[來源:工業控制子網站專題討論:突破帶寬局限,高效可靠的IP視頻監控系統設計  ]

問答專家:鄭小龍 (德州儀器半導體技術(上海)有限公司DSP業務發展經理)

張海峰 (北京漢邦高科數字技術有限公司技術總監)

Q1:解碼器的作用是不是對應成套使用,也就是前端使用編碼器,經過電腦網絡傳輸后,在后端使用解碼器解碼出監控畫面？市場上有無此類功能的產品？

A1:(張海峰)由于目前在視頻標準和聯網協議上沒有統一的標準,因此你提到的這種方式編解碼器必須配套使用,現在有類似的產品銷售。現在主流的應用方式是前端使用視頻服務器或者IP攝像機,監控中心采用電腦安裝解碼卡的方式,解碼輸出與監視器數量匹配就可以,這樣在大規模系統中可以避免中心安裝大量解碼器的尷尬。

Q2:IP攝像頭可以利用現有的IP網絡嗎？還是需要安全技術專用的基礎局端。

A2:(鄭小龍)一般而言,IP攝像頭可以在現有的IP網絡上使用,但需要注意是專用網絡還是公共網絡。專用網絡往往有較大帶寬,因此有可能流暢地傳輸720P的高清視頻流,如基于DM355的IP攝像頭解決方案在高帶寬(3M-6M)時有極其優越的品質,而在低帶寬(1 M-2 M)下也能保持較為穩定的畫質,并且可以把延時控制得很小。而在公共網絡上,有可能由于受帶寬的影響而傳輸性能有所降低,但應該還是可以使用。公網上的應用總的來說需要綜合考慮事實施安全保密手段,通常是要在基礎局端措施。

Q3:請問專家,通過什么樣的技術和方式,實現大規格視頻監控的集中管理、傳輸及分發,并保證其畫面的流暢、實時性？

A3:(張海峰)這個問題是非常復雜的,涉及大規模視頻傳輸、網絡管理、中心視頻轉發等方面的技術。通常一個大規模的網絡視頻集中管理系統由前端設備(DVR,DVS或IP攝像機)、網絡系統和中心管理系統組成。其中前端設備采集壓縮視頻,決定了視頻的圖像質量；保障高質量的網絡視頻監控系統采用的網絡起著決定性作用,沒有足夠的網絡帶寬和服務質量無法保障中心能夠收到流暢實時的畫面；管理中心通常由管理服務器、認證服務器、存儲服務器、流媒體服務器和報警服務器組成,安裝一套網絡視頻集中管理軟件。其中的流媒體服務器就是提供高質量的視頻轉發服務的。

Q4:有沒有ip camera具體的應用實例？ 總部在中國,然后需要設置三臺cameras同時實時監視印度,西班牙,美國三個工廠內某個機器的運行狀況,不知這個的可行性如何？視頻的解析度如何,延遲和失真會不會很高？大概建這么一個三個點的視頻監視網絡成本到底有多高？有沒有已經實施的具體的項目 可以提供參考？

A4:(張海峰)這種應用模式已經很成熟,在總部安裝一套管理軟件,在監控點安裝IP攝像機就可以了,有關價格和具體實施案例可以與提供相關產品的廠家咨詢。

與圖像質量重要的是兩個方面:

1.網絡帶寬決定了監控的圖像質量,如果希望得到高清晰的監控圖像應該選用D1分辨率的產品,但是對網絡要求比較高。如果網絡帶寬過窄、網絡帶寬不穩定或者傳輸誤碼率高將會直接影響監控的質量。因此采用公網很難達到高質量的監控。

2.根據監控點的環境光線選擇合適攝像參數的產品,光線環境差就要選擇低照度、動態范圍大的產品當然產品采用的壓縮標準也很重要,選擇MPEG-4或者的產品需要更小的帶寬,安裝位置和現場光線同樣很重要。

Q5:現在第三方監控攝像頭的圖像質量是個問題,圖像質量不高什么都白搭。

A5:(張海峰)您說得非常對,攝像頭圖像質量不好系統其他部分再采用什么樣的好產品和技術都沒有任何價值。在設計監控系統的時候根據現場環境、光線條件、安裝位置等因素選擇合適的攝像頭非常重要。

(鄭小龍)在現在的技術條件下,IP 網絡攝像頭已經可以做到高清一體化,例如TI剛發布的基于DM355單片系統的參考系統。該系統以Aptina(即美光公司)五百萬像素CMOS傳感器為視頻前端,在低光度環境下2x2面元顯示合并以一百三十萬像素的效果表現出極佳的性能。核心處理為集成有ARM9、高速協處理器和視頻前端子系統的DM355芯片。這是一個基于Linux 的完整 IP 網絡攝像頭應用, 支持雙媒體流能力,即MPEG4實時720P編碼的同時,還可以有MPEG4或MJPEG實時CIF編碼流存在,并且有語音。視頻前端子系統與CMOS傳感器無縫連接,并能實現自動白平衡與自動曝光功能。其整體性能可以與兩個模擬CCD的D1比擬而成本只有一半。

