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IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計要點和考量因素

2008/07/21

　　問答專家：鄭小龍 (德州儀器半導體技術（上海）有限公司DSP業(yè)務發(fā)展經(jīng)理)

　　張海峰 (北京漢邦高科數(shù)字技術有限公司技術總監(jiān))

　　Q1:解碼器的作用是不是對應成套使用，也就是前端使用編碼器，經(jīng)過電腦網(wǎng)絡傳輸后，在后端使用解碼器解碼出監(jiān)控畫面？市場上有無此類功能的產(chǎn)品？

　　A1:(張海峰)由于目前在視頻標準和聯(lián)網(wǎng)協(xié)議上沒有統(tǒng)一的標準，因此你提到的這種方式編解碼器必須配套使用，現(xiàn)在有類似的產(chǎn)品銷售�，F(xiàn)在主流的應用方式是前端使用視頻服務器或者IP攝像機，監(jiān)控中心采用電腦安裝解碼卡的方式，解碼輸出與監(jiān)視器數(shù)量匹配就可以，這樣在大規(guī)模系統(tǒng)中可以避免中心安裝大量解碼器的尷尬。

　　Q2:IP攝像頭可以利用現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡嗎？還是需要安全技術專用的基礎局端。

　　A2:(鄭小龍)一般而言，IP攝像頭可以在現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡上使用，但需要注意是專用網(wǎng)絡還是公共網(wǎng)絡。專用網(wǎng)絡往往有較大帶寬，因此有可能流暢地傳輸720P的高清視頻流，如基于DM355的IP攝像頭解決方案在高帶寬（3M-6M）時有極其優(yōu)越的品質，而在低帶寬（1 M-2 M）下也能保持較為穩(wěn)定的畫質，并且可以把延時控制得很小。而在公共網(wǎng)絡上，有可能由于受帶寬的影響而傳輸性能有所降低，但應該還是可以使用。公網(wǎng)上的應用總的來說需要綜合考慮事實施安全保密手段，通常是要在基礎局端措施。

　　Q3:請問專家，通過什么樣的技術和方式，實現(xiàn)大規(guī)格視頻監(jiān)控的集中管理、傳輸及分發(fā)，并保證其畫面的流暢、實時性？

　　A3:(張海峰)這個問題是非常復雜的，涉及大規(guī)模視頻傳輸、網(wǎng)絡管理、中心視頻轉發(fā)等方面的技術。通常一個大規(guī)模的網(wǎng)絡視頻集中管理系統(tǒng)由前端設備（DVR,DVS或IP攝像機）、網(wǎng)絡系統(tǒng)和中心管理系統(tǒng)組成。其中前端設備采集壓縮視頻，決定了視頻的圖像質量；保障高質量的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡起著決定性作用，沒有足夠的網(wǎng)絡帶寬和服務質量無法保障中心能夠收到流暢實時的畫面；管理中心通常由管理服務器、認證服務器、存儲服務器、流媒體服務器和報警服務器組成，安裝一套網(wǎng)絡視頻集中管理軟件。其中的流媒體服務器就是提供高質量的視頻轉發(fā)服務的。

　　Q4:有沒有ip camera具體的應用實例？ 總部在中國，然后需要設置三臺cameras同時實時監(jiān)視印度，西班牙，美國三個工廠內(nèi)某個機器的運行狀況，不知這個的可行性如何？視頻的解析度如何，延遲和失真會不會很高？大概建這么一個三個點的視頻監(jiān)視網(wǎng)絡成本到底有多高？有沒有已經(jīng)實施的具體的項目 可以提供參考？

　　A4:(張海峰)這種應用模式已經(jīng)很成熟，在總部安裝一套管理軟件，在監(jiān)控點安裝IP攝像機就可以了，有關價格和具體實施案例可以與提供相關產(chǎn)品的廠家咨詢。

　　與圖像質量重要的是兩個方面：

　　1.網(wǎng)絡帶寬決定了監(jiān)控的圖像質量，如果希望得到高清晰的監(jiān)控圖像應該選用D1分辨率的產(chǎn)品，但是對網(wǎng)絡要求比較高。如果網(wǎng)絡帶寬過窄、網(wǎng)絡帶寬不穩(wěn)定或者傳輸誤碼率高將會直接影響監(jiān)控的質量。因此采用公網(wǎng)很難達到高質量的監(jiān)控。

