文｜天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司

當前，數(shù)字高清不再是市場宣傳的噱頭，無論是傳統(tǒng)安防監(jiān)控研發(fā)企業(yè)還是作為數(shù)字安防監(jiān)控新秀的年輕廠家都將IP高清監(jiān)控視為企業(yè)的發(fā)展方向，并且已經把它當做市場推廣的重點。那么，我們該如何認識和利用高清？

高清（High Definition）格式按照ITU（International Telegraph Union）的 定 義，是指分辨率達到720p和1080p，高寬比為16:9的視頻格式。高清格式有隔行和逐行兩種掃描方式，隔行掃描（Interlace）簡寫為I，逐行掃描（Progressive）簡寫為P。例如，1080i是指分辨率為1920×1080的隔行掃描方式，它相對于720p有更高的像素和清晰度，但是就動態(tài)畫面的流暢度而言，則是720p更勝一籌。1080p是目前市場上的主流格式中最高清晰度和流暢性的代表。

清晰度從模擬安防監(jiān)控時代就開始為人們所追求的重要技術指標之一?？梢哉f，攝像機清晰度從曾經的300余線到現(xiàn)在的650線的發(fā)展，從一個側面展示了安防監(jiān)控的發(fā)展史。時至今日，模擬攝像機清晰度哪怕每一線的提升，都意味著更多的資金、技術和時間的投入，而高清攝像機從其降生的第一天起就擁有著堪比700線以上模擬攝像機的清晰度效果，兩者根本不在同一個起跑線上。而且就監(jiān)控整體構架而言，前端攝像機的清晰度并不代表整個系統(tǒng)的最終效果，傳輸介質作為整個系統(tǒng)中的“短板”，決定了整個系統(tǒng)的清晰度永遠不超過44萬像素，無論模擬監(jiān)控前端設備的清晰度有多么高，經過數(shù)字化處理后，由于接口的限制，整個系統(tǒng)的清晰度也會大打折扣。

在紛繁復雜的高清市場上，存在著兩種分辨率相同，價格卻相差懸殊的產品——使用兩種不同的感光元器件，即CCD與CMOS傳感器的產品。CCD與CMOS傳感器是當前被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管（Photodiode）進行光電轉換，將圖像轉換為數(shù)字數(shù)據，而差異主要是數(shù)字數(shù)據傳送的方式不同。CCD傳感器中每一行中每一個像素的電荷數(shù)據都會依次傳送到下一個像素中，由最底端部分輸出，再經由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出。這種方式減少了傳輸過程中總的信號損失，卻提高了制造難度。即使是有豐富CCD制造經驗的公司，新品的一次制作成功率也很難突破50%，這也是CCD芯片價格高昂的主要原因之一。而在CMOS傳感器中，每個像素都會連接一個放大器及A/D轉換電路，用類似內存電路的方式將數(shù)據輸出。CMOS獨特的運作方式，使其不需要單獨給每個感光元器件加電，從而擁有了更小的功耗（只有CCD芯片的1/3）。由于數(shù)據傳送方式不同，CCD與CMOS傳感器在最終市場定位上也大相徑庭，這像極了Intel公司的奔騰處理器（Pentium）與賽揚處理器（Celeron），由于二級緩存（L2 CACHE）的差別，最終分別定位于高端和低端市場的情形。CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器，并且解析度高，圖像還原逼真；而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗，以及高整合度的特點。不過，隨著CCD與CMOS傳感器技術的進步，兩者的差異有逐漸縮小的趨勢。可以說，CCD讓高清破繭而出，而真正讓高清“化蝶”的則是CMOS。

高清監(jiān)控相比傳輸數(shù)模混合監(jiān)控和標清監(jiān)控而言，最大的優(yōu)勢就是視頻圖像清晰。以標清D1分辨率為例，高清圖像內所包含的視頻信息是其5倍以上。在同樣的時間內承載了更多的信息量，自然更有利于后續(xù)的分析工作。這使得高清在道路監(jiān)控和城市安防監(jiān)控上得以大顯身手。

眾所周知，無論城市安防監(jiān)控智能化分析還是電子警察、卡口系統(tǒng)，都需要視頻圖像中的待分析目標有足夠的分辨率，而百萬像素以上的高清視頻監(jiān)控恰恰能夠滿足這一特點。那么，對于百萬像素高清網絡攝像機來說，是否越高的像素數(shù)就意味著越好的效果？答案是否定的：“適合的”才是最好的，因為監(jiān)控是一整套系統(tǒng)，其中會涉及到眾多影響最終效果的因素。

首先，對于高清監(jiān)控來說，對較高的圖像水平和實時性保證的要求必然造成前端產品帶寬需求的增加（如表1所示）。以采用H.264壓縮算法的720p百萬像素高清網絡攝像機為例，其監(jiān)控靜態(tài)場景時的帶寬需求一般維持在1.5Mbps，而監(jiān)控動態(tài)畫面時則需要3Mbps～4Mbps的帶寬，相當于普通標清D1分辨率監(jiān)控的帶寬的2倍。當高清網絡攝像機大規(guī)模應用于城市安防建設中時，給整個系統(tǒng)網絡帶來的壓力就將明顯增大。

表1 視頻監(jiān)控帶寬需求表

此外，存儲也是高清監(jiān)控涉及的重要問題。可以說，任何形式的監(jiān)控都以監(jiān)視和存儲為首要目的，存儲的穩(wěn)定性和便捷性關系著系統(tǒng)最終的成熟度。如表2所示，標清D1分辨率每小時的存儲容量為600MB～800MB；而高清網絡攝像機由于其高分辨率和高帶寬的占用，使得存儲容量在3GB左右，因此對于大規(guī)模應用而言，IPSAN集中存儲方式和分布式NVR存儲成為了不可或缺的一部分——放眼整個安防監(jiān)控行業(yè)，高清監(jiān)控所帶來的改變已經將DVR推向邊緣化。

表2 視頻監(jiān)控每小時存儲容量表

最后，高像素分辨率的視頻解碼，在沒有顯卡硬件加速的基礎上，主要消耗計算機系統(tǒng)中的CPU和內存資源。一般來說，能同時顯示16路D1畫質的監(jiān)控終端只能顯示4～8路720p高清視頻資源。這就是說，前端攝像機高清化將會整體拉升系統(tǒng)硬件配置，增加項目投入成本。

綜上所述，高清在帶來更加清晰的監(jiān)控效果的同時，也造成了網絡硬件、存儲擴展和中心服務器建設投入的增加。因此，合理的方案配置才是高清推廣的重中之重。

因此可以說，720p更適合于數(shù)字平安城市監(jiān)控，而300萬像素甚至500萬像素的監(jiān)控則更適合于道路卡口和電子警察抓拍。以天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司的高清網絡攝像機TC-NC9010S2-MP為例，如圖1所示，它擁有百萬像素的成像質量，清晰度超過750線，在城市監(jiān)控報警網、數(shù)字化城市監(jiān)控管理方面有著良好的應用。

圖1 天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司TC-NC9010S2-MP高清網絡攝像機

百萬高清監(jiān)控的規(guī)模應用不僅意味著一種新產品的誕生，更預示著新的監(jiān)控時代的來臨，它最終將帶領整個安防產業(yè)實現(xiàn)升級。讓我們拭目以待，迎接高清時代的到來。