浅谈高清视频监控在智能建筑行业的应用

万云峰 / 周 鸣 （广州市伟昊科技电子有限公司, 广东 广州 510055)

0 引言

“高清”本身是一个比较主观的概念，是人眼对视频图像清晰程度的识别。高清到底是什么？究竟是清晰的画面还是一种记录的格式？百万像素摄像机是不是高清摄像机？高清摄像机有哪些优势和劣势？本文将与大家一起探讨什么是高清摄像机以及高清视频监控在智能建筑行业的应用。

1 高清视频监控的概念

“高清”的概念最初是由电视行业提出， 经过几十年的发展，在广播电视行业已得到很好的应用。然而安防行业引入“高清”的概念则迟了许多，且没有对高清监控的标准做出定义，大部分厂家都在宣传自己的“高清”。在过去的模拟视频监控时代，大家通常把电视线在480TVL或540TVL以上的摄像机称为高清摄像机。然而高清摄像机不仅仅是电视线数达标，更主要是体现在画面的清晰度上，而要做到画面的高清晰度，与宽动态、信噪比、白平衡、色彩还原、测光补偿等方面是息息相关的，要达到综合要求才能算得上是高清摄像机。

随着视频监控系统由传统的模拟时代向数字化、网络化的演变，人们对视频画质也提出了更高的要求。HDTV（High Definition Television）的应用也逐渐扩展到了视频监控领域并得到了不断的重视，在实际项目中也开始采用HDTV标准。根据SMPTE（电影电视工程师协会）标准，高清IP监控系统要求如下：

1）分辨率需达到1280×720/逐行或1920×1080/隔行/逐行；

2）帧率需达到全帧速，即25/30fps；

3）具有更好的图像色彩保真度；

4）16:9格式。

由此可见，百万像素摄像机已经达到高清摄像机的分辨率要求了，另外的关键指标是是否达到实时帧率和是否具有16:9的高图像色彩保真度效果。只有在满足上述条件的前提下，才能称之为高清摄像机。但是，由于目前百万像素摄像机与高清摄像机在像素、色彩还原、长宽比、帧率的区别不是十分明显，所以我们通常把高清摄像机与百万像素摄像机“相提并论“，本文主要讨论网络高清监控给视频监控系统带来的改变。

2 高清视频监控的优势

视频监控系统是安防系统的重要组成部分，值班人员或有关领导通过电视墙、计算机等显示设备能实时、直观地监看对象画面，是作为事前防范处理和事后分析取证的一种重要手段，如今也已成为维护治安及协助公安机关破案的有效工具，但是事后录像回放效果欠佳，难以发挥出真正的作用，因为缺乏有效的视频监控导致真相也随之“躲猫猫”。大家应该都有类似的印象，之前无论报纸还是电视上所播出的犯罪现场的监控录像或截图，都像UFO照片一样模模糊糊让人看不清。更重要的是无法让公安机关在最短的时间内破案，需要耗费大量的人力物力来还原图像。因此作为扮演着“眼睛”角色的前端摄像机，其性能的好坏及图像质量的高低将直接影响到实时监看和录像效果。

2.1 覆盖范围

对于视频监控而言，图像清晰度无疑是最关键的特性。由于高清摄像机能达到更高的分辨率，其监控覆盖面也更广更宽，因此一台高清摄像机就能达到数台普通摄像机的监控效果。可以有效地缩减系统规模，避免各种繁复的视频线、控制线和电源线的铺设，有效降低施工难度和控制成本。

2.2 图像细节

通过使用更为先进的感光元件，搭配逐行扫描方式可以有效解决隔行扫描带来的梳状模糊现象，以及针对移动对象获取高清晰无锯齿的视频，使图像细节更为清晰、细腻，提供更好图像画质的同时也使录像变得真正有价值。

3 高清视频监控面临的问题

3.1 高带宽

高清意味着高带宽。高清监控在传输这一环节往往受到带宽的影响。早期的百万像素摄像机主要压缩方式为M-jpeg，虽然编码方式简单也比较成熟，但其缺点也很明显。因其采用帧间压缩技术，压缩效率低。此外它的实时性差，很难完成实时压缩，而且丢帧严重，如果采用高压缩比则视频质量会严重降低。为了解决这个问题，目前主流百万像素高清摄像机多数采用的是H.264帧内压缩方式，可区分每幅影像的差异而且只传送影像不同的部分，其最大的优势是具有很高的数据压缩比率，能够在低码率情况下提供高质量的视频图像。需要注意的是，越高效的视频编码算法，其对编码压缩芯片的处理能力要求越高，因此芯片的成本也越高。三星智能编码算法能对人脸及自定义区域进行高质量图像压缩，非重要或变化不大的场景则使用低质量图像压缩，该技术能大大节省码流，解决海量存储问题。