　　2.根據(jù)監(jiān)控點的環(huán)境光線選擇合適攝像參數(shù)的產(chǎn)品，光線環(huán)境差就要選擇低照度、動態(tài)范圍大的產(chǎn)品當然產(chǎn)品采用的壓縮標準也很重要，選擇MPEG-4或者H.264的產(chǎn)品需要更小的帶寬，安裝位置和現(xiàn)場光線同樣很重要。

　　Q5:現(xiàn)在第三方監(jiān)控攝像頭的圖像質量是個問題，圖像質量不高什么都白搭。

　　A5:(張海峰)您說得非常對，攝像頭圖像質量不好系統(tǒng)其他部分再采用什么樣的好產(chǎn)品和技術都沒有任何價值。在設計監(jiān)控系統(tǒng)的時候根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、光線條件、安裝位置等因素選擇合適的攝像頭非常重要。

　　(鄭小龍)在現(xiàn)在的技術條件下，IP 網(wǎng)絡攝像頭已經(jīng)可以做到高清一體化，例如TI剛發(fā)布的基于DM355單片系統(tǒng)的參考系統(tǒng)。該系統(tǒng)以Aptina(即美光公司)五百萬像素CMOS傳感器為視頻前端，在低光度環(huán)境下2x2面元顯示合并以一百三十萬像素的效果表現(xiàn)出極佳的性能。核心處理為集成有ARM9、高速協(xié)處理器和視頻前端子系統(tǒng)的DM355芯片。這是一個基于Linux 的完整 IP 網(wǎng)絡攝像頭應用， 支持雙媒體流能力，即MPEG4實時720P編碼的同時，還可以有MPEG4或MJPEG實時CIF編碼流存在，并且有G.711語音。視頻前端子系統(tǒng)與CMOS傳感器無縫連接，并能實現(xiàn)自動白平衡與自動曝光功能。其整體性能可以與兩個模擬CCD的D1比擬而成本只有一半。

　　Q6:視頻監(jiān)控系統(tǒng)與當?shù)毓簿只蚺沙鏊M行聯(lián)網(wǎng)，需要什么設備？要自己鋪光纖到公安局嗎？安裝完以后，有情況的話，公安局是不是會出警，以后每月是不是還要給公安局交費？

　　A6:各地公安網(wǎng)絡結構各異，目前還沒有一個統(tǒng)一聯(lián)入方式，同時聯(lián)網(wǎng)的標準正在制定中，即使網(wǎng)絡通了使用上也存在技術障礙。

　　(張海峰)聯(lián)入通常不需要自己建設網(wǎng)絡，未來的綜合治安監(jiān)控由政府建設主干網(wǎng)絡，各單位的監(jiān)控系統(tǒng)只要符合要求就可以采用公網(wǎng)或專網(wǎng)的方式并入主干網(wǎng)即可。

　　具體的聯(lián)入方法和聯(lián)入要求應該與本地公安部門聯(lián)系確定，哪些系統(tǒng)應該聯(lián)入公安網(wǎng)絡、聯(lián)入是否收費、具體的管理運營模式由本地公安部門分步實施，全國沒有統(tǒng)一的實施時間表。

　　Q7:我們知道，圖像的質量除了和攝像頭的質量有關，還和帶寬有關。那么，在現(xiàn)有的條件下，在有限的帶寬下，有哪些方法可以使圖像高質量流暢的傳輸呢？ 這些方法對成本的影響又是怎樣的？

　　A7:(張海峰)在帶寬一定下，選擇具有優(yōu)良壓縮算法的產(chǎn)品是最重要的，不同產(chǎn)品的壓縮效果是有差異的，即使是同樣的算法、使用同樣的芯片不同的產(chǎn)品都有差異。因此要對不同產(chǎn)品壓縮效果進行一個對比，最好的辦法是采用一個視頻源，用視頻分配器將信號分到不同的產(chǎn)品，保證各個產(chǎn)品壓縮同樣的錄像保存到硬盤，調(diào)整到一樣的壓縮文件大小后對比一下圖像質量。當然如果可能也可以把視頻幀率降低一些，18-22幀看起來就基本連續(xù)了。

