解析：IP網絡高清攝像機為何可欲亦可求

2008年以前，在安防監(jiān)控領域，IP高清攝像機曾經被人們視為一種“可欲而不可求”的事物。它的“欲”在于網絡+高清為我們賦予了太多的幻想，將我們此前太多的憧憬漸漸變成了可能。但是它的“不可求”又在于網絡+高清的發(fā)展情況卻又不是那么順利，在滿足大家期望的同時，仍不免糾結。于是，IP高清攝像機就在迷惘中前進著。在過去的幾年里，市場份額上二十幾個百分點的增長，是用戶對IP高清監(jiān)控快速認可的最好體現。而這種認可度上的提升，與IP高清攝像機的技術的支持與發(fā)展無疑是分不開的。

IP高清攝像機產品的解決方案

高清不僅僅是視頻的高清采集，即安裝了IP高清攝像機，而是貫穿視頻采集、編碼、傳輸、存儲、控制、解碼輸出，到中心管理軟件的全過程各個節(jié)點，從這個意義上講，高清監(jiān)控不是靠某個產品或某幾個產品來實現的，它一定是一場持久戰(zhàn)，需要的是整體解決方案。完整的高清監(jiān)控解決方案，涵蓋了如下從前到后的各個環(huán)節(jié)。

前端采集

高清的視頻效果保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，無法談及后端的高清效果。從目前情況來看不論是130萬像素還是200萬像素都還是CCD占絕大多數，而且基本都應用在中高端市場；而CMOS的價格便宜基本都應用于低端市場；但是隨著CMOS在制造工藝和影像處理技術上的不斷突破，業(yè)內對CMOS的前景預測也越來越樂觀。

編碼及傳輸

除前端采集外，高清編碼及傳輸也是在監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，高清視頻常見編碼格式有H.264、M-JPEG、MPEG4等格式。在這幾種編碼格式中，H.264是目前最有前途的一種編碼格式，相對于MPEG2、MPEG4而言，其壓縮效率是三種編碼中最高的。在傳輸過程中，高清意味著需要更高帶寬，以1080P計算，H.264編碼的一個1080P高清畫面所用帶寬約為8M，與D1畫質的MPEG2相當。由此可以看出，對于“高清”，網絡傳輸并沒有特別的要求。目前的互聯網對大路數的高清傳輸還有一定的瓶頸，在一些平安城市或多級聯網的項目中，大都采用專網或者光纖。相比模擬傳輸，IP網絡傳輸高清視頻具有得天獨厚的優(yōu)勢。

高清存儲

IP高清存儲常見的類型一般采用兩種方式：分布式存儲和集中存儲；通常采用NVR做分布式存儲，而大系統(tǒng)的集中存儲則使用IP-SAN來實現。隨著IP高清的普及，IP-SAN在存儲中扮演著越來越重要的角色，IP-SAN通過采用IP構架的以太網傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分攤應用成本，是目前多路高清監(jiān)控存儲主要采用的技術之一，而存儲介質儲多半是采用我們常見的硬盤，容量一般是TB級別，隨著2TB硬盤甚至更高容量的產品走入我們視線，大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級海量存儲解決方案也得到普遍應用。

目前高清存儲面臨的一個問題就是在大路數多級聯網的高清項目中，如果降低存儲的成本，一方面這需要壓縮算法的改進，一方面需要硬盤及IP-SAN的成本下降。在算法方面，目前已經有廠家可以實現2M碼流傳輸720P的高清圖像，使一路高清一小時的存儲空間大約在1.8G左右。

高清顯示

高清的解碼顯示通常由高清解碼器或者高清網絡矩陣來完成，通過高清解碼器或者高清網絡矩陣配合網絡鍵盤使用可以實現畫面切換，高清上墻，輪詢切換等。以高清輸出接口來說，目前主流有的VGA和HDMI等接口，VGA的最為普遍，而且應用范圍也最廣，造價也最便宜；HDMI接口代表著高清顯示接口的趨勢，它的主要特點是色彩還原度高，畫質無損耗。

平臺控制

目前在平臺尤其以大規(guī)模高清監(jiān)控平臺遇到問題最為典型，例如：視頻設備數量龐大；前端設備的品牌很雜需實現統(tǒng)一管理；實施過程中網絡環(huán)境多種多樣；在多級聯網的情況下，還經常涉及到多級聯網的問題，對接困難等。針對這種情況，高清平臺部署可采用“分而治之”的策略將高清監(jiān)控系統(tǒng)構成化整為零，將大系統(tǒng)建設問題按管理分級、業(yè)務分層、設備分類進行逐級分解為小系統(tǒng)建設問題，以邏輯上的虛擬條帶為構建基礎單元解決系統(tǒng)中大量設備進行統(tǒng)一管理，實現靈活的系統(tǒng)擴充，也便于系統(tǒng)建設分步實施。

高清攝像機方案重點

高清監(jiān)控Image Sensor是關鍵

IP高清攝像機從本意上講超越了傳統(tǒng)常用的模擬攝像機?，F在市面上的高清監(jiān)控攝像機已經形成以百萬像素為基礎，200萬像素，300萬像素為先導的多元化產品格局。一臺IP高清網攝像機主要由視頻采集、視頻編碼、網絡傳輸等幾部分組成。一臺IP高清攝像機可以被看作一臺高清攝像機和一臺電腦的結合體。它通過CMOS/CCD感光器進行逐行掃描，將光信號直接能夠捕獲影像并通過SoC單芯片處理，直接通過IP網絡進行傳輸，從而使用戶能夠通過標準的基于IP網絡基礎構架在本地或者遠程地點實現觀看、存儲和管理高清視頻數據。

