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IP視頻監控啟動(dòng)之慢之原因解析

邵樂(lè )峰 2012/04/24

　　引言：視頻監控市場(chǎng)從模擬CCTV視頻系統轉向更為成熟的、基于網(wǎng)絡(luò )的IP視頻已成為業(yè)界的共識。但另一方面，盡管IP視頻監控將成為未來(lái)的主流，但就目前情況來(lái)看，該市場(chǎng)仍為傳統的模擬攝像機所主導。是什么原因使得IP監控市場(chǎng)啟動(dòng)如此之慢？IP視頻監控未來(lái)將呈現怎樣的發(fā)展趨勢？電子工程專(zhuān)輯專(zhuān)訪(fǎng)數位業(yè)內知名專(zhuān)家，為您做出逐一解答。

　　啟動(dòng)之慢，原因何在？

　　Aptina公司高級業(yè)務(wù)拓展市場(chǎng)經(jīng)理Cliff Cheng對記者說(shuō)，雖然IP攝像機的年增速達到了兩位數，但仍然存在一些制約因素，限制了IP攝像機采用率超過(guò)總體監控攝像機出貨量的50%。目前，大多數IP攝像機部署于沒(méi)有同軸電纜的新建場(chǎng)所。然而，市場(chǎng)上仍然有6000多萬(wàn)臺通過(guò)同軸電纜連接的CCTV攝像機，是無(wú)法在一夜之間被替代的。因此，IP攝像機的發(fā)展趨勢就是通過(guò)現有的同軸電纜來(lái)輸送高清視頻流。為了應對這一挑戰，以HD-CCTV、Intersil SLOCTM為代表的新興技術(shù)正在涌現。一旦它們得以普及，由于高清IP攝像機的安裝更便利，安裝成本更低，其采用率將會(huì )迅速增加。

Aptina公司高級業(yè)務(wù)拓展市場(chǎng)經(jīng)理Cliff Cheng
　　“世界上第一臺網(wǎng)絡(luò )攝像機的出現已經(jīng)是10多年前的事情了。從這幾年的發(fā)展情況看，IP視頻監控是未來(lái)主流的這個(gè)趨勢大家都認同，但IP攝像機出貨量超過(guò)CCTV攝像機出貨量這個(gè)點(diǎn)卻遲遲沒(méi)有出現。”中星微電子CTO張韻東坦承，“影響市場(chǎng)發(fā)展速度的因素首先是IP視頻監控系統的復雜性，比由模擬攝像機、DVR和視頻矩陣為主體構成的傳統監控系統要超出很多。”

　　舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，攝像機架設好之后，如果發(fā)現沒(méi)有視頻，傳統方案下，施工人員從攝像機的輸出到顯示器的輸入，基本上只要檢查線(xiàn)路通暢即可；而在IP方案下，除了線(xiàn)路問(wèn)題，還有IP地址等一系列網(wǎng)絡(luò )相關(guān)設置，中間可能還涉及到網(wǎng)絡(luò )交換機等設備，要準確定位視頻沒(méi)有出來(lái)的問(wèn)題，工程人員可能還需要操作客戶(hù)端界面，甚至輸入調試命令，這對于工作人員的知識要求比傳統監控系統的工作人員要高很多。

　　傳統的監控系統由于是純模擬信號的采集，傳輸與顯示之間的互通性很簡(jiǎn)單。而IP視頻監控系統是基于IP網(wǎng)絡(luò )的，在視頻編解碼標準、網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議方面如果沒(méi)有統一的標準，對系統集成商、工程安裝以及用戶(hù)來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)頭疼的問(wèn)題。此外，高清圖像采集起步較晚，一些固有的技術(shù)特點(diǎn)導致直觀(guān)圖像效果差異，也影響了一些用戶(hù)對IP視頻監控系統的接受。加上對網(wǎng)絡(luò )帶寬，存儲成本增加的要求大幅增加，其成本壓力也是不容忽視的一個(gè)方面。

　　ADI公司技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張鐵虎認為，智能IP監控工程應用對可靠性、實(shí)時(shí)性和可部署性的需求大大提高：可靠性方面，要求有強大的算法基礎、有針對具體應用需求的規則和抗干擾能力；實(shí)時(shí)性方面，要求系統具備實(shí)時(shí)輸入、實(shí)時(shí)運算和實(shí)時(shí)控制的能力；可部署性方面，要求系統能與當前混合式(模擬與數字)監控系統接口、可獨立工作、可內嵌至設備、具備規則設定與維護能力、以及低成本。另外，如何在現有的視頻監控網(wǎng)絡(luò )里加入實(shí)用的、符合行業(yè)需求的智能視頻分析，將成為安防廠(chǎng)商面臨的另一個(gè)主要挑戰。

ADI公司技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張鐵虎
　　數字、高清與智能分析已是大勢所趨

　　張韻東表示，IP視頻監控系統的規模越來(lái)越大，要高效率地利用海量的視頻監控數據，就必須更多地采用智能分析技術(shù)，而且是要在監控前端編碼階段就對關(guān)鍵目標的通用特征參數進(jìn)行分析和采集，再結合控制中心服務(wù)器上的應用軟件，來(lái)提供各種面向行業(yè)和應用的智能分析功能。

　　為了實(shí)現這一點(diǎn)，中星微算法團隊在在視頻質(zhì)量診斷、運動(dòng)目標檢測、人臉檢測與識別(特別是無(wú)約束狀態(tài)下的人臉檢測)、關(guān)鍵目標的通用特征參數分析與提取等方面進(jìn)行了長(cháng)期的投入。他同時(shí)強調認為，視頻分析的運算非常復雜，要能實(shí)時(shí)地進(jìn)行視頻分析，除了采用更為高端的處理器，更為先進(jìn)的工藝之外，算法的優(yōu)化、芯片設計過(guò)程中的精雕細琢也必不可少，包括對高性能處理器的優(yōu)化、存儲訪(fǎng)問(wèn)效率的改進(jìn)、以及低功耗芯片設計技術(shù)的采用等，都是非常關(guān)鍵的。

