IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和考量因素
2008/07/21
問答專家：鄭小龍 (德州儀器半導(dǎo)體技術(shù)（上海）有限公司DSP業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理)
張海峰 (北京漢邦高科數(shù)字技術(shù)有限公司技術(shù)總監(jiān))
Q1:解碼器的作用是不是對(duì)應(yīng)成套使用，也就是前端使用編碼器，經(jīng)過電腦網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)和聯(lián)網(wǎng)協(xié)議上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)用方式是前端使用視頻服務(wù)器或者IP攝像機(jī)，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(luò)嗎？還是需要安全技術(shù)專用的基礎(chǔ)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(luò)上使用，但需要注意是專用網(wǎng)絡(luò)還是公共網(wǎng)絡(luò)。專用網(wǎng)絡(luò)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(shí)有極其優(yōu)越的品質(zhì)，而在低帶寬（1 M-2 M）下也能保持較為穩(wěn)定的畫質(zhì)，并且可以把延時(shí)控制得很小。而在公共網(wǎng)絡(luò)上，有可能由于受帶寬的影響而傳輸性能有所降低，但應(yīng)該還是可以使用。公網(wǎng)上的應(yīng)用總的來說需要綜合考慮事實(shí)施安全保密手段，通常是要在基礎(chǔ)局端措施。
Q3:請(qǐng)問專家，通過什么樣的技術(shù)和方式，實(shí)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(shí)時(shí)性？
A3:(張海峰)這個(gè)問題是非常復(fù)雜的，涉及大規(guī)模視頻傳輸、網(wǎng)絡(luò)管理、中心視頻轉(zhuǎn)發(fā)等方面的技術(shù)。通常一個(gè)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理系統(tǒng)由前端設(shè)備（DVR,DVS或IP攝像機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和中心管理系統(tǒng)組成。其中前端設(shè)備采集壓縮視頻，決定了視頻的圖像質(zhì)量；保障高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)起著決定性作用，沒有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)質(zhì)量無法保障中心能夠收到流暢實(shí)時(shí)的畫面；管理中心通常由管理服務(wù)器、認(rèn)證服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和報(bào)警服務(wù)器組成，安裝一套網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理軟件。其中的流媒體服務(wù)器就是提供高質(zhì)量的視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的。
Q4:有沒有ip camera具體的應(yīng)用實(shí)例？ 總部在中國，然后需要設(shè)置三臺(tái)cameras同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)視印度，西班牙，美國三個(gè)工廠內(nèi)某個(gè)機(jī)器的運(yùn)行狀況，不知這個(gè)的可行性如何？視頻的解析度如何，延遲和失真會(huì)不會(huì)很高？大概建這么一個(gè)三個(gè)點(diǎn)的視頻監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)成本到底有多高？有沒有已經(jīng)實(shí)施的具體的項(xiàng)目 可以提供參考？
A4:(張海峰)這種應(yīng)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(diǎn)安裝IP攝像機(jī)就可以了，有關(guān)價(jià)格和具體實(shí)施案例可以與提供相關(guān)產(chǎn)品的廠家咨詢。
與圖像質(zhì)量重要的是兩個(gè)方面：
1.網(wǎng)絡(luò)帶寬決定了監(jiān)控的圖像質(zhì)量，如果希望得到高清晰的監(jiān)控圖像應(yīng)該選用D1分辨率的產(chǎn)品，但是對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求比較高。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬過窄、網(wǎng)絡(luò)帶寬不穩(wěn)定或者傳輸誤碼率高將會(huì)直接影響監(jiān)控的質(zhì)量。因此采用公網(wǎng)很難達(dá)到高質(zhì)量的監(jiān)控。
2.根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)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(dòng)態(tài)范圍大的產(chǎn)品當(dāng)然產(chǎn)品采用的壓縮標(biāo)準(zhǔn)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?cái)z像頭的圖像質(zhì)量是個(gè)問題，圖像質(zhì)量不高什么都白搭。
A5:(張海峰)您說得非常對(duì)，攝像頭圖像質(zhì)量不好系統(tǒng)其他部分再采用什么樣的好產(chǎn)品和技術(shù)都沒有任何價(jià)值。在設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)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(shù)條件下，IP 網(wǎng)絡(luò)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(gè)基于Linux 的完整 IP 網(wǎng)絡(luò)攝像頭應(yīng)用， 支持雙媒體流能力，即MPEG4實(shí)時(shí)720P編碼的同時(shí)，還可以有MPEG4或MJPEG實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)白平衡與自動(dòng)曝光功能。其整體性能可以與兩個(gè)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(dāng)?shù)毓簿只蚺沙鏊M(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，需要什么設(shè)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(huì)出警，以后每月是不是還要給公安局交費(fèi)？
A6:各地公安網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)各異，目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一聯(lián)入方式，同時(shí)聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)正在制定中，即使網(wǎng)絡(luò)通了使用上也存在技術(shù)障礙。
