网络高清摄像机的那些事？ - 安防知识网

网络摄像机又叫IP 摄像机(或IP Camera)。“IP” 是“Internet Protocol”的缩写，是目前用于计算机网络及Internet 上最广泛的一种通讯协议。IP Camera为一种可生产数字视频流，并将视频流通过有线或无线网络进行传输的摄像机，已经超越了地域的限制，只要有网络都可以进行远程监控及录像，将大大节省安装布线的费用，真正做到远程监控无界限。

　　什么是网络摄像机

　　SOC模块将CMOS采集到的信号编码压缩成数字信号，从而可以直接接入网络交换及路由设备。网络摄像机硬件架构sensors+SOC+DDR+FLASH+MAC，采用嵌入式实时操作系统。网络摄像机是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品。视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。网络摄像机能更简单的实现监控特别是远程监控、更简单的施工和维护、更好的支持音频、更好的支持报警联动、更灵活的录像存储、更丰富的产品选择、更高清的视频效果和更完美的监控管理。另外，IPC支持WIFI无线接入、3G接入、POE供电(网络供电)和光纤接入。

　　高清网络摄像机的工作原理:

　　网络摄像机主要结合了互联网技术中先进的网络通讯技术和计算机数字多媒体领域中先进的图像语音压缩技术和图像控制技术，实现专业远程监控管理。

　　整套系统采用RJ45接口，TCP/IP、 PPPOE等国际标准互联网通讯技术协议，适用于ADSL和LAN环境，能够直接架构在局域网、广域网和无线网络上。系统采用了嵌入式实时多任务操作系统，使用了功能强大的SOC处理器完成视频压缩和传输的工作，网络用户通过专用软件或用浏览器直接观看图像，整个过程无须铺设专用视频传输和信号控制电缆，极大地提高了整个监控系统的稳定性和可靠性。通过网络摄像机，授权用户无论是LAN还是WAN，都可以在网络的任何计算机上通过计算机来控制远端系统的云台、镜头方位及镜头焦距、景深和光圈变化，采集现场图像，实施全方位监控。

　　网络摄像机将图像转换为基于TCP/IP网络标准的数据包，使摄像机所摄的画面通过RJ-45以太网接口或WIFI WLAN无线接口直接传送到网络上，通过网络即可远端监视画面。

　　网络摄像机采用了最先进的摄像技术和网络技术，具有强大的功能。内置的系统软件能实现真正的即插即用，使用户免去了复杂的网络配置;内置的大容量内存存储警报触发前的图像;内置的I/O端口和通讯口便于扩充外部周边设备如：门禁系统，红外线感应装置，全方位云台等。提供软件包(SDK)便于用户自行快速开发应用软件。4 M4 y: H4 j; ~) @

　　网络摄像机产品结构：

　　网络摄像机=IPC模组+IR-CUT+镜头+模具+线材+灯板构成

　　IPC模组硬件构造=图像传感器+SOC处理器+快擦型存储器(FLASH)+系统内存(DDR)+网络处理器(MAC)+扩展音频处理器，I/O处理等。软件则包含一个实时的LINUX操作系统。

　　网络摄像机是应用拓扑图：参考另外一篇文章树型结构拓扑

　　3有效像素

　　有效像素有分为30万、40万、100万130万200万不等,目前市面上以1280*720(720P图像格式)即100万像素的产品为主. 200万摄像机也已经在广泛应用中。

　　图像格式与像素对照

　　1080P 1920×1080

　　SXGA 1280*1024

　　960P 1280*960

　　720P 1280*720

　　D1 704*576

　　HALFD1 720*288

　　CIF 352×288

　　QCIF 176*1447

　　VGA 640*4808

　　QVGA 320*240

　　分辨率

　　显示分辨率，是指单位长度内包含的像素点的数量，它的单位通常为像素/英寸(ppi)。以分辨率为1024×768的屏幕来说，(即每一条水平线上包含有1024个像素点，共有768条线)，即扫描列数为1024列，行数为768行。

　　200W摄像机分辨率1920*1080，扫描列数为1920列，行数为1080行。

　　其它参数

　　低照度(1LUX--0LUX)、宽动态、抗强光等也是值得关注的因素。特别是在一些特殊的场合，比如在珠宝店、玻璃厂等反光较强或亮暗明显对比的场所，就需要超宽动态的功能。而在停车场和道路上的监控则需要有抗强光性能的摄像机要抑制车灯的光从而有利于识别车牌。相比之下低照度是一个比较尴尬的参数，特别是红外灯技术广泛被应用于监控领域后，低照度不太受关注，但在一引起长期阴暗的场所，超低照度的摄像机就有发挥之处了。但值得一提的是，低照度的参数和电视线一样，都没有可测仪器，因此水分和可信度都不高。这也是低照度被慢慢忽视的原因之一。

　　压缩方式 ;

