数字高清网络摄像机方案

　　及高清整体解决方案

　　一、 概述

　　在视频监控产品经历了模拟时代、数字时代、网络时代的发展后，现在已经逐步走入了高清和智能时代。而高清产品的出现也能大大提升系统的应用价值，为视频监控带来更广阔的发展空间。

　　2010年可以说是百万高清年，数字高清全系列产品的国产化和产品化，以及技术的逐步成熟，必将实现未来几年内百万高清监控得到大规模的普及与应用。由于在数字百万高清时代，产品开发和生产的技术门槛越来越高，通过市场优胜劣汰，市场环境会越发纯净，无序恶性竞争的现象将逐渐杜绝，无论是安防厂家，还是经销商与工程商，其利润会更趋于合理化，品牌意识大大增强，中国安防行业将更加成熟。

　　高清视频监控存在着巨大机遇的同时也有相当的阻力。目前影响百万高清摄像机市场发展的因素主要有：价格，产品系列与配套的齐全，行业对高清的正确认识。

　　价格方面，早期百万高清摄像机几乎都出自国外厂家及他们的代理，产品价格极其昂贵，让很多需要高清设备的用户望而却步。但如今国内外一些大芯片厂商(如TI，安霸，海思等)纷纷提出了高清低成本解决方案，目前高清摄像机的价格已经是越来越逼近传统的模拟摄像机，使更多的用户能用得起百万高清。

　　在产品系列与配套方面，摄像机自身系列是否完整，配套设施是否齐备，将直接影响到数字百万高清摄像机的应用与普及，百万高清监控的后端设备PDVR(或NVR)、混合DVR等比过去的传统DVR技术门槛高了很多，要求更高的高清输出分辨率与更高的解码与处理性能，硬件结构也比传统DVR复杂了很多，因此国内只有少部分DVR厂家能成功地做出百万高清后端录像设备。

　　百万高清的发展必然趋势得到绝大多数安防界企业的认同，尤其是最近一两年，国内出现了一窝蜂大大小小的企业试图挤入百万高清领域，这些企业有原先的模拟摄像机厂家、传统“网络摄像机+视频服务器”厂商、DVR背景研发厂家，甚至还有非安防企业与非视频监控厂家。各类厂家使出浑身解数力争百万高清监控主角，在2009年安博会上，几十家展台亮出百万高清摄像机，但是真正能批量出货的国产百万高清摄像机则极少，自己掌握核心技术的厂家那就更少了。

　　通过分析，我们已经看到，要做百万高清，并非简简单单买套方案或代理几款产品就OK了，百万高清比目前的传统监控门槛高得多，需要更强大的综合实力，尤其是储备大量的研发力量。

　　二、 高清在安防行业的应用分析

　　在高清安防中清晰度提升后，就眼前的重点行业需求看，在局部高端市场，如交通、特大城市治安监控、军队、机场、地铁、金融等格外需要加强安全防范的地方会有强烈的需求，并且在安防以外的应用领域可以不断扩展，如远程医疗视频教学、远程保险定损、环境检测等。总之，对高清监控系统最本质的需求，来源于人们对清晰度的需求是无止尽的。随着高清监控系统的技术成熟，市场成熟，它最终会代替模拟监控系统。

　　百万像素的产品也分高、中、低档，其中低端产品的价格不会很高，事实上业界正在销售的高清产品价格已经越来越平民化。但建设高清视频监控系统相应带来的各方面配套建设投入，还是很昂贵的。所以在目前条件下，高投入会成为高清视频监控系统推广的一个阻碍。高清监控系统产品，从成本上肯定比传统D1，CIF的监控系统高。同时，整个监控系统和网络、存储价格都有关，高清编码器还受制于高清摄像机的价格。短期内，价格会是一个因素，很可能只能在局部的高端客户中应用。但随着产业及技术的发展，高清IP摄像机逐渐普及，价格因素也会越来越小。

　　价格不会成为百万像素级高清监控系统的应用门槛，理由在于前端的高清IP摄像机，大部分采用了CMOS的传感器和ASIC的压缩芯片，因此具有很高的性价比，CCD 高清传感器的价格也已经降到合理的范围之内;在平台部分，高清和标清是一样的架构;基于PC的客户端显示，由于四核已成为台式电脑的主流配置，并且不少显卡本身就带硬件高清解码能力，因此在PC客户端显示高清图像已经不成问题;硬件解码，专用的高清ASIC解码芯片也已经成熟，性价比很高。

　　三、 高清技术现状及未来发展趋势

　　视频监控系统的发展经历了从模拟到数字的不同时期，其视频清晰度也相应地得到了不断的提高。并且随着CCD的不断发展，模拟视频监控和数字视频监控的清晰度又在纵向提高，模拟摄像机的水平分辨率从380线发展到540线，数字摄像机像素从25万发展到1600万。在模拟时代，一般认为摄像机的水平分辨率只要高于480线，即可称为高清晰摄像机;在网络摄像机(IP Camera)方兴未艾时，则一般认为720P以上即可称为高清摄像机。而因CCD、DSP等技术的进步，目前网络数字摄像机在高清视频监控领域正扮演着越来越重要的角色。

　　高清对于视频监控并不是件容易的事情。它涉及到监控系统的颇多环节，从前端摄像机到传输，再到记录存贮和显示设备，为了到达“高清”指标都需要做出相应调整，只要一个环节满足不了要求，就达不到“高清”要求。

