模拟监控到IP视频 你准备好了吗?

网络 通信技术
不论是旧项目改造还是新项目建设,越来越多的人开始考虑并实施部署IP视频监控系统。模拟监控到IP视频的过渡,你准备好了吗?

如今的安防监控系统已经不仅仅是复杂的布线走光纤的模拟监控系统了,而是更多地依赖于网络化的视频监控系统,随着科学技术的日益发展,IP网络视频监控的需求也越来越热。再加上庞大的系统架构使模拟监控难以满足用户的需求,因此,IP化的趋势将不可阻挡。

IP监控系统越来越热,一方面是越来越大的市场规模,另一方面是监控系统与计算机、网络、交换、存储等技术越来越密切的联动关系,计算机、网络、存储、交换、芯片的每个革新都会给IP监控系统带来新的机会和挑战,不论是旧项目改造还是新项目建设,越来越多的人开始考虑并实施部署IP视频监控系统。模拟监控到IP视频的过渡,你准备好了吗?

让我们先来看看监控技术发展的历程。

早期的监控系统叫CCTV,即闭路电视监控系统,是第一代,设备主要构成是模拟摄像机、画面分割器、视频线缆、矩阵、键盘及录像设备VCR。CCTV系统与计算机及网络无关,即使后期可以利用计算机进行GUI操作及增加了矩阵联网功能,但是,核心技术还是模拟切换。

第二代的DVR产品的出现让人们眼前一亮,DVR采用数字化视频图像处理方式,并应用了计算机及网络技术,视频存储在硬盘上,可以利用网络进行远程管理。但是,其主要应用还是配合矩阵实现数字化图像存储,有人称此架构为模数混合结构,因为矩阵实现切换和控制,DVR取代VCR实现了录像功能。

IP摄像机、编码器及NVR的出现让人们进入全IP数字视频时代,我们称之为第三代,传统的视频矩阵被网络和软件取代,称为虚拟矩阵;摄像机的视频图像就近转化成数字信号上传到网络(不需要像DVR那样所有视频需要连接到DVR的BNC接入);大容量存储设备取代DVR内部有限的硬盘容量;智能视频分析功能内置到IP摄像机或编码器中;跨建筑、跨区域甚至跨城市的视频联网因网络而轻松实现。

模拟矩阵系统的优缺点

1、稳定性,技术成熟

模拟时代,核心产品是矩阵,矩阵的诞生到目前有几十年的历史了,是视频监控中最重要的角色,另外由于模拟设备自身的特点,矩阵的稳定性得到了充分验证和认可,并且多年来的习惯让人们对矩阵非常偏爱,人们甚至难以接受其退出历史的舞台。

2、安装、维护简单

模拟矩阵时代,是视频监控的“工人”时代,按照接线图纸,工人完全可以安装调试矩阵及后期维护,就像DVD和家庭电视机连接一样,进行相应的线缆连接后,矩阵上电就可以工作。维护人员不需要太多的计算机、网络、存储等方面的知识储备。

3、扩展难

模拟矩阵本身的特性决定其必然采用核心汇集的架构,系统的所有视频、控制统统需要连接矩阵所在的控制中心,矩阵本身采用CPU+视频扩展卡机箱的方式。系统扩展通常采用的方式是增加机箱和板卡,在空间、容量上均受到限制。并且在扩展时必须增加硬件设备——因此其在升级性,扩展性方面做得很不好。

4、联网弱

视频矩阵经常遇到联网需求,而要实现矩阵联网,通常对视频进行输入输出卡级联,控制采用串口级联方式,需要大量的同轴线缆、光纤及光端机设备,成本高并且有距离限制,联网后的矩阵也有一定的功能限制。

IP监控的基本概念

IP监控是以IP摄像机及编码器为硬件核心设备,视频信号从前端便被编码压缩,并以网络为传输载体,基于TCP/IP协议,采用流媒体技术实现视频在网上传输,并通过网络及软件来实现对整个监控系统的调用、存储、控制等功能。IP监控系统具有前端一体化、传输网络化、处理数字化、管理智能化及系统集成化的特点,能够满足大容量、大跨度的应用需求。

目前的IP监控系统有三类,一类是以DVR为主要设备的架构;二类是以编码器为核心硬件设备+NVR的架构;三类是以IP摄像机+NVR为核心的架构。当然,以上三类不是绝对的,可以是各种设备的混合体,也就是说一个系统中可以并存DVR/NVR、IP摄像机、编码器等,当然不论哪种架构,还需要有平台软件的支持。行业有观点认为只有纯IP摄像机+软件的系统才是IP监控,严格意义上讲是这样的,因为无论DVR还是编码器架构,都有模拟信号接入,但是个人认为,如果是全DVR联网或编码器+NVR的架构,主要数据流还是基于IP的路由上传输、存储、转发,因此也是IP监控系统了,这也是本文讨论的。#p#

