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    探讨高清监控选购与安装

    作者:施工队长    来源:成都系统集成公司    更新时间:2010-6-30 18:30:39    设计指数:          ★★★ 

      不同的行业、不同的场合对图像清晰度的要求不同,如在车水马龙的闹市区如何看清一个人的面部特征、看清楚车辆的牌照是很重要的;在高楼大厦的大厅内,拥挤喧闹的出入口、停车库的出入口、高速公路、体育场馆等场合,高清监控则能大大提升系统的应用价值。

      高清监控

      高清网络摄像机提供视频监控的信源,它已将视频进行高清编码和IP封装,通过IP网络来承载高清图像,可实现高清监视、录像等监控功能。

      在发送端,网络摄像机集成了图像采集、视频压缩编码、通信控制和传输接口,视频数据通过IP网络输出。

      在图像采集部分,CCD和CMOS两种传感器分别针对不同的需求而设计,CMOS在高像素方面有着一定的优势,而CCD对监控场景的适应性更佳。在视频压缩编码部分,不同的压缩算法和算法实现方案决定了高清图像的质量和编码效率。在通信控制部分,网络的适应性、安全性、码流的封装格式和传输功能,取决于监控系统的规划和设计。在传输接口部分,不同的网络接入方式,如无线、有线等,均可很好地支持;另外,有的网络摄像机还集成了监控所需其它接口,如报警、控制、对讲等接口。

      在接收端,通过解码,输出至高清显示设备,如LCD,通过记录设备,对高清图像进行录像。

      由于高清图像的码流较大,一般在3Mbps以上,所以图像的记录是实现高清录像的重要环节。要记录高清网络摄像机图像,我们可以采用以下几种方式:

      PC-NVR

      嵌入式NVR

      混合型DVR

      无论采用哪种方式,都应具备以下要求,如:

      保证录像保存周期,需要足够的存储空间;

      保证多路并发记录的有效性,即记录过程中不应该有瓶颈;

      方便、快捷的检索与回放效率;

      具备循环覆盖方式,多次覆盖后应保证记录和检索的效率;

      可靠性、性价比应符合监控业务要求。

      PC-NVR利用PC-DVR开发技术,通过高清网络摄像机提供的SDK可进行二次开发,存储技术可采用DAS、NAS、IPSAN等。

      嵌入式NVR和混合性DVR,均来源于嵌入式DVR技术。嵌入式NVR和混合型DVR集网络存储、检索回放、视频切换等监控功能于一体。如果混合DVR或NVR要支持高清监控,那么至少具备以下条件:

      支持高清网络摄像机的接入;

      具备高清解码和解码输出接口(如VGA);

      具备足够的存储空间或扩展存储接口。

      目前时常上的几款高清网络摄像机,分别采用CCD、CMOS传感器,分别支持1280x720、1600x1200高清编码,可实现高达5倍D1效果显示,码率在2M-8Mbps之间可调。在后端上,国内首推的DS-9000系列混合型DVR最多可接入8路高清网络摄像机,录像与解码分辨率支持1280x720,显示分辨率支持1280x1024。。支持8个SATA盘位,内置的存储容量可配置,如配备8个1TB的硬盘、配置3Mbps码率,那么每个通道的平均保存周期约为780小时。

      选择前端时应注意问题

      1.高清网络摄像机还是高清视频服务器

      高清网络摄像机由于是一体化的构造,产品简洁,应用起来十分方便,目前成为应用的主题。

      高清视频服务器用以连接高清摄像机,在当前高清网络机不是很丰富的情况下,也是一个不错的选择,将更多的选择空间留给高清摄像机。

      2.CCD还是CMOS

      目前高清网络摄像机的摄像部件一般采用CMOS或CCD。

      CMOS由于其极高的性价比,在高清监控中占有较大的比重。CMOS技术成熟,可以提供更高清晰度的图像,给网络摄像机的发展留了很大的发展空间。从应用上来说,CMOS还存在固有的缺憾,对低照度的适应能力差一些。但这不会影响其成为高清摄像机的主力。

      CCD高清摄像机,能适应低照的环境,图像的运动特性也较好,作为百万级像素的网络摄像机,是一个不错的选择,但普遍价格偏高。因此在选择中应当考量使用场景和系统的经济性。

      3.H.264还是MPEG4

      图像清晰度的提高对图像处理和传输都提出较高的要求。MPEG4和H.264两种编码技术在目前的高清前端都有使用,技术的成熟度相当,压缩后的图像对带宽的要求略高于后者,但产品的价格存在一定的差异。在应用中需考察系统的规模、网络环境,在综合经济因素,可以做出选择。