　　高清的视频效果的保证首先来源于高清信息的采集，如果没有前端高清视频采集，无法谈及后端的高清效果。无论是枪机、一体机还是网络摄像机、模拟摄像机，采集的原理都是一致的，只是技术和器件上的区别。对于高清监控系统，前端采集设备一般使用网络摄像机。我们知道，摄像机的清晰度主要取决于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS两种，在高清监控领域，也都有所应用。

　　除了采集外，高清图像编码也是重要环节，高清视频编码最常用的编码格式是MPEG2-TS、MPEG4、H.264/AVS和VC-1这四种算法。

　　监控系统传输技术主要有视频基带传输、光纤传输、网络传输、微波传输、双绞线平衡传输和宽频共缆传输六种传输方式。每种传输技术都有其自身特点，有各自的应用层面，对于一个复杂的监控系统往往根据不同的传输距离，不同的监控要求，采用不同的传输方式。面对高清应用的超大数据量，以及实时性的要求，采用光纤传输是解决长距离视频监控高速传输系统的最佳解决方式，通过把视频及控制信号转换为光信号在光纤中传输。光纤传输具有衰减小、频带宽、不受电磁波干扰、重量轻、保密性好等一系列优点，广泛应用于国家及省市级的主干通信网络、有线电视网络及高速宽带计算机网络。而在视频监控系统中，光纤传输也已成为长距离音视频及控制信号传输的首选方式。但光纤传输需专门的技术人员负责光纤熔接及设备维护方面的工作，另外对于近距离监控信号传输不够经济。

　　高清技术的发展将推动图像识别和智能分析技术的发展和应用，叫好不叫座的图像识别和智能分析技术一直未能得到业界普遍期待的大规模应用。主要原因是识别的精确度离用户的期待还有不小的差距，而图像的分辨率则是影响识别精确度的主要因素，高清监控技术的发挥和大规模市场应用将会为图像识别和智能分析技术的推广应用带来前所未有的机遇。如人脸识别技术的应用，目前主要应用于经特别设计的出入口通道等场合，每次也只能识别一张人脸，高清监控技术的应用将大大提高识别效率，拓展应用场合，如城市治安监控、银行营业厅监控、车站广场监控中的应用。

　　四、 高清网络摄像机方案介绍

　　目前高清网络摄像机的方案也越来越多，基本上有两种架构，第一类是采用高端摄像机模组(机芯，如ACUTE的PE1005，SONY的H11)作为图像采集设备，配套一个ASIC或DSP进行编码压缩和传输，这类方案相对高端，由于采用专业成像模组，原始图像效果好，所以整个IPC产品的效果很大部分取决于配套压缩传输模块的效果，主要的指标是压缩后图像的清晰度和实时性，一般中、高端方案采用此架构;第二类是采用CMOS传感器(SENSOR)作为图像采集设备，配套提供ISP的SOC芯片，这类方案具有明显的成本优势，此类方案的成像效果主要取决于芯片厂商集成的ISP(如3A，宽动态等)效果;还有一个比较明显的优势是此类方案比较灵活，可以根据方案的特点加以定制，如抓拍，低帧率超大尺寸视频等。

　　对于高清网络摄像机来说，网络协议和SDK是个很重要的一个方面，每家公司都有自己的网络协议和SDK，并且基本都是独家专用。也就是说各家的网络摄像机是互不兼容，不让互相替换的，如果采用外购模块的方式这方面是个大麻烦，包括系统集成，客户维护等都会带来很大的问题。

　　高清网络摄像机集合了当前安防行业最核心的前沿技术和应用：网络化、高清化和智能化，也是集成化的必要条件。

　　1、 基于模组+SOC(DSP)的应用方案

　　该应用方案的组成框图如下：

　　此类方案目前可选的模组或整机主要有ACUTElogic，SONY，三洋，ARECONT，OV等，优点是图像效果都还不错，一般自带镜头，缺点是价格偏高。网络压缩模块现在支持1080P的还不是很多，目前主要有TI的DM6467和DM368，美信的MG3500，富瀚微电子的FH8735，富士通的MB86H56，NXP的PNX1005，海思的Hi3520等。其中基于DSP架构能做智能分析的有DM6467和PNX1005等，各有各的优缺点。其中TI是这个行业的老大，做TI的也相对较多。

　　此类方案的优点是图像效果较好，开发难度相对较小，缺点是成本和价格较高，开发和项目配套自由度小(如ACUTElogic的做交通抓拍就比较困难)，是高端中的高端，自然用量和目标客户群都有限。

　　此类产品目前成本基本在5000人民币左右，厂家出货价都在1万人民币以上，甲方价格基本在2万以上。

　　2、 基于SENSOR+SOC(DSP)的应用方案

　　该应用方案的组成框图如下：

　　此类方案目前市场上见得比较多的有TI和安霸的，也是当前高清机中出货量最大的，一般整机成本(不含镜头)在1000元人民左右，目前厂家出货价在4000元左右，市场价格比较混乱。

　　此类方案的优点是成本低，开发自由度大，可以根据项目的特点加以定制和选配镜头;缺点是图像质量没有用模组的好(依赖于芯片提供的ISP)。

　　五、 高清整体解决方案介绍

　　下图为一般高清应用方案的示意图：

　　从上图可以看出，高清网络摄像机(IPC)只是高清应用方案中的一个关键的设备，要构建整个高清应用系统，还必须有相关设备的支撑，如存储设备(NVR)，集中监控管理平台(CMS)，解码盒，矩阵等。