 | 幾近于零 | 豐富 |
編碼壓縮 | 調制解調模擬信號 | 無壓縮數字信號 | 高效壓縮 |
畫質保真 | 一般 | 高保真 | 良好 |
聯網 | 編碼后接入網絡平臺 | 編碼后接入網絡平臺 | 靈活聯網,支持多級級聯 |
節點傳輸距離 | 最大1200米(HDCVI) | 最大280米 | ≤90米 |
設備功能 | 較少 | 單一 | 豐富 |
安裝簡易性 | 系統越大越復雜 | 系統越大越復雜 | 系統越大越簡潔 |
成本 | 一般 | 高 | 一般,系統越大成本越低 |
模擬技術、非壓縮數字技術、網絡技術優劣比較
熱成像:為視頻監控的五彩繽紛添彩
提到監控,當然還得說說另一種“監控”技術——紅外熱成像。與以上的可見光監控技術不同,紅外熱成像是同熱輻射感應成像,技術門檻較可見光成像要高出許多,適用于遠距離、大范圍、全天候等領域的使用。由于熱成像的特殊性,一般為高端領域采用,在此不做過多介紹。