      4.前端存储

      高清监控的场合往往是比较重要的一些场合,对图像的安全性要求较高,特别是要防止来自网络的偶然性故障所带来的影响。前端带有存储是一个不错的措施,图像经前端压缩编码后存储在本地的存储介质上,无论网络环境的变化,可以有效保证图像的存储安全。但大部分的高清前端不会内置有硬盘,而是采用存储卡作为介质,措施不当,可能引起介质的早早报废,这时需要和后端进行协作。

      后端系统往往有两种形式:一是监控管理平台(CMS),一是网络录像机(NVR)。CMS往往注重联网特性,注重大容量转发、存储和用户管理,是一种较为上层的部分,而跟高清摄像机业务关系上最紧密的应该是NVR,因此在高清监控系统中我们关注的后端将主要是NVR。

      选择后端时应关注问题

      NVR同样是网络监控的产物,在高清监控以前,NVR是以DVR终结者形象出现的话,那么在高清监控系统中,NVR将是一支生力军,充当起这个市场的主角。在高清监控系统中NVR的选择应当重点考查以下的方面:

      1.图像存储

      高清监控会引起录像存储空间的增大,因此要有足够的存储空间用于录像存储,在特定的专业场合,对存储的要求则更高。NVR需要本身有足够的存储空间,在需要扩展的时候能够方便的进行扩展,目前常见的存储扩展设备包括eSATA阵列、IPSan阵列,而这往往也是衡量一个NVR的扩展性的一个重要指标。

      另一方面,专业场合对于录像的安全性要求很高,存储介质的可靠性问题将显得比较重要。一般而言,业内有两种方法可以提升存储的安全性,一种是磁盘的轮休,多个磁盘中,同一时间只有一个磁盘工作,不工作的硬盘处于休眠状态,这间接提升了磁盘的使用寿命;第二种是使用RAID技术,常用在存储阵列中,对于偶尔出现的磁盘故障,更换磁盘后能方便的还原图像资料。一般而言这两个特性也是商业级和专业级系统的区分的标识。

      2.图像本地解码显示

      图像本地解码显示是NVR产品的基本特性。由于高清的图像分辨率的需要,一般要求NVR能够解码还原高清摄像机的图像,如摄像机是1920*1080的,那么NVR至少也要能支持1920*1080图像的显示。由于高清图像的解码需要的资源极大,NVR如果接入16路高清图像,那么不可能同时进行16路高清的同时解码显示,也没有必要,这时可以使用多码流技术,单画面时,高清解码显示,多画面则解码较低分辨率图像。

      设备在本地解码显示方面一般要求具备VGA接口,可以连接性价高的VGA监视器,也应该具备HDMI等高清接口,以适应更专业的应用场合。

      3.ANR功能

      高清监控的应用市场的定位决定了使用者对监控系统的多方面的品质要求,一台好的NVR设备,应该考虑到消除网络可能的故障带来图像损失风险,同时也要易于用户理解和使用。这时,ANR技术就是一个非常好的解决方案。高清网络摄像机和高清NVR均要求具备此项技术能力,协同存储,既不浪费存储资源,又不会因为网络故障导致故障期间的图像的损失。

      4.接入平台构建大型应用

      从目前看,大部分的高清监控系统还是行业专网应用居多,高清图像的浏览就不局限于本地,而是要能够应用在行业的各个方面。那么对于NVR和高清网络摄像机能够接入大型视频监控管理平台已成必然的需求,这样由高清网络摄像机和组成的哑铃结构的小集团,通过平台的互联互通可以形成一个庞大的应用网络。在高清系统中,后端是否具备组建大网的能力,成为一个重要的衡量标准。

      高清监控存在问题

      高清网络摄像机使图像清晰度有了质的飞跃,但是也给高清监控系统带来了一系列现实的问题:

      网络带宽紧张:分辨率越大、清晰度超高,意味着在进行数据传输的时候码流也会增大,增加网络带宽压力。

      存储空间庞大:数据流量的翻倍,增大了录像容量,给网络存储带来压力。

      对中心控制、管理软件和硬件性能的要求成倍增长;

      对于记录视频图像的管理和事后分析的工作量也将成倍增长;

