淺談高清視頻監(jiān)控在智能建筑中的應(yīng)用

一、何謂“高清”

對(duì)于視頻監(jiān)控而言，圖像清晰度無(wú)疑是最關(guān)鍵的特性。圖像越清晰，細(xì)節(jié)越明顯，觀看體驗(yàn)越好，智能分析等應(yīng)用業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確度也越高。所以圖像清晰度是視頻監(jiān)控永恒的追求。

衡量圖像清晰度的標(biāo)準(zhǔn)是分辨率，單位是像素。這個(gè)值越大，圖像越清晰。所謂高清、標(biāo)清，差異也就體現(xiàn)在這里。兩者之間的分界線就是百萬(wàn)像素或720p，達(dá)到百萬(wàn)像素或720p的就是高清。

(1)1080i格式，是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視顯示模式。1125條垂直掃描線，1080條可見(jiàn)垂直掃描線，16:9，分辨率為1920×1080，隔行/60Hz，行頻為33.75KHz。

(2)720p格式，是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視顯示模式。750條垂直掃描線，720條可見(jiàn)垂直掃描線，16:9，分辨率為1280×720，逐行/60Hz，行頻為45KHz。

(3)1080p格式，是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視顯示模式。1125條垂直掃描線，1080條可見(jiàn)垂直掃描線，16:9，分辨率為1920×1080逐行掃描，專業(yè)格式。

二、高清監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)

無(wú)論是從分辨率、顯示效果還是流暢度來(lái)看，高清都比標(biāo)清更有優(yōu)勢(shì)。從分辨率來(lái)看，720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、1080i/1080p的分辨率是CIF分辨率的20倍，在同樣的顯示環(huán)境下，高清會(huì)清晰得多。從顯示效果來(lái)看，高清既支持大屏顯示，又支持16:9寬屏顯示，可以大大增強(qiáng)用戶的觀看體驗(yàn)。從流暢度來(lái)看，高清支持更高的幀率，比如720p和1080i/1080p都可以支持60幀/秒或60場(chǎng)/秒，其圖像流暢度比標(biāo)清要高一倍。所以，高清監(jiān)控是監(jiān)控行業(yè)發(fā)展最主流的趨勢(shì)之一。

對(duì)客戶而言，高清只有在包含了前端、平臺(tái)、存儲(chǔ)、瀏覽、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)才有意義。因此，要實(shí)現(xiàn)真正的高清監(jiān)控，必須從視頻源的采集、視頻信號(hào)的編碼壓縮、視頻信號(hào)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。

三、高清監(jiān)控在智能建筑中應(yīng)用

前端

在此前，智能建筑行業(yè)多是采用摸擬系統(tǒng)，相對(duì)于這些傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，高清攝像機(jī)無(wú)須同軸電纜、無(wú)須龐大的視頻分配器;安裝所需設(shè)備少，可大幅減少線材，從而大幅降低工程成本;同時(shí)，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是利用寬帶網(wǎng)傳輸圖像，非常廉價(jià)，可充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，增強(qiáng)監(jiān)控范圍的靈活性，并可利用網(wǎng)絡(luò)更新軟件，直接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控。

傳輸

監(jiān)控系統(tǒng)傳輸技術(shù)主要有視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸、微波傳輸、雙絞線平衡傳輸和寬頻共纜傳輸?shù)攘N傳輸方式。每種技術(shù)都有其自身特點(diǎn)及應(yīng)用層面。在過(guò)去，由于光纖傳輸有著衰減小、頻帶寬、不受電磁波干擾、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，因此光纖專線傳輸曾經(jīng)是解決長(zhǎng)距離視頻監(jiān)控高速傳輸?shù)淖罴逊绞?。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展，目前各種寬帶網(wǎng)絡(luò)層出不窮，除了企業(yè)自建的光纖專網(wǎng)達(dá)到千兆帶寬，局域網(wǎng)也逐漸朝1000M、10000M方向發(fā)展。

同時(shí)，各大運(yùn)營(yíng)商也在大力發(fā)展EPON、GPON光網(wǎng)，使得帶寬達(dá)到Gbit以上。這些都為高清視頻圖像在網(wǎng)絡(luò)中的高效傳輸提供了更好的載體，并使得網(wǎng)絡(luò)傳輸也成為長(zhǎng)距離音視頻傳輸?shù)牧硪环N最佳選擇。

目前，采集后未經(jīng)壓縮的高清視頻信號(hào)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(hào)需要三根同軸線纜同時(shí)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，HD-SDI雖可以傳輸百米左右，但對(duì)同軸電纜的要求很高，線纜的價(jià)格也非常昂貴。而如果在前端就對(duì)高清視頻進(jìn)行高效壓縮處理，然后通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑?，其傳輸成本與標(biāo)清監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化傳輸成本相當(dāng)。