IP监控的关键技术点

1、视频压缩编码

视频压缩的目的是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据量。由于视频是连续的静态图像,因此其压缩编码算法与静态图像的压缩编码算法有某些共同之处,但是运动的视频还有其自身的特性,因此需要考虑帧间相关冗余性来获得更大压缩率。目前的压缩方式主流是MPEG-4,而H.264因为更好的表现而逐渐为各个厂家争先采用。真正的H.264压缩算法并不简单,可以实现低码流高清晰度。H.264算法本身就由很多小项组成,如果严格按照标准,处理器很难处理过来,因此,各家都是根据自身情况进行优化及选择性开发。

2、图像清晰度

图像清晰度是最直观的指标,是不同产品编码压缩技术的一个直接考量。实际上,脱离了码流限定而对比清晰度跟脱离了光圈孔径而比较摄像机照度一样没有意义。通常,对于CIF分辨率,码流可以设定在512K比较,对于4CIF分辨率,可以设定在1.5M来比较。对于一般场所,4CIF的分辨率基本能够满足监控需求,其实际效果与500线左右模拟摄像机的清晰度是相当的。近年来百万高清摄像机越来越热,而百万高清摄像机的确可以突破传统模拟摄像机的技术限制,给我们更多的细节和更大的视野,但是也带来更高的网络带宽及存储空间的需求。因此,在项目中根据特定场所部署一定的百万像素摄像机可以给用户带来全新技术体验和价值。

3、系统的升级、扩容

IP监控系统是完全开放的、基于网络的架构,那么,对于存储设备、管理软件,部署在哪里已经不重要,只有前端摄像机等视频采集设备根据需求现场部署,其他设备理论上在网络上任何节点都可以。相对于模拟系统硬件的核心矩阵,IP监控不再有硬件的核心设备,取代之的是网络和软体。那么,对于系统的升级、扩容将会少了很多束缚。

4、系统稳定性

数字视频的很大一个应用仍然是实时观看和事后调查,而不稳定的系统将为客户带来巨大隐患,没人知道系统瘫痪时正好会发生什么大事情,而对于DVR,薄弱环节在硬盘;对于NVR,薄弱环节在网络及服务器,因此,归根到底,薄弱环节还是在计算机操作系统及硬盘存储系统,既然IP数字视频依附于电脑及硬盘,因此合理规划系统及适当冗余是好的办法,当然,对于DVR及编码器,还是应该选择稳定性强的单体设备。

5、视频分析

视频分析技术来源于计算机视觉,它能够在图像及图像描述之间建立映射关系,从而使计算机能够通过图像处理和分析来理解画面中的内容,其实质是“自动分析和抽取视频源中的关键信息”。智能视频监控将大量的、枯燥的视频图像分析工作交给编码器或计算机,将保安人员从传统的监控任务中解脱出来,系统自动探测跟踪并触发报警,保安人员只需要进行录像查看,确认警情并联络相关部门采取措施。IP视频技术将视频分析的实现成为可能。

6、网络功能

网络是数字视频系统建设的最大瓶颈和最需要考虑的环节。网络是高速公路,视频是车,当然路越宽越好,但这是不可能的,因此,根据车的流量设计路是必须的。视频流的主要部分是存储,存储基本是始终进行的,而监控可能是随机的,因此在规划时必须明确存储服务器、监控终端在网络节点的位置,进而明确主要监控流、存储流,来设计网络带宽分配。对于NVR及DVR,双码流是不错的功能,可以平衡存储及远程传输的矛盾,双码流技术的实现有双处理器及高频处理器两种。

IP监控的未来

1、标准化

目前各家的编码器解码器不能互联互通,就算相互配合二次开发,也带给业主及集成商很大的麻烦,为系统设计及扩容带来不便,而将来的编解码设备将会实现真正的标准化,像交换机一样,标准机架安装,统一压缩算法,厂家比拼的将是服务和品牌。

2、软件化

当硬件设备标准化后,系统的真正主导是软件平台,厂家开始重视软件的开发,甚至可能出现专业的软件平台开发商,在该平台上,各个主流厂家的设备均兼容。普通用户需要使用视频监控软件进行日常的监控功能应用,系统管理员更需要使用视频监控软件对监控系统中所有的硬件软件资源进行全面的管理和维护,可以说,视频监控软件是第三代视频监控系统的核心。

3、智能化

目前的智能分析系统,前景美好,但技术还不成熟并且成本高,有点像早期的安防市场,只有几家具有核心技术,当其他各个厂家觉醒的时候,就是视频分析系统走向成熟并推广普及的时候。实际上,视频分析技术确实已经从概念、从实验室、从欧美应用进入了中国。在主要厂家苦练内功、沉淀经验、培育市场中得知,智能时代真的来啦。

