隨著中國(guó)各級(jí)政府構(gòu)建“和諧社會(huì)”及“平安城市”戰(zhàn)略的實(shí)施，監(jiān)控技術(shù)得到了有效推動(dòng)，獲得了質(zhì)的提升。尤其是前端數(shù)據(jù)采集技術(shù)，作為整個(gè)遠(yuǎn)程安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的最重要部分，它將場(chǎng)景原始的信息進(jìn)行采集和處理，滿足應(yīng)用需求。
進(jìn)入秋冬以來(lái)，各省市霧霾天氣頻繁，尤其是我國(guó)北方地區(qū)，大霧天氣給市民外出帶來(lái)了不便，對(duì)交通監(jiān)控也產(chǎn)生著嚴(yán)重影響。霧霾天氣使戶外監(jiān)控視頻質(zhì)量明顯降低，不僅圖像色彩暗淡、對(duì)比度降低，一些重要目標(biāo)的細(xì)節(jié)更是難以辨識(shí)。而惡劣天氣對(duì)視頻監(jiān)控的影響首先是源于對(duì)鏡頭的影響。毋庸置疑，攝像機(jī)需要通過(guò)鏡頭來(lái)采集被攝物體光線，再進(jìn)一步處理成數(shù)字圖像。而有霧天氣空中飄浮著大量有粉塵、水汽凝結(jié)成的顆粒物，一旦密度過(guò)大就會(huì)阻礙光線的傳播，不僅肉眼看不到信號(hào)燈，普通鏡頭也只是看到模糊不清的畫面，很多監(jiān)控車流量的新聞視頻里都可以看到類似畫面。
解決這些問(wèn)題，主要靠攝像機(jī)的功能和鏡頭的性能。現(xiàn)在很不少攝像機(jī)帶有透霧功能，因此實(shí)現(xiàn)這些功能很大程度上取決于所選用的鏡頭。普通鏡頭，透過(guò)的是可見(jiàn)光部分，這部分光波無(wú)法繞過(guò)空氣中濃密的霧氣顆粒；而帶紅外功能的鏡頭可透射紅外光，紅外光具有較長(zhǎng)的波長(zhǎng)可以繞射這些顆粒物，進(jìn)而能夠清晰成像。
可以說(shuō)，霧霾天氣，給監(jiān)控?cái)z像機(jī)、鏡頭等安防前端數(shù)據(jù)采集技術(shù)帶來(lái)了商機(jī)，帶來(lái)了挑戰(zhàn)。那么，在“大蛋糕”面前，用戶關(guān)心的安防前端技術(shù)存在著哪些趨勢(shì)？
霧霾頻襲考驗(yàn)監(jiān)控技術(shù)衍生安防前端需求市場(chǎng)
1、攝像技術(shù)將向著大動(dòng)態(tài)和低照度方向發(fā)展
攝像機(jī)是信息采集的執(zhí)行者，在監(jiān)控系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用，故許多廠商都在這方面投入了很大的精力。對(duì)于常規(guī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不言而喻，研發(fā)的重點(diǎn)都集中在清晰度和感光度的提高方面。
目前的圖像傳感器有兩大類，即CCD和CMOS傳感器。一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)于CMOS來(lái)說(shuō)，CCD具有感光度高、噪點(diǎn)小和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，但與此同時(shí)，也具有功耗大、成本高和電路復(fù)雜的缺點(diǎn)。而CMOS的耗電量?jī)H為CCD傳感器的1/10左右，況且由于CMOS技術(shù)利用超高的集成度，將許多外圍器件集成一體，大大減小了復(fù)雜度，并減小了體積。正因如此，目前CMOS傳感技術(shù)更新速度要遠(yuǎn)快于CCD技術(shù)。
Micron是CMOS傳感器的主要供貨商，另外還有Omnivision和ST等。目前，Micron的MT9T031和MT9P031CMOS傳感器分辨率已經(jīng)分別達(dá)到300萬(wàn)和500萬(wàn)像素，據(jù)該公司的一位行銷區(qū)域經(jīng)理認(rèn)為，CMOS與CCD兩種技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)格局將繼續(xù)，而500萬(wàn)像素將是兩種技術(shù)的分界點(diǎn)。但一個(gè)顯而易見(jiàn)的趨勢(shì)是，CMOS的各項(xiàng)性能在逐步靠近CCD技術(shù)。
除此之外，還有一些相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新值得一提。比如松下公司推出的第三代超級(jí)動(dòng)態(tài)（SDG）技術(shù)。使圖像的對(duì)比度動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大了40多倍。三星公司的信噪比提高技術(shù)，以及鏡頭鍍膜技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)了超低的光照度。
2、兩種編解碼處理實(shí)現(xiàn)方式將各領(lǐng)風(fēng)騷