　　IP摄像机和视频服务器作为视频网络应用的新型产品，适应网络传输的要求也必然成为产品开发的重要因素，而这其中视频图像的技术又成为关键。在目前中国IP摄像机和视频服务器的产品市场上，各种压缩技术百花齐放，各有优势，为用户提供了很大的选择空间。

　　在IP视频发展的初期有相当一部分国内外IP摄像机和视频服务器都是采用JPEG、Motion-JPEG压缩技术。JPEG、M-JPEG采用的是帧内压缩方式，图像清晰、稳定，适用于视频编辑，而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。另外，因其压缩后的格式可以读取单一画面，因此可以任意剪接，特别适用于安防取证的用途。但是由于其对网络带宽的要求过高，因此无法在带宽相对较窄的互联网上传输。最近几年出现了MPEG4和H.264压缩标准，而分辨率也从原来的CIF发展到了现在的200万像素全高清。甚至于300万500万!

　　1、M-JPEG

　　M-JPEG的主要缺点是压缩效率低，M-JPEG算法是根据每一帧图像的内容进行压缩，而不是根据相邻帧图像之间的差异来进行压缩，因此造成了大量冗余信息被重复存储，即使是在320*240尺寸的图像下，存储占用的空间一般至少达到每帧8~15K字节，即使按照这个标准每秒25帧计算，每秒数据量也将达到200K~375K，如果画面尺寸达到D1标准则至少需要900K~2M的带宽。目前流行的M-JPEG技术最大压缩也只能做到每帧3K字节，但如果采用如此的压缩比，视频质量会严重降低。即使是丢帧传输或录像，也将耗费大量的网络带宽和硬盘空间，尤其在摄像机较多时，它的数据传输量和存储量是十分惊人的。在码流比较低的情况下M-JPEG的图像质量要明显低于MPEG4压缩模式。

　　因此除了在局域网内，或者广域网不要求实时、很少存储的前提下，才考虑使用M-JPEG的压缩模式。目前基本很难发现此类型的产品。

　　2、MPEG-4

　　MPEG-4是专为音视频信息在因特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。它利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图像质量，通过动态地监测图像每个区域的变化，按对象的空间和时间特征来调整压缩方法，从而可以获得比M-JPEG更大的压缩比、更低的压缩码流和低带宽下更佳的图像质量，是目前全球公认的优秀的压缩算法之一。MPEG-4基于场景描述面向带宽设计的压缩算法，使得在视频监控领域中有以下几个巨大的优势：录像存储量大大降低、录像清晰度得到保障、录像帧数可调、网络传输更加方便。,

　　3、H.264

　　虽然MPEG-4已针对Internet传送而设计，提供比MPEG-2更高的视频压缩效率，更灵活与弹性变化的播放取样率，但就视频会议而言总希望有更进一步的压缩，所以才需要出现了H.264。

　　到底H.264好在哪?先让我们将MPEG-2、MPEG-4(MPEG-4 Part 2)、H.264(MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10)三者进行分辨率表现与所用带宽的比较，无论MPEG-2、MPEG-4、H.264，三者都能达1920×1080i(非交错)的高清晰度(High Definition，HD)、24fps(每秒更新24张画面)的影像画质，但传输带宽上MPEG-2需要12～20Mbps，相对的H.264只要7～8Mbps，而MPEG-4则介于两者间，更直接地说，若把MPEG-2的带宽用作基准的100%，MPEG-4要达相同效果只需要60%带宽，H.264更是低至40%，约为原MPEG-2的1/2～1/3。

　　? 网络摄像机芯片方案

　　1，德州仪器(TI)芯片

　　2，华为海思芯片

　　3，安霸芯片9 I C

　　4 NXP芯片(原飞利浦)

　　摄像机功能

　　IP摄像机不再局限于桌上型和枪机型，随着IP摄像机技术的成熟和用户需求的日益强烈，IP摄像机也繁衍出了很多种类，并逐步走向细分市场。现在市场上几乎所有传统摄像机的形式都已经有对应的IP摄像机，而且针对网络传输特点还有更多的衍生品种。比如说：红外日夜两用型IP摄像机、快速球型IP摄像机、匀速球型IP摄像机、云台控制一体化IP摄像机，还有支持无线局域网、支持SD卡存储、USB存储、网络供电(POE)等等特殊功能的IP摄像机。未来随着技术的进一步发展，IP摄像机的发展空间将无法估量。

　　随着市场成熟程度的不断提高，IP摄像机的功能也越来越丰富，用户在明确了自己目前需要的基本功能后，就可以到市场上去对号入座寻找相应的产品了。比如说，用ADSL方式直接接入一个IP摄像机，而且这条线路不需要和任何人共享数据，那么就可以考虑使用带PPPOE、DDNS功能的 IP摄像机，它可以直接连接ADSL MODEM接入互联网。又或者，我们需要一个快速球机能够通过网络远程操控，那么就要选择一个带网络功能的IP快球来实现我们的需求。