IP高清攝像機以核心部件的圖像傳感器(ImageSensor)做分類的話，主要有CCD和CMOS兩種。其中CMOS又細分為傳統(tǒng)的CMOS和ExmorCMOS即背照式CMOS。CCD和CMOS就基本結構和工作原理來說，區(qū)別如下：

CCD是ChargeCoupledDevice(電荷耦合器件)的縮寫，它是一種半導體成像器件，CCD電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實施轉移后讀取，電荷信息轉移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為復雜。

CMOS是ComplementaryMetal-OxideSemiconductor(互補性氧化金屬半導體)的縮寫，和CCD一樣同為在高清攝像機中可記錄光線變化的半導體，CMOS光電傳感器經光電轉換后直接產生電流(或電壓)信號，信號讀取十分簡單，兩者的特點如下。

·CCD電荷耦合器需在同步時鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢；

·CMOS光電傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號，還能同時處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多；

·CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大；

·CMOS光電傳感器只需使用一個電源，耗電量非常小，CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢。

IP高清攝像機的“大腦”：核心處理芯片

高清IPC的設計方案很多，但從架構上來看，主要包括兩種：其一，采用CCD/CMOS傳感器作為圖像采集設備，配套提供實現圖像處理和編碼功能的SoC芯片；其二，采用前端攝影機模塊，作為圖像采集設備，和一個通用的ASIC或DSP進行編碼和傳輸。

由于第一種架構設計靈活，廣泛被廠家采用。

在圖像處理方面有三種實現方案：第一種方案采用專用的ISP處理芯片和編碼處理部分，該方案較靈活，采用專用的ISP芯片穩(wěn)定性好，能夠保證圖像的質量；第二種方案采用集成ISP的編碼芯片，該方案靈活性次于第一種方案，且專用的ISP處理芯片穩(wěn)定性雖高，但圖像質量一般、成本較高；第三種方案采用FPGA等芯片實現信號處理及編碼功能，該方案靈活性最強，但是穩(wěn)定性差、成本最高、圖像質量難于保證。專用ISP方案設計靈活、性價比高、可以保證圖像的質量，適用于高清IPC的設計。

IP高清攝像機產品的創(chuàng)新及應用

隨著IP高清攝像機應用領域和市場需求的不斷擴張，用戶對畫面品質及功能的不斷提升，IP高清攝像機會逐漸從一個單純的安防監(jiān)控，演變到集多種功能更多、多種操作、多種管理等多種需求與一體的一個設備，具體來說，IP高清攝像機在如下幾個方面會有創(chuàng)新及應用。

IP高清攝像機與物聯網結合

隨著物聯網的射頻技術(RFID)的成功應用，在未來可以實現與高清視頻的無縫結合從而帶來很好的實際應用。可以通過IP高清攝像機的COM接口接收從射頻傳輸過來的數據，做到圖像和射頻的結合。舉例來說，此項技術可以代替固定打卡、非法人員識別從而有助于改進實際中很多較為繁瑣的工作，體現高智能、高技術的價值。

IP高清攝像機與報警設備聯動

IP高清網絡攝像機上的報警(ALARMI/O)接口，可處理開關量電平，當IP高清攝像機接收到此數據后，可以對其進行編碼處理，而后送入TCP/IP網絡，通過應用軟件對該報警信號進行各種聯動響應設置，如發(fā)出聲、光報警與進行報警錄像等。

IP高清攝像機與移動設備結合

隨著3G技術的普及，以及每臺IP高清攝像機都擁有自己獨立的IP地址，可以通過3G網絡能夠直接與移動設備進行網絡連接，實時傳輸高清圖像，實現無線高清視頻的傳輸。也可以在IP高清攝像機中配置內置的Email、FTP等客戶端，當在能接入互聯網時，IP高清攝像機設備還可以通過Email、FTP等方式把報警觸發(fā)時抓拍的圖片或錄像發(fā)送到移動設備。也可以通過COM口與能連接的SIM卡的設備連接，利用短信、彩信方式下發(fā)給指定的手機終端。這樣，做到實時且智能的監(jiān)控，而僅利用很小的帶寬和成本。

從智能方面切入IP高清攝像機

因為IP高清攝像機前端即是帶有操作系統(tǒng)的，所有在前端上就可以附帶很多智能的算法。智能算法可以直接處理從芯片輸出的原始圖像信息，基于原始圖像，做一些恰當的、適合特征場合的應用。比如，可嵌入出入口人數統(tǒng)計功能。該功能可通過對攝像機所監(jiān)控的畫面進行分析，自動統(tǒng)計計算穿越重要出入口或指定區(qū)域的人或物體的數量。而且在低碳時代，為智能算法與節(jié)能環(huán)保思想的結合則開辟了另一巨大的市場。在黨政機關、學校、企業(yè)和大型家居環(huán)境，還可采用智能視頻分析技術消除巨大的電能浪費與安全隱患，如自動關閉不必要的燈或打開有人辦公工作的燈或視需要調整燈光的強度等。

綜述

在監(jiān)控網絡化大潮的推動和市場需求的驅動下，IP高清獲得了實實在在的突破。IP高清攝像機所特有的聯網、開放、遠程訪問等特性勢必會大量應用在各種各樣的實際項目中，這標志著安防監(jiān)控已經進入網絡時代，高清時代。高清技術和產品的不斷涌現，高清監(jiān)控系統(tǒng)的現實應用，將加速促進視頻監(jiān)控系統(tǒng)與安防其它子系統(tǒng)的無縫整合，再進一步促進安防系統(tǒng)與行業(yè)業(yè)務管理系統(tǒng)的無縫對接，這為視頻監(jiān)控帶來更廣闊的發(fā)展空間?？梢杂鲆娢磥淼陌卜辣O(jiān)控肯定是IP網絡做主導，IP高清做先鋒！