      投资成本高昂。

      监控摄像机系统必须往高清方向发展

      高清晰度摄像机除了前端安装和选材必须注意外,还必须有传输系统,中间系统和终端显示系统的配合使用才能达到高清晰度的实际效果。

      针对高清监控摄像机系统来说,视频图像的传送一般会选择同轴电缆、双绞线、UTP线(即网络传输)、无线传输、光缆传输等方式,不管采用哪种方式传输,必须使图像从前端传输到后端的整个系统中的各个环接的带宽>6M,这样才能保证图像达到高清晰度的要求,并符合工程及技防检测上的要求。一般情况下同轴电缆超过150米或200米时图像质量会明显下降,这是由于同轴电缆自身的特性造成的,故必须采取各种措施保证其终端带宽不小于6M,必要时要给予加视频补偿放大器来解决,一般的视频放大器的作用不大。其补偿的指标应保证高频补偿量、幅频特性、信噪比、共模抑制比、微分相位失真度、色度亮度延迟、色度宽度增益等都达到使相关线缆损耗或衰减造成的缺陷得到补偿,从而保证进入系统的图像的高清晰度。

      目前,由于铜缆的价格不断上升,视频图像采用光缆传送的成本不断下降,在较长距离或多幅图像的传输中,采用光缆传送不失为一举多得的方案被广泛采用。由于光缆的带宽大、衰减小、高抗干扰、体积小、保密性强等特点,可较好保证图像传送的各项指标。当采用其他方式传送图像时,也必须保证通道的带宽。

      高清晰度的图像还必须要靠好的终端显示设备来表现在人的视觉面前的,故最好选择逐行扫描监视器。因为在实际使用中隔行扫描监视器的图像闪烁严重,容易使人产生视觉疲劳。若监视器的清晰度低则同样达不到整体清晰度的要求。因为监视器的清晰度时由监视器、视频通道的带宽和显像管的点距、会距所决定的。据资料显示,其通道带宽与清晰度之间的折算理论上限为1M/80线左右,若再考虑高清晰度时的视频信号幅度下降因素,要达到显示400线的视频图像,则监视器清晰度指标按经验应采用600线以上的机器。 为了使高清摄像机系统能正常使用,中间处理设备,包括矩阵、硬盘录像机,视频服务器、各种视频编码器等等都必须满足带宽和图像压缩的要求,才能使高清晰度摄像机充分发挥其内在的作用。光靠使用高清晰度摄像机而忽视其他配套设备的选用是达不到真正目的的。

      高清摄像机的安装调试

      在一般的安防监控系统安装上,高清摄像机和普通摄像机的安装和调试方法基本相同,但必须要注意好镜头选配,因为镜头的质量不好,或者选配不好,很大程度上会影响到画面的清晰度,例如红外夜视系统的摄像机最好选用红外镜头,而1/3英寸CCD一般配用1/3英寸的镜头,1/2英寸CCD一般配用1/2英寸镜头,安装调试时镜头的聚焦调试必须调好,特别是摄像机的后焦面要调准,很多时候镜头的聚焦不清会引起图像的模糊,达不到高清晰的要求。另外摄像机的防护罩也不能忽视,枪式防护罩的前端玻璃不能采用一般的平板玻璃,而必须采用较好的光学玻璃,一般的平板玻璃对图像的解析力有非常厉害的消弱作用,选用球型罩壳更应注意,球面的曲率必须过渡光滑,最好不要把镜头对准球壳的上边缘,此处光的折射力较大,甚至会严重影响图像的清晰度。有一点很重要,就是不管哪种罩壳,最好罩壳内的光越低越好,镜头至罩壳的距离越短越好,这样能使镜头前的光污染减少到最低,有利于提高图像的清晰度。

      从现实产品和系统构成来看,百万像素级的高清应用基本成型,例如前端的百万像素摄像机、传输、接口、编码、图像处理应用、输出、显示等环节上的产品技术,以及应用系统平台,根据本专题的分析来看,基本上具备了运行的基础。虽然行业中大家普遍认为高清监控是行业和市场发展的必须趋势,但从真正的市场应用来说,目前各类行业用户还没有具体的现实应用心理准备。

      根据目前了解的信息来看,目前索尼、安讯士、海康威视等公司的产品已经或正在一些核心大城市中用到百万高清级的网络监控系统工程中,随着这些应用案例的增多,用户会越来越多的感知到高清监控系统不一样的图像效果和细节展现能力。并由样本案例的示范效应推动,吸引更多的对图像有高清要求的高端行业用户加入这个应用阵营,尤其是本身具备良好的局域网络或光纤资源的行业用户,他们要启动网络高清系统应用,是比较容易的事情

      从用户的心理来看,他们对于图像的清晰度是首先在乎的。但他们也担心,以前用数模混用的系统,大家都感觉成熟稳定了,操作也得心应手,一下转到百万像素的高清上去,稳定性怎么样?在使用方面是否方便?当出了故障时,是不是很容易处理,还是要工程集成商来帮助处理?因此,样本工程应用案例是打消这类用户担心的最好办法,并且样本工程也有利于厂家和工程集成商去发现和解决具体应用过程中的问题,从而推动产品和系统的进一步完善。


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