主页（http://www.pttcn.net）：高清时代视频监控系统的分析以及应用 【中国集群通信网】“高清”的概述高清视频监控技术近年来得以迅速发展，主要是因为它解决了人们在正常监控过程中对“细节”看不清的问题。“高清”即“高分辨率”。关于高清的定义，对于安防行业来说却是一个后来者。高清的定义最早来源于数字电视领域，高清电视，又叫“HDTV”，是由美国电影电视工程师衆-会确定的高清晰度电视标准格式。电视的清晰度，是以水平扫描线数作为计量的。它的集中高清划分方式如下：1080i格式，是标准数字电视显示模式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16：9，分辨率为1920×1080，隔行/60Hz，行频为33.75KHz。 720p格式，是标准数字电视显示模式，750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线，16：9，分辨率为1280×720，逐行/60Hz，行频为45KHz。 1080p格式，是标准数字电视显示模式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16：9，分辨率为1920×1080逐行扫描，专业格式。 高清电视，就是指支持1080i、720P和1080P的电视标准。 而在安防行业，传统监控系统最高可达标准清晰度，进行数字编码后，一般可以达到4CIF或D1的分辨率，约为44万像素，清晰度在300至500线之间;采用高清网络摄像机的IP监控，如果要达到800电视线的清晰度，那么网络摄像机的分辨率至少要达到1280×720的标准，约90多万像素;若采用200万像素的网络摄像机，就达到了超高清图像的要求，宽高比为16：9的网络摄像机，对应分辨率为1920×1080，宽高比为4：3的网络摄像机，对应分辨率为1600×1200。安防行业更多的是借用电视领域的高清划分标准，俗称为“高清”和“标清”。 安防市场中已经出现了分辨率能够达到1080i和720P的网络摄像机，因为网络给高清视频的传输提供了一个很高的保障。当然也有具有高清传输接口的模拟摄像机，如具有Y/Pb/ Pr和VGA接口的枪机或一体机。 “高清”的采集 高清的视频效果的保证首先来源于高清信息的采集，如果没有前端高清视频采集，无法谈及后端的高清效果。无论是枪机、一体机还是网络摄像机、模拟摄像机，采集的原理都是一致的，只是技术和器件上的区别。高清视频的采集最重要的是感光元器件的性能，至于CCD和CMOS各有优劣，在高清监控领域，也都有所应用。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。我们也不妨搁置争议，由市场需求来判别孰优孰劣。 总而言之，在CCD和CMOS对于高清监控市场已经均有应用，CCD由以前1/4英寸到1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等，代表了其技术的不断发展，再经过图像处理芯片的配合，能够达到分辨率720P甚至1080i的输出。CMOS技术也在成像方面不断进步，加上其成本低廉、便于集成也为广大客户接受，CMOS类型的监控摄像机目前分辨率也能达到1600×1200及以上。同样，镜头要能够保证进光量和角度，同时还要有一个适宜调焦和光圈来配合感光元器件的成像。因为高清的视频通常依赖于一个调焦的操作，对于焦距和光圈不满足实际需求来说，高清摄像机也惘然。在一体机中通常配合较高的变倍来更好的体现高清的效果。 高清采集即高清摄像机的发展受其制约，因为并不局限于高清视频处理本身，而更多的是高清的市场应用。比如高清传输问题、高清设备的配套问题等。所以一个高清的方案将是从前端至后端一整套的高清解决方案，缺少一环，将不能实现真正的高清。目前更多具有倾向性的解决方案即通过编码处理实现网络传输来解决后续的问题。 “高清”的编码 高清编码是我们不断提升的核心技术之一，可以说最终视频效果好与不好，依赖性最大的是编码技术的应用。高清编码处理即将采集的高清信号通过编码处理转换为数字信号并通过网络的方式进行传输，与普通视频信号的编解码原理一致。区别只是更侧重于视频处理芯片的处理能力，即具有高清编码能力，其输出的视频分辨率能够达到我们划分的高清标准。 目前市场上对于编码处理芯片厂家也潜在隐性竞争。TI、飞利浦、霍尼韦尔、华为、海思甚至台湾一些厂家，都在安防市场上角逐。对于在SOC构架下DSP方案和ASIC方案在竞争日愈激烈的安防领域也形成了潜移默化的对手。在此，我们不讨论其优劣，这点由市场来评价。我们只谈高清编码处理能力问题。对于高清编码而言，这两种方案都有所涉及，在高清网络摄像机、视频服务器、甚至DVR方面都有所体现。 视频处理单元能够支持H.264Main Profile、Baseline Profile、MJPEG、JPEG等多种实时编解码，也支持H.264同时编解码30fps@D1、MIPEG、JPEG支持最大300万像素的编码。H.264Main Profile强大的编码算法极大提高了视频质量，并且能够灵活的提供场编码或者帧编码，为客户支持不同的显示终端提供了方便，同时视频处理单元还支持双码流编码，即MJPEG和 H.264可以同时编码。图形处理单元能够提供De-interlace算法处理，灵活的运动检测。 通过高效的编码处理之后，加上其他通信控制部分的规划和设计，比如网络的适应性、安全性、码流的封装格式和传输功能。再集成了监控所需其它I/O接口，如报警、通讯控制、语音对讲等接口，配合RJ-45接口进行传输和操作。虽然其中编码技术比较成熟，但是对于处理高清视频而言，能力和设计上有待进一步思索和提高，我们要求的高清监控不仅仅是图像清晰，还要追求帧率、码率符合预定需求，同时还应该考虑存储成本和网络带宽的问题。因为我们的监控是一个全面的系统，具有足够应急能力的系统。所以在高清的视频处理上，我们应该更多地保持一份冷静和思考。 “高清”的传输与存储 高清视频的传输，即通过特定介质将高清的视频信号传输给用户。这里的传输具有两个层次上的划分，一是通过编码处理后的数字信号，这里一般通过网线进行传输，涉及到局域网、城域网、互联网等网络构架。一般情况下，高清视频的传输信息量大、占用带宽多，采用网线进行连接，对应的带宽为百兆或千兆。传输介质带宽满足后，同时还要考虑到系统各个接口、交换设备、桥接设备等，不能因为带宽限制而导致高清视频的传输异常。一般高清视频的码流 在2M-8M之间可设，所以更多应用的是局域网当中，通过超五类或六类网线进行传输。 高清视频的存储也更多指的是数字信号而言的，目前通过DVR、NVR 或依靠于服务器衔接磁盘阵列、抑或直接构架NAS或IPSAN服务器等多种方式。采用DVR(现在也有很多NVR或混合DVR的说法)是最早实行的一种方式，其将录像、回放、控制、浏览、网传等功能集一身，当然对于高清视频的存储，DVR必须具有网络信号输入的功能模块。但是目前这一功能模块受到厂家之间配合的局限，视频源与DVR厂家必须做到兼容才能正常使用。对于磁盘阵列，即通过高清视频传输至客户后端服务器，服务器本身的控制软件将控制视频流直接存储在与服务器连接的磁盘阵列中，所有的控制、浏览、录像、回放、报警等操作都通过软件进行集中处理。对于NAS和IPSAN方式，首先网络摄像机本身应该具有与NAS服务器连接的衆-议和模块，直接将视频流端口指向NAS服务器并进行存储操作，在回放查询上，NAS服务器本身也是一个文件共享服务器。将录像文件在网络系统上进行共享。所有网络系统中客户均可以通过网络远程下载高清视频信息。
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