隨著社會不斷進步，經(jīng)濟快速發(fā)展和技術(shù)突飛猛進，公共秩序安全、生產(chǎn)安全、財產(chǎn)安全等越來越受到人們的重視，從而使以視頻信息為特征的視頻監(jiān)控更為廣泛地被應用在各行業(yè)領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的安防監(jiān)控向管理和生產(chǎn)經(jīng)營監(jiān)控發(fā)展，從室內(nèi)到無人值守特定場合應用的監(jiān)控。

　　傳統(tǒng)的監(jiān)控模式已不能滿足政府"平安城市"、金融系統(tǒng)、高等教育、監(jiān)管、監(jiān)獄、文博等行業(yè)對安防的需求，而擁有網(wǎng)絡化、智能化、數(shù)字化、遠程化特點的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)則成為新的應用趨勢，并形成一個高效、安全、先進的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控體系。

　　縱觀當前的視頻監(jiān)控產(chǎn)品市場，可以說是一個群雄并起的時代，出現(xiàn)了許多研發(fā)實力雄厚、市場占有率高的企業(yè)。但是這些企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展到一定階段，如今都進入到了一個瓶頸時期。一個很重要的表現(xiàn)是市場上視頻監(jiān)控產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重，缺乏讓人"眼睛一亮"的產(chǎn)品。移動偵測、聯(lián)動報警、雙碼流、多路D1等產(chǎn)品，這些在一兩年前還是非常先進的技術(shù)，而現(xiàn)在幾乎在所有的產(chǎn)品上都能夠?qū)崿F(xiàn)了。產(chǎn)品同質(zhì)化帶來的一個問題是，在許多項目上，產(chǎn)品的競爭已經(jīng)演化為簡單的價格競爭，嚴重擠壓了廠商、工程商的利潤空間。

　　視頻監(jiān)控產(chǎn)品在經(jīng)歷了數(shù)字、網(wǎng)絡的兩個重要的發(fā)展階段之后，視頻監(jiān)控產(chǎn)品的發(fā)展方向在哪里？

　　一、高清需求突顯

　　"讓我們看得更清楚",這已經(jīng)是許多用戶在使用視頻監(jiān)控產(chǎn)品時提出的一個非常迫切的需求。美國權(quán)威IT市場調(diào)研公司MultiMediaIntelligence的總裁馬克？柯爾斯坦提到了推動視頻監(jiān)控設備市場發(fā)展的四大技術(shù)因素：百萬像素攝像機、高性能編解碼器、強大的分析技術(shù)、以及便于從閉路電視（CCTV）遷移到IP/聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控的所有底層技術(shù)。從他的話里我們可以看到，這四大技術(shù)因素中的百萬像素攝像機、高性能編解碼器以及IP網(wǎng)絡技術(shù)，都與高清產(chǎn)品相關(guān)，代表了高清產(chǎn)品中采集、編解碼、網(wǎng)絡傳輸方面的發(fā)展方向。

　　二、何謂高清？

　　目前，高清的定義只出現(xiàn)在廣電行業(yè)，按照有關(guān)的標準，一般顯示比例為16:9,至少能解析1080i（分辨率1920×1080）的數(shù)字信號，或掃描線數(shù)垂直和水平方向都必須達到720P的數(shù)字信號，只有滿足或超到以上標準的產(chǎn)品才能被歸類為高清產(chǎn)品。

　　高清百萬像素網(wǎng)絡攝像機是指能按大于12FPS 連續(xù)采集分辨率大于720P（1280*720），甚至超過Full HD（1080P,分辨率1920*1080）到更高的2048×1536畫面的網(wǎng)絡攝像機。滿足上文高清定義中提及的高清指標掃描線數(shù)垂直和水平方向都達到720P數(shù)字信號要求，可被理解為高清產(chǎn)品中百萬像素級別。