4、高清化

我们来看看我们身边的高清电视中“高清”的定义,据了解,高清视频目前支持1280×720逐行扫描、1920×1080隔行扫描、1920×1080逐行扫描三种显示模式。那么意味着,高清摄像机不一定达到百万像素,但是,百万像素摄像机一定是高清了。事实上,目前行业主流说法是,高清网络摄像机是指能按大于12FPS连续采集最大分辨率大于720P(1280×720)的摄像机。

5、开放化

开放的本意是一个系统可以与行业其他系统一起工作,通过各种方式连接、集成、共享,这样可以给用户未来扩容、集成、升级带来很多便利性而不是增加成本。问题是,可以与多少个其他厂商的系统工作算是开放呢,另外,通过何种方式,什么代价,如何评价,理论上任何两家系统都可以通过某种方式工作的。#p#

过渡,模拟到IP

目前,受益于整体安防监控市场的强劲需求,模拟监控的份额似乎并未下滑,但另一方面,明显看到IP视频产品的迅速增长。实际上,背后的这个剪刀差早已经形成,那么,有一天,当发生量变到质变,我们会发现,IP视频时代来啦。

1、模拟到IP的障碍

任何新事物的出现,必然受到旧势力的抵抗,IP监控也不例外。厂商抵制它,因为模拟时代他们付出了大量的研发及市场精力;集成商抵制,因为新技术新产品需要培训客户培训员工;用户抵制,用户习惯让他们认为模拟系统已经足够好。

这很正常,对于任何一种新技术来讲,从其出现到广泛应用,都必然会经历一个市场教育阶段。新有的技术越是复杂,原有的技术和商业模型越是根深蒂固,那么这个市场教育阶段持续的时间就会越长。

2、模拟到IP的成本

成本是任何建设项目必须考虑的因素,新技术可以给客户带来更高的收益,但是成本很重要。模拟与IP,“谁的成本更高”,这是个无解的问题。必须针对项目具体情况的比较才有意义。模拟监控系统的核心在矩阵,矩阵及线缆成本占很大比例;IP监控的核心在编码器、DVR、网络及服务器成本,而对于摄像机前端设备,客观讲,差别不大。IP监控解决方案可以采用开放的、标准化的网络、服务器和存储设备,这使得用户有更多地选择。

3、模拟到IP的实施

模拟到IP过渡的具体实施,其实是个非常复杂的工作。既然是过渡,肯定是原有系统建成的基础上,进行升级、扩容和扩建。那么根据实际,可能遇到多种情况,如原有的系统是全模拟系统,或模拟矩阵+DVR,或原有一期系统为模拟,二期扩建实现全IP并与一期整合等,本文处以原系统为模拟矩阵+DVR结构为例,浅议如何从模拟过渡到IP,虽然是假设,但是基本符合目前实际情况。

一期模拟监控系统由矩阵+DVR构成,前端模拟摄像机的视频信号一分为二,分别进入DVR及矩阵,实现视频的控制和录像功能。在二期需求上,系统需求增加一些监控点,并将一期系统设备整合起来,这是目前监控的一个普遍现象和需求。通常来讲,根据一期系统的使用年限及二期扩展投资预算,有两个不同的解决方案。首先需要明确的是,一期的摄像机及监视器是可以继续使用的,而根据矩阵系统及DVR系统的服务年限,可以有选择的更换,如图1所示,如果矩阵及DVR服役年限不长,那么可以通过在矩阵输出端连接一定编码器,实现对一期监控点到二期的整合;如果打算更换所有矩阵及DVR设备,那么,可以将编码器直接连接到一期的摄像机,这样,将一期系统设备完全整合在二期项目中。

二期系统建设,应充分考虑未来可能的扩容升级情况,因此,需要选择开放、兼容、主流的IP系统。NVR应该支持多家主流编码解码设备以保证未来扩展时可供选择的供应商不只一两家;编码设备应该采用主流编码压缩方式并保证能够提供充分的SDK以便于未来NVR的升级扩展;系统软件平台应该能够接入DVR+NVR的混合结构以保护现在及将来的投资。

结语

如果按照设备的实际使用率,目前的时代还是第一、第二代,虽然有越来越多的IP摄像机、编码器、NVR、DVR得到了部署和应用,但是其实际应用比例还不足以让我们称呼目前是全IP时代,并且,模拟系统或DVR系统还将长期存在,而不会很快的消失,可以说模拟时代是昨天,混合时代是今天,而IP监控是明天,明天更美好! 

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责任编辑:许凤丽 来源: 慧聪安防网
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