云里“物”里看安防

??????? 摘要：本文立足于回顧數(shù)字監(jiān)控歷史，分析其發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題，展望其更加廣闊的未來前景。希望通過這樣的分享，能夠使業(yè)界人士對(duì)于以數(shù)字監(jiān)控為主導(dǎo)的安防系統(tǒng)的發(fā)展方向有所把握。

　　回顧二十一世紀(jì)IT領(lǐng)域的重大成就，數(shù)字安防領(lǐng)域不能不給于濃墨和重彩。作為一個(gè)不斷發(fā)展、不斷壯大并且不斷進(jìn)取的新興行業(yè)，中國(guó)的安防行業(yè)也已邁過二十多年的歷程，特別是進(jìn)入數(shù)字安防的十幾年里，其不俗的表現(xiàn)和驕人的業(yè)績(jī)令世人所矚目。中國(guó)的企業(yè)在數(shù)字化的機(jī)遇中找到了自己的位置，首先是作為技術(shù)的跟蹤者切入市場(chǎng)，繼而轉(zhuǎn)為技術(shù)的先導(dǎo)者更新產(chǎn)品，最終成為技術(shù)的創(chuàng)新者以打造具有特色化的系統(tǒng)。具有自主品牌和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字安防產(chǎn)品和系統(tǒng)不僅在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上取得絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際市場(chǎng)上也經(jīng)受住了考驗(yàn)和洗禮，并全面融入全球數(shù)字安防的大潮之中。

　　監(jiān)控在安防行業(yè)中處于至關(guān)重要的地位，而其數(shù)字化歷程和發(fā)展直接決定了數(shù)字安防領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)走向，因此對(duì)于數(shù)字監(jiān)控未來趨勢(shì)的探討有助于全面了解當(dāng)前多種技術(shù)的前景和發(fā)展重點(diǎn)。數(shù)字監(jiān)控領(lǐng)域具有技術(shù)密集型的特性，已經(jīng)成為眾多綜合技術(shù)的推進(jìn)器，如視頻、音頻、語音、遙測(cè)、遙感等等應(yīng)用，其中數(shù)字視頻監(jiān)控更是獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，日新月異。數(shù)字監(jiān)控的發(fā)展既在縱向加深了以公共安全與防護(hù)為核心的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的價(jià)值體系的完善，也在橫向開拓了與安防息息相關(guān)的各級(jí)網(wǎng)絡(luò)保證系統(tǒng)的健全。

　　筆者十年來從事數(shù)字視頻監(jiān)控領(lǐng)域DSP的業(yè)務(wù)拓展工作，有幸成為中國(guó)數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的親歷者?？吹秸麄€(gè)行業(yè)從小到大，蓬勃發(fā)展且蒸蒸日上的發(fā)展勢(shì)頭，不禁頗有些感慨，更有所感悟。本文立足于回顧數(shù)字監(jiān)控歷史，分析其發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題，展望其更加廣闊的未來前景。希望通過這樣的分享，能夠使業(yè)界人士對(duì)于以數(shù)字監(jiān)控為主導(dǎo)的安防系統(tǒng)的發(fā)展方向有所把握。

　　“云來物往”之前世今生

　　雖然人類在大自然的進(jìn)化中最終成為世界的主宰，但是不安全感總是與人類相伴，所以安全和防護(hù)的需求從古代延續(xù)到了現(xiàn)代，只是所采用的手段不同而已。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們的安防措施不斷提高，特別終于可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視和干預(yù)，便是指成為一種極其有效的技術(shù)手段，也就圓了不知多少代人的夢(mèng)想。數(shù)字視頻監(jiān)控有如一片“祥云”，能夠使萬事萬物都一目了然，然而其發(fā)展進(jìn)程卻經(jīng)歷了由緩而快，到高速迅猛發(fā)展。

　　縱觀數(shù)字視頻監(jiān)控的技術(shù)演進(jìn)階段，如圖1所示，按照時(shí)間和特性的推進(jìn)而上升。我們可以看到不同階段的產(chǎn)品和系統(tǒng)各有其局限和特性，并從低向高不斷演進(jìn)，最終在云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了大融合。

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　　最早的視頻監(jiān)控就是閉路電視，可以觀察和跟蹤現(xiàn)場(chǎng)的任何活動(dòng)，但是直到有錄像設(shè)備(VCR)才有真正意義的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。因?yàn)椴杉曨l進(jìn)行存儲(chǔ)以便追溯才是監(jiān)控的實(shí)質(zhì)，沒有VCR的電視無異于一套電子鏡子。這種系統(tǒng)可稱為模擬CCTV，曾經(jīng)存在了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期，但由于屬于封閉系統(tǒng)，即使可通過視頻矩陣設(shè)備支持多通道，但范圍非常有限，因此離網(wǎng)絡(luò)化還相去甚遠(yuǎn)，更何況成本過于昂貴。所有這些不足使得人們有所期待，對(duì)數(shù)字技術(shù)寄予了更多的期望。