　　高清網(wǎng)絡攝像機是高質(zhì)量成像監(jiān)控系統(tǒng)的源頭，直接將視頻進行數(shù)字采集（實際高端的數(shù)字傳感器（CCD\CMOS）才是，現(xiàn)在市面上大都是模擬采集），高清編碼壓縮并IP封裝（即通過網(wǎng)絡模塊，把模擬信號壓縮成數(shù)字信號），然后利用IP網(wǎng)絡來承載高清視頻流，實現(xiàn)高清的實時監(jiān)控、錄像、回放、轉(zhuǎn)發(fā)的工作；其視頻芯片為百萬像素的CCD及COMS傳感器（目前主流攝像機的CCD傳感器像素多為44萬像素），可以獲得更多的視頻信息，監(jiān)控畫面更清晰、自然流暢。

　　三、網(wǎng)絡化是高清應用的基礎

　　要實現(xiàn)真正的高清監(jiān)控，必須從視頻源的采集、視頻信號的編碼壓縮、視頻信號的傳輸、視頻的瀏覽、錄像文件的回放等環(huán)節(jié)全面支持高清。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(huán)節(jié)時才有意義。

　　采集后未經(jīng)壓縮的高清視頻信號有模擬和數(shù)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(shù)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(jiān)控傳輸，而HD-SDI雖可以傳輸百米左右，但對同軸電纜的要求很高，線纜的價格也非常昂貴。但是，如果在前端就對高清視頻進行高效壓縮處理，然后通過IP網(wǎng)絡傳輸?shù)脑?，其傳輸成本與標清監(jiān)控網(wǎng)絡化傳輸成本相當。

　　目前DVR的視頻信號處理，分為視頻采集和視頻編碼兩個部分。在視頻信號采集部分，目前大多數(shù)的DVR都是模擬視頻輸入，均采用BNC接口的CVBS（即復合視頻信號）信號輸入。復合視頻信號的分辨率是D1,DVR內(nèi)部對于復合視頻信號是按照D1分辨率采集、量化的。目前DVR均無YPbPr的模擬分量接口，或DVI、HDMI、HD-SDI等數(shù)字視頻接口。在編碼部分，DVR對每路采集的視頻信號可以編碼成CIF、2CIF、DCIF、D1等分辨率，但編碼分辨率只能為D1,不具備編720p或1080i、1080p的編碼能力。因此，目前的DVR無法實現(xiàn)高清監(jiān)控。

　　可見，要實現(xiàn)高清監(jiān)控，得從整個監(jiān)控系統(tǒng)考慮高清，而網(wǎng)絡化是高清監(jiān)控系統(tǒng)應用的基礎。

　　四、高清網(wǎng)絡攝像機是高清監(jiān)控的前提

　　模擬產(chǎn)品與數(shù)字化的高清產(chǎn)品相比，存在著許多設計上的缺陷，使得它在目前的技術(shù)架構(gòu)上很難在分辨率、幀率等方面有大的提高。拿清晰度來說，現(xiàn)有的CCTV模擬監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機采集垂直分辨率，PAL制式下625掃描線，現(xiàn)有的超高清產(chǎn)品所達到的540、600線基本已到模擬系統(tǒng)的極限。而網(wǎng)絡攝像機還沒有上限（百萬像素網(wǎng)絡攝像機可以輕松看到1000線以上）。所以目前市場上用于監(jiān)控的高清攝像機均是網(wǎng)絡攝像機。

　　高清網(wǎng)絡攝像機是指能按大于12FPS

　　連續(xù)采集分辨率大于720P（1280*720），甚至達到或超過1080P（分辨率1920*1080）的網(wǎng)絡攝像機。滿足上面高清定義中720P標準時，可被理解為百萬像素級別，因此我們也稱高清網(wǎng)絡攝像機為百萬像素網(wǎng)絡攝像機，百萬像素網(wǎng)絡攝像機較傳統(tǒng)模擬攝像機、普通網(wǎng)絡攝像機具如下優(yōu)勢：

