视频监控实现高清理想时需跨越四个阶段

2011-04-16 20:45:54来源: EEWORLD 关键字:视频监控  标准  高清

  传统的标清监控分为模拟、数字和网络三种类型。模拟监控的前端是模拟摄像机,后端是矩阵。数字监控的前端也是模拟摄像机,后端是DVR。网络监控的前端有两种,一种是模拟摄像机+视频编码器,一种是网络摄像,后端是平台。也就是说,在标清监控时代,前端有模拟摄像机、网络摄像机、视频编码器+模拟摄像机等多种类型。高清网络摄像机。原因主要在两个方面:

  第一,高清监控一定是网络化的,必然是基于视频压缩处理并通过IP网络进行传输的,因为只有这样才能控制高清视频的传输成本。采集后未经压缩的高清视频信号有模拟和数字两种传输方式。模拟传输一般采用YPbPr分量传输,一路高清视频信号需要三根同轴线缆同时传输。数字传输一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI传输,其中DVI或HDMI的传输距离只有几米,不适合用于监控传输,而HD-SDI虽可以传输100米左右,但对同轴电缆的要求很高,线缆的价格也非常昂贵。无论是模拟方式还是数字方式传输,未经压缩的高清视频信号传输成本都明显高于以前的模拟标清视频信号。而采用视频压缩编码并通过IP网络进行传输时,高清视频与标清视频在传输成本上的差异很小。

  第二,直接用高清网络摄像机进行前端处理的效率和成本比用高清视频编码器+高清摄像机要更有优势

  当前高清视频传感器以CMOS为主,CMOS传感器直接输出数字化的视频信号,在摄像机中通过DSP或ASIC对此数字高清视频信号直接进行压缩编码,然后以网络化方式传输,要比摄像机直接输出高清信号来得经济,且处理效率更高。

  采用统一的技术标准是高清监控发展的必须条件

  高清在目前尚在应用初期,业界对高清的很多概念还不统一,采用的技术标准也有所不同。要实现高清监控的普及,标准化也是非常必要的。而谈到高清的标准化,首先就是视频分辨率和视频编码的标准化。

  首先,关于视频分辨率的标准。目前,业界关于高清监控的分辨率存在两种概念,即百万像素和720p/1080i/1080p,分辨率达到这两个标准即为高清。720p/1080i/1080p源自美国电影电视工程师协会(SMPTE)制定的HDTV标准。根据该标准,真正符合高清视频的格式主要有以下三种:

  ■720p:1280*720分辨率,16:9宽屏显示,逐行扫描/60Hz

  ■1080i:1920*1080分辨率,16:9宽屏显示,隔行扫描/60Hz

  ■1080p:1920*1080分辨率,16:9宽屏显示,逐行扫描/60Hz

  此外,该标准还详细定义了每一种分辨率所对应的帧率等数据。因此,满足任何给定HDTV标准的高清网络摄像机必然支持一个或多个特定分辨率、帧率以及色彩保真度,从而始终能够确保规定的视频质量。

  而百万像素并不是一个公认的标准,它仅仅是代表一个行业最佳实践的概念,具体指的是网络摄像机的图像传感器元素数量。

  也就是说,当我们听到一个高清网络摄像机说支持百万像素、两百万像素或五百万像素时,我们并不知道这个摄像机的帧率是多少、视频宽高比如何、隔行还是逐行、色彩保真度怎么样等等,而这些信息同样是衡量一个高清网络摄像机性能的重要参照。

  因此,可见720p/1080i/1080p才是未来视频分辨率标准的主流。

  其次,关于视频编码技术的标准。视频编码是高清网络摄像机的一项关键参数,它决定了所传输视频的图像质量以及需要的网络带宽。我们目前看到的高清网络摄像机视频编码标准主要有MJPEG和H.264两种。

  MJPEG(MotionJPEG)是在JPEG基础发展起来的动态图像压缩技术,它只单独的对某一帧进行压缩,而基本不考虑视频流中不同帧之间的变化。通过此压缩技术可获取清晰度很高的视频图像,而且可灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数,并且压缩后的画面还可任意剪接。但它的缺陷也非常明显:一,丢帧现象严重、实时性差,在保证每路都必须是高清晰的前提下,很难完成实时压缩;二,压缩效率低,传输带宽和存储空间占用大。

  H.264是ITU-T和ISO共同成立的JVT联合视频工作组制定的新一代视频编码标准,用来实现视频的高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等目标。H.264不仅比MJPEG节约了80%以上的码率,而且对网络传输具有更好的支持功能。H.264引入了面向IP包的编码机制,有利于网络中的分组传输,支持网络中视频的流媒体传输,支持不同网络资源下的分级编码传输,从而获得平稳的图像质量。H.264可以在更低的带宽下实现720p、1080i/p的广播级高清视频分辨率。

  尽管MJPEG能够获得比较好的单幅图像质量,但由于它在运动性、带宽占用以及存储空间占用方面均有致命缺陷,因此,要更适应高清监控的发展需求,H.264显然更具优势。

  对于视频监控产业的发展而言,所有的技术都必须有利于产业的标准化和统一应当是首要的必须条件,因为过去的模拟监控产品正是由于没有统一的行业标准,而使得厂家各自为政,每个厂家都采用自己的标准,致使步入网络化时代后,用户面临监控系统联网等诸多核心需求时障碍重重。高清监控时代来临后,技术标准化更将成为关注重点,除了上述两项技术标准之外,包括装置搜寻、实时视频、音频、元数据和控制信息等网络视频设备之间的所有交换信息都将有统一的定义,规模化和标准化必将成为高清监控时代的重要标志。

  完善的解决方案是高清监控普及的前提

  近两年,高清可以说是监控行业的热门话题,业界各大主流厂商也纷纷推出了自己的高清产品,尤其是高清摄像机,更是款型丰富,琳琅满目。然而,对高清监控而言,仅仅是一个高清摄像机或其它某一个单个的高清设备就可以成就应用的吗?要搞清这个问题我们可以先来看看传统的视频监控系统框架:无论是模拟监控还是数字监控抑或网络监控,它们都是由位于前端环节的监控摄像机、NVR/DVR/管理平台的中心管理设备、显示解码设备,以及存储设备、传输线缆等构成最基本的系统框架,缺一不可。因此,高清监控系统也必须如此,而高清摄像机或其它任何单个的高清设备显然是不可能实现真正的实际应用的,高清监控要具备实际的应用意义,就必须和传统监控系统那样,提供涵盖前端、传输、管理中心以及后端环节的完整的解决方案。

  丰富的系列化产品是促进市场应用的重要因素

  由于高清监控的部署成本在目前多少高于标清,而高清监控系统的部署规模也大小各异,从几路到几十路、百路都有,因此,能否选择到最符合需求的产品以有效控制成本必然会影响高清监控的市场应用程度。安防行业内很多企业发布了包括高清网络摄像机、高清管理平台/NVR、高清电视墙解码器在内的全系列高清监控产品,通过这些产品不仅可以构建完善的端到端高清监控解决方案,而且第一类产品都拥有完善的系列化产品线。

关键字:视频监控  标准  高清

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2011/0416/article_3633.html
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