中星微電子CTO張韻東
　　今年3月底，中星微在SVAC產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟會(huì )議上發(fā)布的全球首款SVAC視音頻編碼器芯片，就集中體現了這些研發(fā)成果的積累。該芯片不僅能支持多路標清或者單路高清的SVAC國標視音頻編碼，也能對視頻流中的關(guān)鍵目標進(jìn)行分析，提取特征參數，結合SVAC國標中監控專(zhuān)用信息編碼等技術(shù)，不僅能讓前端產(chǎn)品更智能，也能通過(guò)與平臺軟件的結合，提供更為豐富的智能應用，促進(jìn)IP視頻監控系統的應用發(fā)展。

　　德州儀器(TI)DSP視頻產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理王承寧認為，未來(lái)IP視頻監控正呈現明顯的三大發(fā)展趨勢，即遠程視頻監控、綠色節能和內建視頻分析功能。“視頻分析有助于優(yōu)化視頻流量、數據存儲以及系統效率。用戶(hù)可設置一些觸發(fā)條件，系統只有在滿(mǎn)足觸發(fā)條件時(shí)才啟動(dòng)錄制、提醒和發(fā)送功能。”他分析稱(chēng)，2012年，越來(lái)越多的IP視頻監控產(chǎn)品將集成視頻分析功能，DVR將從CIF格式快速轉向D1格式。

　　例如，當把攝像機架在一個(gè)90%的情況下都沒(méi)有車(chē)通過(guò)的路口時(shí)，如果采用720P 30高清碼率拍照，一個(gè)月下來(lái)就需要445G的存儲空間；但如果換種思路，在沒(méi)有運動(dòng)發(fā)生時(shí)采用低分辨率、低幀數的VGA拍照，當產(chǎn)生運動(dòng)時(shí)再使用720P 30高清畫(huà)質(zhì)，兩者疊加最多只需要78G的硬盤(pán)空間，還不到傳統方式20%。

　　為了幫助客戶(hù)快速推出具有視頻分析功能的IP攝像機，TI最近推出了第二代基于達芬奇DM8127+Aptina A10030千萬(wàn)像素級CMOS圖形傳感器的IP攝像機參考設計。其中，DM8127不但可支持一路H.264格式1080p每秒60幀編碼和多個(gè)不同分辨率的子碼流，還集成了主頻最高達750MHz的C674x DSP用以智能分析，以及最新的HD-VICP協(xié)處理器以支持高清編碼。

TI DM8127系統框圖
　　“從TI的角度來(lái)看，隨著(zhù)數字視頻監控產(chǎn)品高清和智能需求的提高，前端模擬單元不可避免的要集成到處理平臺中來(lái)。”王承寧說(shuō)，“這樣既可以增加集成度、降低成本，同時(shí)對于提升系統性能也有可靠的保證。”除此之外，視頻處理子系統中的核心還包含影像信號處理器(ISP)。

　　他進(jìn)一步解釋稱(chēng)，視頻采集過(guò)程中，前端把CCD/CMOS傳感器所采集的影像經(jīng)過(guò)視頻接口采集，然后通過(guò)ISP進(jìn)行3A成像處理，包括“自動(dòng)曝光(AE)”、“自動(dòng)白平衡(AWB)”和“自動(dòng)聚焦(AF)”。同時(shí)，為適應成像過(guò)程的高速相應，IMCOP影像性處理器和IPIPE影像流水處理單元也是必不可少的。這三個(gè)部分都將存在于ISP中，同時(shí)集成的還有OSD以支持屏幕圖文顯示。

　　然而，并不是所有ISP都可以輕易地把人臉檢測功能集成進(jìn)來(lái)。由于針對高清應用的CMOS傳感器(500萬(wàn)-1200萬(wàn)像素)已逐漸成為主流，所以選擇強大而成熟的ISP將至關(guān)重要。當然，作為子處理系統，如何確保在SoC上實(shí)現更有效地協(xié)調工作機制更為關(guān)鍵。在TI新的體系結構中，以增強型ISP為核心的前端模塊有專(zhuān)門(mén)的ARM Cortex-M3微處理器控制，而高達1GHz的Cortex A8主處理器在必要時(shí)則可以分擔前端視頻的處理能力。

　　他同時(shí)強調稱(chēng)，IP視頻監控自身仍然存在沒(méi)有克服的缺陷，包括：

　　1.從模擬轉向IP監控過(guò)程中基礎設施的置換成本較大。

　　2.目前主流的H.264算法對編解碼設備的硬件性能要求較高，一旦編解碼設備不能滿(mǎn)足要求，很容易造成視頻的延遲，而這樣的延遲在對實(shí)時(shí)性要求較高的應用中是不可接受的。由于大數據量的原始視頻必須壓縮后才能在IP網(wǎng)絡(luò )傳輸，對視頻質(zhì)量造成一定損失，這是IP標清視頻系統難以推廣的重要原因。

　　3.IP系統在為用戶(hù)帶來(lái)極大便利的同時(shí)也為監控系統帶來(lái)了極大的隱患。

　　4.現階段IP監控系統存在的最大問(wèn)題在于編碼算法不統一，即使同一種算法，各家做法也各不相同，這種現狀的直接后果是不同廠(chǎng)家的視頻編解碼設備無(wú)法做到通用，也為項目設備的采購、施工調試和后期擴容造成了極大的不便。

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