　　采用百萬像素傳感器，能獲得更多的視頻信息，一般可達1280×1024、1392×1024、1628×1236甚至2048×1536的分辨率；

　　采用百萬像素鏡頭，在同樣的環(huán)境中測試普通鏡頭與百萬像素鏡頭，百萬像素鏡頭可以更好地配合百萬像素傳感器，獲取到更清晰的圖像。

　　圖象顯示質(zhì)量更高，能夠更好地捕捉細節(jié)；

　　逐行掃描CCD/COMS動態(tài)畫面表現(xiàn)更流暢；

　　可支持HDTV的寬屏輸出模式（16:9）；

　　覆蓋面更廣，相同監(jiān)視區(qū)域可以替代原有的多個固定點攝像機和一個全方位攝像機。

　　攝像機的清晰度取決于傳感器性能，CCD與CMOS兩種感光元件相比，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪點控制、高質(zhì)量圖像輸出、動態(tài)影像表現(xiàn)方面都要優(yōu)于COMS,所以模擬攝像機與標清網(wǎng)絡攝像機大多選擇CCD作為感光元件。但CCD的響應速度較低，不適用于高清監(jiān)控攝像機采用的高分辨率逐行掃描方式，因此高清網(wǎng)絡攝像機普遍采用CMOS感光元件。

　　圖像壓縮格式直接決定了對傳輸網(wǎng)絡、錄像存儲、后端處理的要求，也很大程度影響著圖像品質(zhì)。目前在高清網(wǎng)絡攝像機中被廣泛采用的圖像壓縮技術(shù)有JPEG/MPEG-4/H.264三種方式，每種壓縮方式有不同的特點。如JPEG能獲得的單幅畫面質(zhì)量，且對攝像機本身的處理平臺要求也較低，但對連續(xù)圖像壓縮占用帶寬；H.264可以獲得的壓縮比，但對攝像機本身處理平臺要求也。為適應各種不同的應用需求和網(wǎng)絡環(huán)境，比較高端的高清網(wǎng)絡攝像機都同時具備這三種編碼能力及雙碼流、多碼流功能。

　　五、高清監(jiān)控面臨的問題

　　高清網(wǎng)絡攝像機使圖像清晰度有了質(zhì)的飛躍，但是也給高清監(jiān)控系統(tǒng)帶來了一系列現(xiàn)實的問題：

　　網(wǎng)絡帶寬緊張：分辨率越大、清晰度超高，意味著在進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候碼流也會增大，增加網(wǎng)絡帶寬壓力。

　　存儲空間龐大：數(shù)據(jù)流量的翻倍，增大了錄像容量，給網(wǎng)絡存儲帶來壓力。

　　對中心控制、管理軟件和硬件性能的要求成倍增長；

　　對于記錄視頻圖像的管理和事后分析的工作量也將成倍增長；

　　投資成本高昂。

　　因此，在追求高畫質(zhì)的同時，我們也要為客戶考慮解決以上問題。

　　六、高清監(jiān)控按需應用

　　上述高清監(jiān)控面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)可以通過應用來解決。根據(jù)目前的現(xiàn)狀，用戶不應該盲目追求高清。如果所有前端監(jiān)控點都使用高清網(wǎng)絡攝像機，且全部采用實時高清傳輸?shù)脑?，對后端的存儲和傳輸會造成很大壓力，并造成成本和效率的浪費。所以，應根據(jù)用戶的需求設計適合的解決方案，比如在高危場所設計安裝高清百萬像素網(wǎng)絡攝像機，正常情況下只采用普通分辨率（CIF、D1）來傳輸實時視頻圖像，而在報警條件發(fā)生時以高像素的JPEG形式傳輸高分辨率的圖像，以便于事后放大觀看，掌控細節(jié)。這樣就可以大大緩解網(wǎng)絡壓力、存儲壓力、降低投資成本等。

　　目前市面上出現(xiàn)了三碼流高清網(wǎng)絡攝像機，支持JPEG/MPEG-4/H.264三種不同的視頻壓縮格式，可以根據(jù)客戶實際情況設置這三種碼流。比如：將較低碼流的H.264視頻壓縮格式的D1圖像傳向遠端給客戶進行實時的監(jiān)看，同時將百萬像素的H.264視頻壓縮格式實時圖像傳入存儲服務器進行錄像，另外還可以在報警的時候傳輸百萬像素的JPEG圖像，便于事后進行放大確認，尋找可疑對象等。