由于高清視頻在廣域網(wǎng)上傳輸存在限制，加強(qiáng)帶寬建設(shè)是解決高清傳輸和網(wǎng)絡(luò)帶寬問(wèn)題的重要途徑。此外，因高清占用了更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，在組建高清系統(tǒng)特別是大路數(shù)高清系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用要精心設(shè)計(jì)。例如，100M以太網(wǎng)，實(shí)際上同時(shí)只能承載5~6路高清圖像(考慮到以太網(wǎng)的碰撞偵聽(tīng)特性)，如果同一視頻源有多個(gè)用戶訪問(wèn)，占用的帶寬會(huì)更大。因此對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組播、轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)的使用就顯得尤為重要。

存儲(chǔ)

目前，安防系統(tǒng)中常用的存儲(chǔ)方式有DAS直連、NAS網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)和IPSAN等構(gòu)架，其中IPSAN方式采用IP構(gòu)架的以太網(wǎng)傳輸，具備良好的擴(kuò)展性、共享性和較低的分?jǐn)倯?yīng)用成本，是目前大中型集中監(jiān)控存儲(chǔ)主要采用的技術(shù)之一。這些存儲(chǔ)方式都是IT行業(yè)非常成熟的技術(shù)，存儲(chǔ)介質(zhì)也多半是采用IT上通用的數(shù)據(jù)硬盤(pán)，容量一般是TB級(jí)以上(按每路每小時(shí)數(shù)據(jù)量1G計(jì)算，1TB的數(shù)據(jù)硬盤(pán)大約可存儲(chǔ)720P的視頻圖像1000小時(shí)或者1000路攝像機(jī)同時(shí)錄像1個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù))，現(xiàn)在2TB的數(shù)據(jù)硬盤(pán)也逐漸走入人們的視線。隨著具體高清監(jiān)控項(xiàng)目規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級(jí)海量存儲(chǔ)解決方案將得到普遍應(yīng)用。

對(duì)于高清監(jiān)控系統(tǒng)而言，高清視頻存儲(chǔ)的安全性要求也很高，特別是存儲(chǔ)的視頻錄像回放的問(wèn)題。視頻能否回放取決于幾個(gè)方面：

一，存儲(chǔ)設(shè)備是否具有足夠的混合讀寫(xiě)性能，以保證存儲(chǔ)可在大量高清視頻寫(xiě)入的同時(shí)滿足多路視頻的回放?；旌献x寫(xiě)性能不足，不僅可能影響正常的視頻寫(xiě)入和回放，嚴(yán)重時(shí)還有可能造成后續(xù)視頻完全無(wú)法寫(xiě)入。

二，存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，先進(jìn)的RAID技術(shù)、高可靠的企業(yè)級(jí)磁盤(pán)可有效降低因?yàn)榇疟P(pán)損壞而造成數(shù)據(jù)丟失的可能性，保證高清視頻實(shí)時(shí)可用。

三，數(shù)據(jù)備份，重要場(chǎng)所的圖像或普通場(chǎng)所的某時(shí)段重要圖像往往需要有備份，以確保在一段時(shí)間內(nèi)該視頻隨時(shí)可用。一般可在視頻采集時(shí)同時(shí)保存到多臺(tái)存儲(chǔ)，或先保存單個(gè)文件，之后再?gòu)?fù)制到另一臺(tái)存儲(chǔ)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)重要視頻文件的多重保存或備份是設(shè)計(jì)高清監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)必須考慮的問(wèn)題。

四，平臺(tái)軟件媒體管理系統(tǒng)的有效性，主要是媒體管理系統(tǒng)后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。能否通過(guò)關(guān)鍵字，快速、準(zhǔn)確、有效地檢索到目標(biāo)視頻是媒體管理系統(tǒng)的重要指標(biāo)，否則高清視頻即使保存下來(lái)，也有可能無(wú)法檢索到、無(wú)法用于圖像調(diào)用和圖像分析，那么圖像存儲(chǔ)就變得沒(méi)有意義。

此外，智能分析和數(shù)據(jù)挖掘功能也在存儲(chǔ)系統(tǒng)中充分體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。以智能建筑項(xiàng)目為例，存儲(chǔ)時(shí)間可由3個(gè)月或半年擴(kuò)展到一年，加上前端監(jiān)控點(diǎn)位的后期擴(kuò)展，其需要的存儲(chǔ)容量則更大。若加裝智能分析模塊與時(shí)間、報(bào)警觸發(fā)存儲(chǔ)相結(jié)合，視頻存儲(chǔ)所需要的空間將大大減少。在一些重要場(chǎng)合(如機(jī)場(chǎng)、海關(guān))的出入口，也可將高清攝像機(jī)抓拍的人臉或車(chē)牌視頻與后臺(tái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中黑名單進(jìn)行對(duì)比，判斷是否為犯罪嫌疑人或違法車(chē)輛等，若是與黑名單信息相吻合則進(jìn)行報(bào)警并聯(lián)動(dòng)配套系統(tǒng)。