　　數(shù)字監(jiān)控隨著數(shù)字時(shí)代的到來已全面展開，然而視頻監(jiān)控的數(shù)字化卻沒有如門禁、消防、遙測(cè)等其它安防設(shè)備那么迅速，直到硬盤錄像機(jī)(DVR)的出現(xiàn)。DVR首先是解決了對(duì)模擬攝像機(jī)視頻信號(hào)的數(shù)字化壓縮，并以數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)在硬盤上。這種數(shù)字系統(tǒng)可稱為CCTV+DVR，最初的DVR產(chǎn)品形態(tài)為在PC機(jī)上插視頻壓縮卡，后來的嵌入式DVR產(chǎn)品為以視頻壓縮處理器和主處理器CPU一體化設(shè)備。無論哪種DVR都可支持系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，并且單臺(tái)就可支持多個(gè)數(shù)字視頻通道，于是系統(tǒng)成本也大大降低。值得一提的是，在數(shù)字視頻產(chǎn)品推出之初，圖像質(zhì)量還是強(qiáng)差人意的MPEG1壓縮格式，分辨率僅為CIF，即VCD式的水平，所以難以取代模擬CCTV。之后也有基于MPEG2的產(chǎn)品可達(dá)到D1，即DVD式的水平，但所需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量太大，若進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸則需太大帶寬，所以難以普及。

　　數(shù)字視頻技術(shù)的提升為DVR的發(fā)展開辟了道路，這就是MPEG4壓縮技術(shù)的興起，以及H.264壓縮技術(shù)后來居上。而促成這一進(jìn)程的重要因素就是通用媒體處理器的出現(xiàn)，而其中的佼佼者就是TI公司的DM系列平臺(tái)。由于數(shù)字視頻壓縮需要很大的計(jì)算量，所以需要采用嵌入式的高速處理器。由于廣電的需要，MPEG1和MPEG2都有專用芯片，只是解碼因需求大相對(duì)便宜，而編碼則較為昂貴。之后面向MPEG4開始有一些專用芯片問世，但由于當(dāng)時(shí)的數(shù)字視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)還在不斷完善，而對(duì)于監(jiān)控和有些特殊要求，所以高集成度的通用媒體處理器就應(yīng)運(yùn)而生。DM642是第一顆集成多個(gè)視頻接口的通用DSP，已經(jīng)退出就迅速稱雄于數(shù)字視頻監(jiān)控市場(chǎng)，并在中國(guó)創(chuàng)造出連續(xù)數(shù)年上百萬片年銷量的奇跡。DM642也為許多中國(guó)企業(yè)趕超國(guó)際水平鋪平了道路，實(shí)現(xiàn)了由MPEG4到H.264技術(shù)的飛躍，特別是具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的AVS也因之得到發(fā)展，從而使中國(guó)在高級(jí)數(shù)字視頻編解碼技術(shù)上有了話語權(quán)。

　　TI憑借DM642和隨后推出的達(dá)芬奇(Davinci)系列媒體處理器，在數(shù)字視頻監(jiān)控的各個(gè)階段都扮演了舉足輕重的角色。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和深入人心，網(wǎng)絡(luò)化成了數(shù)字監(jiān)控的趨勢(shì)，監(jiān)控系統(tǒng)需要支持網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，并且對(duì)于網(wǎng)絡(luò)能力有了更高的要求，同時(shí)每通道成本要處于較低的水平，于是混合IP和CCTV的系統(tǒng)開始成為主流。隨著以網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)技術(shù)日趨成熟，并且以SOC單片媒體處理器系統(tǒng)為主力的DM6446和DM36x平臺(tái)促進(jìn)了100%基于IP的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)IPNC的廣泛應(yīng)用，通過軟件密集度的提高， 視頻可智能化的實(shí)現(xiàn)，通道成本再降低，以及采用網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)低供電等低功耗方式。至此，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上由集中式過渡到分布式，這就使得專用的產(chǎn)品形態(tài)成為通用的產(chǎn)品形態(tài)。如果說，從前監(jiān)控是獨(dú)立的一多多的“云”，所能采集的場(chǎng)景“物”的信息較為有限。那么通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)可以連成一大片的“云”，而IPNC可以部署到各個(gè)角落而使“物”的信息隨時(shí)隨地被傳輸出去，這無形中就成為了一個(gè)籠罩一起的大網(wǎng)，也就帶來了不少新的課題。

　　當(dāng)更多的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控信息通過網(wǎng)絡(luò)連接，首先出現(xiàn)的就是網(wǎng)絡(luò)安全性問題，畢竟監(jiān)控涉及到私密和私隱;其次就是視頻影響存儲(chǔ)和管理，否則監(jiān)控信息也不能發(fā)揮應(yīng)有的作用;第三需要提高智能視頻的實(shí)用性，否則更多的人為干預(yù)不利于提高監(jiān)控效率。似乎是不經(jīng)意間，卻也是必然趨向，數(shù)字視頻監(jiān)控向上與云計(jì)算的視頻網(wǎng)絡(luò)這巨性的“云”走向融合，可謂“頂天”;向下與視頻物聯(lián)網(wǎng)終端結(jié)合實(shí)現(xiàn)“物”的可視化，可謂“立地”。視頻監(jiān)控在海量云存儲(chǔ)、智能規(guī)模化、終端微型化方面、物物可視化、超低功耗化可以越走越遠(yuǎn)，從而全面改變數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的理念，進(jìn)而改變整個(gè)安防產(chǎn)業(yè)的格局。