　　總之，我們要遵循以下原則：在平時傳輸占用帶寬較小的實時圖像，而在關(guān)鍵時候傳輸圖像效果好的高清圖像。

　　七、高清網(wǎng)絡攝像機的發(fā)展歷程和趨勢：

　　閉路監(jiān)控系統(tǒng)是隨著電視和攝像機的出現(xiàn)發(fā)展壯大起來的，在這短短幾十年的發(fā)展歷程中，從二十世紀七、八十年代開始，隨著新技術(shù)革命的興起，微處理器進一步普及和發(fā)展起來，從黑白攝像機的誕生，到現(xiàn)在的高清晰攝像機的推出，攝像機的線數(shù)從380線發(fā)展到目前的高清晰攝像機線數(shù)可以達到上千線數(shù)。

　　在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，也發(fā)展到現(xiàn)在的高清網(wǎng)絡攝像機階段，這里的高清視頻就是HDTV（即High Definision TV）。隨著國際市場和國內(nèi)市場對于監(jiān)控系統(tǒng)的普及和大量使用，人們對圖像的要求越來越高，從開始的能看到圖像，到現(xiàn)在的要清晰的圖像，到今后的能進行處理分析的高清晰圖像。因此在技術(shù)方面隨著高清產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和用戶對高清晰影像的需求，F(xiàn)ull HD已成為高清產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。

　　1、現(xiàn)今，高清百萬像素網(wǎng)絡攝像機的信號傳輸一般有2種：一種為Mono/RAW傳輸，直接通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號不進行任何壓縮編碼在網(wǎng)絡上傳輸，直接將數(shù)據(jù)傳輸給計算機并借助計算機的處理手段在計算機中顯示出來；另外一種為編碼傳輸。

　　2、現(xiàn)今網(wǎng)絡攝像機編碼壓縮方式主要有：

　　⑴、JPEG、MJPEG:

　?、?、JPEG壓縮技術(shù)是所有圖像壓縮技術(shù)的基礎，適合靜態(tài)圖像的壓縮，直接處理整個畫面，壓縮倍數(shù)為20-80倍，分辨率沒有選擇的余地。

　?、?、MJPEG（Motion JPEG）是在JPEG基礎發(fā)展起來的動態(tài)圖像壓縮技術(shù)，只單獨的對某一幀進行壓縮，而基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化。后來出現(xiàn)了多層式JPEG（ML-JPEG）壓縮技術(shù)，采取漸層式技術(shù)，先傳輸?shù)徒馕龅膱D檔，然后再補送更細節(jié)的壓縮資料，使畫面品質(zhì)改善。

　?、啤PEG-4:

　　MPEG-4主要應用于三個領(lǐng)域，數(shù)字電視、交互式的圖形應用（包括內(nèi)容上的合成技術(shù)）、交互式多媒體領(lǐng)域。國內(nèi)外大部分百萬像素網(wǎng)絡攝像機產(chǎn)品一般使用MJPEG/MPEG-4視頻流編碼傳輸，MPEG4在網(wǎng)絡視頻監(jiān)控應用中的優(yōu)勢主要包括以下幾方面：①、節(jié)約存儲空間；②、占用網(wǎng)絡傳輸帶寬少；③、錯誤恢復能力強；④、圖像質(zhì)量高；⑤、可變帶寬；

　?、?、H.264;

　　H.264是由國際電信聯(lián)盟（iTU-T）所制定的新一代的視頻壓縮格式。H.264價值的部分是更高的數(shù)據(jù)壓縮比。在同等的圖像質(zhì)量，H.264的數(shù)據(jù)壓縮比能比當前DVD系統(tǒng)中使用的 MPEG-2高2~3倍，比MPEG-4高1.5~2倍。正因為如此，經(jīng)過H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟。目前H.264已經(jīng)獲得DVD Forum與Blu-ray Disc Association采納，成為新一代HD DVD的標準，不過H.264解碼算法更復雜，計算要求比WMA-HD還要高。

　　八、結(jié)束語

　　高清監(jiān)控應用的時代，正在向我們撲面而來！開放、標準是推動高清發(fā)展的催化劑。全高清監(jiān)控應用的普及還有很長一段路要走。聯(lián)特微將在年底推出自己的200萬像素的網(wǎng)絡攝像機，走進高清時代。