(張海峰)聯(lián)入通常不需要自己建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，未來的綜合治安監(jiān)控由政府建設(shè)主干網(wǎng)絡(luò)，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?qū)＞W(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(yīng)該與本地公安部門聯(lián)系確定，哪些系統(tǒng)應(yīng)該聯(lián)入公安網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)入是否收費(fèi)、具體的管理運(yùn)營模式由本地公安部門分步實(shí)施，全國沒有統(tǒng)一的實(shí)施時(shí)間表。
Q7:我們知道，圖像的質(zhì)量除了和攝像頭的質(zhì)量有關(guān)，還和帶寬有關(guān)。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(zhì)量流暢的傳輸呢？ 這些方法對(duì)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?jí)嚎s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(duì)不同產(chǎn)品壓縮效果進(jìn)行一個(gè)對(duì)比，最好的辦法是采用一個(gè)視頻源，用視頻分配器將信號(hào)分到不同的產(chǎn)品，保證各個(gè)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(duì)比一下圖像質(zhì)量。當(dāng)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(duì)圖像質(zhì)量和實(shí)行性需求的一點(diǎn)看法。其實(shí)在現(xiàn)有的技術(shù)手段條件下，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)MPEG4格式下實(shí)時(shí)實(shí)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(zhì)量的流暢效果。如果帶寬降低，那么在保證特別是保證高質(zhì)量720P分辨率的前提下，對(duì)實(shí)行性就要需要有所折衷；否則，可以確保實(shí)時(shí)性，但畫質(zhì)不可避免會(huì)有所下降。從視頻監(jiān)控的實(shí)用性角度來看，往往清晰的圖像更重要。當(dāng)然，支持H.264格式下實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)720P分辨率的技術(shù)和解決方案將更有效解決這種困擾。
Q8:請(qǐng)教幾位專家，無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控目前用的多么？效果怎么樣？實(shí)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(diǎn)，主要采用微波的方式傳輸視頻，這種主要應(yīng)用在無法布線地域環(huán)境開闊的場合；另外一種是移動(dòng)監(jiān)控點(diǎn)，比如車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控，這種應(yīng)用方式核心問題是無線網(wǎng)絡(luò)，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?yīng)用模式，未來3G的普及會(huì)對(duì)無線監(jiān)控打下良好的基礎(chǔ)。無線網(wǎng)絡(luò)目前應(yīng)用還不多，主要是無線網(wǎng)絡(luò)使用的限制、帶寬問題和費(fèi)用問題。無線網(wǎng)絡(luò)主要的問題是存在一些影響網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊蛩�，比如天氣�?duì)微波網(wǎng)絡(luò)就影響很大。
(鄭小龍)感謝漢邦的張總對(duì)無線視頻監(jiān)控的精彩概述，這里我加一點(diǎn)補(bǔ)充。無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的應(yīng)用前景是非常廣闊，而且實(shí)現(xiàn)起來并不困難。在已有基于IP的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，有一些終端DVS或IP攝像機(jī)已有WiFi接口，就可以接入無線路由器，這樣的應(yīng)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(shí)時(shí)D1壓縮，而起能夠達(dá)到實(shí)時(shí)720P壓縮。當(dāng)然WiFi在距離上還有局限性，那么對(duì)于大范圍的無線應(yīng)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(shù)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(luò)的新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其各個(gè)無線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)，也可與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(luò)構(gòu)建靈活而方便。當(dāng)然還有其它一些可考慮的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋手段，特別是3G的普及，及至未來4G的興起。對(duì)于視頻監(jiān)控而言，帶寬和延時(shí)是兩個(gè)重要的衡量因素，而其終極目標(biāo)應(yīng)該是實(shí)時(shí)無縫監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)。
Q9:國家在視頻監(jiān)控系統(tǒng)方面有何相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)？想了解這方面的問題，請(qǐng)專家解答。
A9:(張海峰)視頻監(jiān)控行業(yè)是一個(gè)特種行業(yè)，已經(jīng)制定了眾多的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而安防監(jiān)控視頻監(jiān)控目前是一個(gè)新興行業(yè)，發(fā)展速度非�？�，國家標(biāo)準(zhǔn)制定相對(duì)比較滯后，目前相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)為：
國家標(biāo)準(zhǔn)：視頻安防監(jiān)控?cái)?shù)字錄像設(shè)備 GB20815-2006
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求 GA/T 367-2001
現(xiàn)在有很多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在制定中，將會(huì)陸續(xù)發(fā)布實(shí)施。
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