目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)主流的壓縮格式是MPEG4，盡管它的處理延遲稍大些，但它還算兼顧了各方面的能力，是一個(gè)比較好的折衷。
而對(duì)于分辨率格式，種類從傳統(tǒng)的CIF格式，到目前的像素為720×576的D1格式，中間還有Half-D1、DCIF等。而Vweb公司推出的全D1分辨率MPEG-1、2、4以及H.263音視頻編碼器，無(wú)論是存儲(chǔ)器容量還是帶寬好像對(duì)中國(guó)用戶都已經(jīng)不是問(wèn)題。但經(jīng)過(guò)冷靜分析后不難發(fā)現(xiàn)，無(wú)論D1能否進(jìn)入中國(guó)的音視頻編解碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，基于D1的存儲(chǔ)量以及成本因素，感覺(jué)D1的大面積推廣還未到火候，反倒市場(chǎng)更看重像素為528×384的DCIF。深圳市昊天科技有限公司的謝永強(qiáng)工程師也持該觀點(diǎn)，他說(shuō)：“DCIF格式無(wú)論在碼率還是對(duì)資源的要求方面顯得比較中庸，而且在各個(gè)方向上顯得比較均衡一些。因此，可以有效解決清晰度與傳輸速率、存儲(chǔ)容量以及成本之間的矛盾。”
因應(yīng)各種分辨率格式和壓縮格式，編解碼技術(shù)和芯片實(shí)現(xiàn)方式呈現(xiàn)多種多樣的特點(diǎn)，但基本上可以歸結(jié)為兩大類，即DSP和ASIC。
DSP以TI公司的產(chǎn)品為代表，優(yōu)點(diǎn)是具有非常靈活的處理方式，圖形處理功能比較強(qiáng)大，但這類器件是從以前的專用信號(hào)處理架構(gòu)上傳承下來(lái)的，故在某些方面具有一定的約束，比如占用系統(tǒng)資源偏多，對(duì)于一些控制要求較高和碼率較高的場(chǎng)合似乎尚缺競(jìng)爭(zhēng)力。
網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器存儲(chǔ)發(fā)展方向
不過(guò)，TI公司針對(duì)這點(diǎn)做了進(jìn)一步的優(yōu)化，從而贏得了不少訂單。中國(guó)最大的監(jiān)控產(chǎn)品生產(chǎn)商海康威視已經(jīng)在其視頻硬盤錄像機(jī)以及視頻服務(wù)器等產(chǎn)品中利用了300萬(wàn)片TI的TVP5150AM1超低功耗視頻解碼器芯片，該芯片典型工作狀態(tài)下功耗僅為113mW，而斷電模式下的功耗還不到1mW。該產(chǎn)品只需一個(gè)晶振就能支持所有標(biāo)準(zhǔn)，模擬與數(shù)字電源電壓為1.8V，I/O電源電壓為3.3V，迎合市場(chǎng)需求。
而ASIC則主要是面向應(yīng)用的專用SoC，可以利用目前最先進(jìn)的多核技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)的總線架構(gòu)，配上一定的存儲(chǔ)資源，以及擴(kuò)展性能比較強(qiáng)的接口，基于上述這些優(yōu)點(diǎn)，使得ASICSoC芯片更能適用于視頻處理的高端應(yīng)用。
這類ASIC器件在設(shè)計(jì)時(shí)的約束較少，還可特別對(duì)視頻編解碼、數(shù)字加密、分辨率動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)乃至各種遠(yuǎn)程控制接口方面進(jìn)行專門優(yōu)化，從而解決了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中圖像處理和復(fù)雜的控制和接口方面的約束瓶頸。
就上述這兩大類處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式來(lái)說(shuō)，它們有著各自的生存空間，都將圍繞合適的應(yīng)用并行發(fā)展。
3、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將是數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展方向
進(jìn)入數(shù)字時(shí)代以來(lái)，數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)高速發(fā)展，數(shù)字硬盤錄像機(jī)（DVR）使數(shù)字存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)得到充分的體現(xiàn)，近幾年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用。