Q6:視頻監控系統與當地公安局或派出所進行聯網,需要什么設備？要自己鋪光纖到公安局嗎？安裝完以后,有情況的話,公安局是不是會出警,以后每月是不是還要給公安局交費？

A6:各地公安網絡結構各異,目前還沒有一個統一聯入方式,同時聯網的標準正在制定中,即使網絡通了使用上也存在技術障礙。

(張海峰)聯入通常不需要自己建設網絡,未來的綜合治安監控由政府建設主干網絡,各單位的監控系統只要符合要求就可以采用公網或專網的方式并入主干網即可。

具體的聯入方法和聯入要求應該與本地公安部門聯系確定,哪些系統應該聯入公安網絡、聯入是否收費、具體的管理運營模式由本地公安部門分步實施,全國沒有統一的實施時間表。

Q7:我們知道,圖像的質量除了和攝像頭的質量有關,還和帶寬有關。那么,在現有的條件下,在有限的帶寬下,有哪些方法可以使圖像高質量流暢的傳輸呢？  這些方法對成本的影響又是怎樣的？

A7:(張海峰)在帶寬一定下,選擇具有優良壓縮算法的產品是最重要的,不同產品的壓縮效果是有差異的,即使是同樣的算法、使用同樣的芯片不同的產品都有差異。因此要對不同產品壓縮效果進行一個對比,最好的辦法是采用一個視頻源,用視頻分配器將信號分到不同的產品,保證各個產品壓縮同樣的錄像保存到硬盤,調整到一樣的壓縮文件大小后對比一下圖像質量。當然如果可能也可以把視頻幀率降低一些,18-22幀看起來就基本連續了。

(鄭小龍)張總在這里已經作了很好的說明,再這里我談一下對圖像質量和實行性需求的一點看法。其實在現有的技術手段條件下,已經可以實現MPEG4格式下實時實現720P分辨率,而且成本并不高。

如果能有6M的帶寬,可以得到高質量的流暢效果。如果帶寬降低,那么在保證特別是保證高質量720P分辨率的前提下,對實行性就要需要有所折衷；否則,可以確保實時性,但畫質不可避免會有所下降。從視頻監控的實用性角度來看,往往清晰的圖像更重要。當然,支持格式下實時實現720P分辨率的技術和解決方案將更有效解決這種困擾。

Q8:請教幾位專家,無線網絡視頻監控目前用的多么？效果怎么樣？實施起來困難嗎？

A8:(張海峰)無線監控主要有兩種情況,一種是固定監控點,主要采用微波的方式傳輸視頻,這種主要應用在無法布線地域環境開闊的場合；另外一種是移動監控點,比如車輛的實時監控,這種應用方式核心問題是無線網絡,如果有足夠帶寬的無線網就沒有問題,也可以使用CDMA類似的公網,現在有合并多條CDMA線路傳輸的應用模式,未來3G的普及會對無線監控打下良好的基礎。無線網絡目前應用還不多,主要是無線網絡使用的限制、帶寬問題和費用問題。無線網絡主要的問題是存在一些影響網絡傳輸的因素,比如天氣對微波網絡就影響很大。

(鄭小龍)感謝漢邦的張總對無線視頻監控的精彩概述,這里我加一點補充。無線網絡監控的應用前景是非常廣闊,而且實現起來并不困難。在已有基于IP的視頻監控網絡中,有一些終端DVS或IP攝像機已有WiFi接口,就可以接入無線路由器,這樣的應用帶寬是由保障的,可以很好地支持幾兆的數據率,不僅滿足實時D1壓縮,而起能夠達到實時720P壓縮。當然WiFi在距離上還有局限性,那么對于大范圍的無線應用可以采用類似無線網狀網覆蓋系統以作為WiFi技術的延伸。目前有代表性的Mesh系統有別于傳統的單跳無線局域網絡的新型無線網絡技術,其各個無線設備節點都可以發送和接收信號,也可與一個或者多個對等節點進行直接通信,并且可提供高帶寬,因此無線視頻監控網絡構建靈活而方便。當然還有其它一些可考慮的無線網絡覆蓋手段,特別是3G的普及,及至未來4G的興起。對于視頻監控而言,帶寬和延時是兩個重要的衡量因素,而其終極目標應該是實時無縫監控的實現。

Q9:國家在視頻監控系統方面有何相關標準？想了解這方面的問題,請專家解答~

A9:(張海峰)視頻監控行業是一個特種行業,已經制定了眾多的國家標準和行業標準,而安防監控視頻監控目前是一個新興行業,發展速度非常快,國家標準制定相對比較滯后,目前相關的標準為:

國家標準:視頻安防監控數字錄像設備 GB20815-2006

行業標準:視頻安防監控系統技術要求 GA/T 367-2001

現在有很多相關標準在制定中,將會陸續發布實施。

(未完,全文見:專題討論精華Q&A——突破帶寬局限,高效可靠的IP視頻監控系統設計)