　　软件功能

　　众所周知，网络视频监控的易扩展性和集中管理能力正是其优势之一，这些优势依赖于网络视频信中管理软件。网络视频监控系统中视频集中管理软件是否功能足够强大、性能稳定，这对系统项目的成功起着至关重要的作用。

　　同时一个视频管理软件最大支持前端的数量也体现了厂商的专业性和软件研发实力，有些软件超过16路或24路就需要收费等。这都是软件自主定位的问题。另外，管理软件的界面友好度、易用性也是产品选择的重要参考因素。

　　六，网络传输方式：

　　因为视频信息已被转化成数字信号，网络摄像机的传输更加多样化和灵活。

　　1，双绞线(网线)传输(网络摄像机----网线----交换机/路由器)

　　超五类网线 100M 超六类网线1000M。最长传输距离为100米

　　2，WIFI无线传输(无线网络摄像机-----无线AP/无线路由器)

　　2.4G和5.8G频段，室内和室外无线AP，功率大小3DB-23DB，定向天线，全向天线。最远距离可达2KM

　　3，光纤传输(光纤摄像机------光纤-----光纤收发器----交换机/路由器)多模单模光纤，最远距离可达60KM

　　供电方式：

　　1，POE供电：网线除了能同时传输视频信号、控制信号和音频信号外，也可以用来向网络摄像机提供电力。利用网线供电的方式叫做POE供电。这样，大大减少了布线的工程成本。

　　2、太阳能供电：很多网络摄像机的厂商，正在研究利用太阳能向网络摄像机提供电力。这项技术的应用和无线摄像机组合将使视频监控变成真正的无线系统。目前可能某些工程上已经应用。

　　视频存储方式介绍：

　　网络摄像机的录像存储方式多样，这远远超越了闭路监控本地存储。

　　1，网络摄像机的录像可以通过SD卡可USB接口存储设备存储在本摄像机上。监控中心可以观看或下载摄像机上的录像。这大大减轻了网络的压力。甚至在网络摄像机上连接一个存储设备，只需接上了电源和通过设置后，网络摄像机就可以为用户提供所需的监控录像。这种情况对于一些不方便布线和实时监控的用户来说，具有非常意义。

　　2，通过网络，视频监控的录像可以存储在局域网或广域网上的任何一台电脑上。这对用户来说，是一个非常便利的功能，更重要的是，录像的安全性也得到了更进一步的保障。因为当某地发生盗窃时，本地监控摄像机和录像设备往往被不法分子有意破坏。

　　3，集中管理时，视频录像通常保存于专业的网络存储设备(如NAS、IPSUN)。这些专业的网络存储设备同样可以位于网络上的任何一个地方。其优势在于稳定的运行能力和高安全性。

　　4.嵌入式NVR存储，最早的模拟方式是摄像机+视频采集卡PC 后期发展为摄像机+DVR。

　　网络摄像机的发展历程也是一样，最早以网络摄像机+PC软件，发展为网络摄像机+NVR。

　　目前应用最多的网络视频标准接口协议，GB28181, ONVIF，

　　ONVIF致力于通过全球性的开放接口标准来推进网络视频在安防市场的应用，这一接口标准将确保不同厂商生产的网络视频产品具有互通性。2008年11月，论坛正式发布了ONVIF第一版规范——ONVIF核心规范1.0。随着的网络化应用，产业链的分工将越来越细。有些厂商专门做摄像头，有些厂商专门做DVS，有些厂商则可能专门做平台等，然后通过集成商进行集成，提供给最终客户。这种产业合作模式，已经迫切的需要行业提供越来越标准化的接口平台。为此安讯士联合博世及索尼公司三方宣布将携手共同成立一个国际开放型网络视频产品标准网络接口开发论坛，取名为ONVIF

　　协同性：不同厂商所提供的产品，均可以通过一个统一的“语言”来进行交流。方便了系统的集成。

　　灵活性：终端用户和集成用户不需要被某些设备的固有解决方案所束缚。大大降低了开发成本。

　　质量保证：不断扩展的规范将由市场来导向，遵循规范的同时也满足主流的用户需求。

　　但同时也对软件研发带来了一定的难度，这也是目前ONVIF协议兼容性和稳定性的问题所在。但一般只要厂家还在继续进行ONVIF的接入，则此问题最终将不成问题。目前市场大部分的厂家应用ONVIF协议进行NVR和IPC的对接，或进行平台软件和IPC的对接。

　　GB28181由公安部科技信息化局提出，由全国安全防范报警系统标准化技术委员会(SAC/TC100)归口，公安部一所等多家单位共同起草的一部国家标准。该标准规定了城市监控报警联网系统中信息传输、交换、控制的互联结构、通信协议结构，传输、交换、控制的基本要求和安全性要求，以及控制、传输流程和协议接口等技术要求。目前民用市场应用此协议的基本没有，但是公安监控等系统集成则必须。