DVR的核心功能就是解壓縮，其方式分為硬解壓、軟解壓以及硬件和軟件相結(jié)合三大類。其中軟解壓成本相對(duì)較低，但因軟件的實(shí)現(xiàn)是基于普通電腦和軟件，而且過(guò)于占用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源，從而影響圖像處理能力，而且可靠性相對(duì)也較差；而另一方面，應(yīng)用卻對(duì)圖像質(zhì)量要求越來(lái)越高，且隨著遠(yuǎn)程傳輸?shù)男枨蟮脑黾樱瑝嚎s比較高的MPEG4會(huì)越來(lái)越流行，因而利用專用芯片的嵌入式硬件解壓縮將成為DVR的主流。在這種架構(gòu)中，將音視頻采集、解壓縮、解碼顯示功能全部集成進(jìn)一個(gè)SoC芯片，再利用總線結(jié)構(gòu)，將多路碼流直接分傳給顯卡，IDE總線進(jìn)行圖像顯示和存儲(chǔ)，系統(tǒng)CPU只起到控制和分配作用，剩余的大量資源可以用于豐富的圖像處理。
這種架構(gòu)的典型代表就是TI的達(dá)芬奇和NXP的Nexperia。
不過(guò)，由于“平安城市”中的安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模很大，各子網(wǎng)絡(luò)間信息的互聯(lián)互通非常重要，這就必然要考慮數(shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題。基于這一點(diǎn)，這種目標(biāo)為本地化監(jiān)控的完全硬件解壓方案就存在一定的局限了。因?yàn)檫@種方案強(qiáng)調(diào)的是解壓速度、圖像處理能力和大容量存儲(chǔ)。而在“平安城市”這類大型網(wǎng)絡(luò)中，監(jiān)控系統(tǒng)的前端站點(diǎn)很多，必須采用多機(jī)的層疊，還有內(nèi)外網(wǎng)之間的訪問(wèn)問(wèn)題，都使得進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)的控制變得非常復(fù)雜，從而使得基于嵌入式的硬件解壓方式力不從心。
當(dāng)然，集成度更高的超大容量和超多路數(shù)的DVR可以緩解這一問(wèn)題，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)是不現(xiàn)實(shí)的。所以，一個(gè)新的解決方案就是網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器方案。在這種方案中，存儲(chǔ)采用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的通用存儲(chǔ)技術(shù)。該方案瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用，采用適于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧髅襟w技術(shù)，將成為今后的“平安城市”監(jiān)控方案的一個(gè)發(fā)展方向。希圖科技的侯育林對(duì)此表示認(rèn)同，他介紹說(shuō)：“視頻服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)確有一定優(yōu)勢(shì)，但在規(guī)模應(yīng)用之前，還有不少的問(wèn)題需要解決，比如實(shí)時(shí)性差、延遲過(guò)大、畫面不流暢等。”
DVR的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是多接口技術(shù)。今后DVR所集成的接口將從傳統(tǒng)的485和232擴(kuò)展到1394、USB和以太網(wǎng)等。此外，越來(lái)越高的搜索和回放速度比也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)然，支持越來(lái)越大的硬盤存儲(chǔ)容量是DVR始終追求的一個(gè)目標(biāo)。
結(jié)語(yǔ)
安防行業(yè)一直以來(lái)都是一個(gè)專業(yè)而封閉的市場(chǎng)，尤其是在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化盛行的時(shí)代，在主流IP攝像機(jī)的操作上，由于其安裝、調(diào)試以及后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)都需要專業(yè)的技術(shù)支持以及IT網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，因而令網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的推廣長(zhǎng)期處于緩慢的狀態(tài)，前端技術(shù)的發(fā)展也受到了一定制約。相信在民用市場(chǎng)的大量需求下，安防產(chǎn)品會(huì)朝著消費(fèi)類電子產(chǎn)品靠攏，前端技術(shù)會(huì)不斷向前革新！
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