　　(鄭小龍)張總在這里已經(jīng)作了很好的說明，再這里我談一下對圖像質量和實行性需求的一點看法。其實在現(xiàn)有的技術手段條件下，已經(jīng)可以實現(xiàn)MPEG4格式下實時實現(xiàn)720P分辨率，而且成本并不高。

　　如果能有6M的帶寬，可以得到高質量的流暢效果。如果帶寬降低，那么在保證特別是保證高質量720P分辨率的前提下，對實行性就要需要有所折衷；否則，可以確保實時性，但畫質不可避免會有所下降。從視頻監(jiān)控的實用性角度來看，往往清晰的圖像更重要。當然，支持H.264格式下實時實現(xiàn)720P分辨率的技術和解決方案將更有效解決這種困擾。

　　Q8:請教幾位專家，無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控目前用的多么？效果怎么樣？實施起來困難嗎？

　　A8:(張海峰)無線監(jiān)控主要有兩種情況，一種是固定監(jiān)控點，主要采用微波的方式傳輸視頻，這種主要應用在無法布線地域環(huán)境開闊的場合；另外一種是移動監(jiān)控點，比如車輛的實時監(jiān)控，這種應用方式核心問題是無線網(wǎng)絡，如果有足夠帶寬的無線網(wǎng)就沒有問題，也可以使用CDMA類似的公網(wǎng)，現(xiàn)在有合并多條CDMA線路傳輸?shù)膽媚Ｊ�，未�?G的普及會對無線監(jiān)控打下良好的基礎。無線網(wǎng)絡目前應用還不多，主要是無線網(wǎng)絡使用的限制、帶寬問題和費用問題。無線網(wǎng)絡主要的問題是存在一些影響網(wǎng)絡傳輸?shù)囊蛩兀热缣鞖鈱ξ⒉ňW(wǎng)絡就影響很大。

　　(鄭小龍)感謝漢邦的張總對無線視頻監(jiān)控的精彩概述，這里我加一點補充。無線網(wǎng)絡監(jiān)控的應用前景是非常廣闊，而且實現(xiàn)起來并不困難。在已有基于IP的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡中，有一些終端DVS或IP攝像機已有WiFi接口，就可以接入無線路由器，這樣的應用帶寬是由保障的，可以很好地支持幾兆的數(shù)據(jù)率，不僅滿足實時D1壓縮，而起能夠達到實時720P壓縮。當然WiFi在距離上還有局限性，那么對于大范圍的無線應用可以采用類似無線網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋系統(tǒng)以作為WiFi技術的延伸。目前有代表性的Mesh系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的單跳無線局域網(wǎng)絡的新型無線網(wǎng)絡技術，其各個無線設備節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，也可與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信，并且可提供高帶寬，因此無線視頻監(jiān)控網(wǎng)絡構建靈活而方便。當然還有其它一些可考慮的無線網(wǎng)絡覆蓋手段，特別是3G的普及，及至未來4G的興起。對于視頻監(jiān)控而言，帶寬和延時是兩個重要的衡量因素，而其終極目標應該是實時無縫監(jiān)控的實現(xiàn)。

　　Q9:國家在視頻監(jiān)控系統(tǒng)方面有何相關標準？想了解這方面的問題，請專家解答。

　　A9:(張海峰)視頻監(jiān)控行業(yè)是一個特種行業(yè)，已經(jīng)制定了眾多的國家標準和行業(yè)標準，而安防監(jiān)控視頻監(jiān)控目前是一個新興行業(yè)，發(fā)展速度非常快，國家標準制定相對比較滯后，目前相關的標準為：

　　國家標準：視頻安防監(jiān)控數(shù)字錄像設備 GB20815-2006

　　行業(yè)標準：視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術要求 GA/T 367-2001

　　現(xiàn)在有很多相關標準在制定中，將會陸續(xù)發(fā)布實施。

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