3.2 海量存储

视频监控主要是视频码流的持续写入，而存储空间是与码流成正比的，高清视频监控需要大量的码流来支持其高分辨率，因此会遇到大量的存储空间需求。目前解决海量存储的办法主要是通过移动侦测、设置重要时间段存储、降低帧率、报警触发录像等方式相结合来满足存储需求。多数情况下人们往往只会看到高清摄像机“需要如此大的存储空间”，而忽略其一台高清摄像机覆盖范围就相当于数台标清摄像机能覆盖的范围，不仅不会提高总体存储空间，而会因其能提供优异的图像质量使视频存储更具有真正价值。

普通标清摄像机

三星高清摄像机

3.3 高成本

成本价格是目前高清网络摄像机市场普及的最大阻力。要实现真正的高清视频监控必须从视频源的采集、视频信号的编码压缩、视频信号的传输、视频的浏览、录像文件的回放等环节全面支持高清才有意义。高清系统对于存储、带宽等要求要比标清系统更高，而对于众多的普通客户而言，成本是任何项目所必须考虑的问题，因为任何一项新技术新产品在投放市场之初时是比较昂贵的。因此高清的应用还是需要因地制宜，集中在一些重要场合进行部署。

4 高清在智能建筑行业的应用

4.1 需求分析

相对传统标清而言，高清能带来更优异的图像等各种全新的视觉体验。然而在实际项目过程中，受制于带宽、存储、成本等各种因素，并不需要将整个视频监控系统换成高清配置。充分考虑各种场景及环境的影像，利用原有模拟监控系统搭配IP摄像机、高清摄像机，混合搭建一个完整的、性价比高的系统，不仅能满足有效控制成本的需求同时也能带来体验高清带来的改变。

4.2 前端

如只需对场景进行大概的了解，如在大厅、走廊及地下停车场总体人流、车流情况，没有对人脸、车牌识别的需求，在这样的情况下，可以使用原有模拟或普通IP摄像机来对场景进行总体监看；如在一般监看的需求上对画面细节、清晰度有更高的要求，如对画面中的人物和车牌进行清晰识别则可以使用高清摄像机获得目标更多的细部特征。 三星SNB-7000P网络高清摄像机最大支持300万（2048×1536）像素，宽动态功能能更好的适应各种逆光环境，通过智能编码技术可以大大节省码流和存储空间，POE可大幅度减少线材的铺设，减少安装难度和降低工程成本；可同时传输多种编码方式，支持多种不同的用途；搭配NET-i网络管理平台能不受时间、地点限制从而直接实现远程视频监控的目的。

宽动态关闭

宽动态打开

通过POE供电，不仅减少了复杂的布线问题还不断地降低了安装成本。

4.3 传输

采集高清画面之后需要考虑的问题就是视频信号的传输，而高清视频对传输也提出了更高的要求。如果一套建设好的系统选用的都是能够产生或处理高质量画面的摄像机、镜头、监视器、录像机，但是没有良好的传输系统，最终在监视器上看到的图像将无法令人满意。根据“木桶法则”，最终的图像质量将取决于整个系统中最差的一环，而这最差的一环往往就是传输系统。为了满足高清视频监控的高带宽和实时性的要求，目前主要是使用光纤+通信网络两种混合传输模式来解决高清带来的高带宽占用问题。光纤主要具有衰减小、频带宽、不受电磁波干扰、重量轻、保密性好等一系列优点，通过将视频及控制信号转换为光信号在光纤中传输，是解决长距离视频监控高速传输系统的最佳解决方式。随着目前网络传输技术的迅猛发展，通信网络也逐渐朝1000M甚至10000M方向发展。只有根据实际需要选择合适的传输方式才能达到理想的传输效果。

4.4 存储

毋庸置疑，存储系统是视频监控系统中重要组成部分之一。从现阶段乃至今后相当长一段时期，监控的视音频数据存储下来以备检索取证，仍将是监控系统的主要功用之一。三星SRN-1671P网络视频录像机通过H.264/MJPEG双编码方式支持百万像素分辨率的录像及400fps下的4CIF高分辨率实时录像。三星NET-I Ware录像软件更是支持64路网络视频接入并可路数扩展，搭配免费viewer浏览，是中小型平台搭建的最佳选择。

4.5 平台

海量数据在对网络提出挑战的同时，对平台的处理能力也提出了巨大的挑战。面对智能建筑行业项目规模日益庞大和复杂，一个强大的支撑调度软件必不可缺少。三星NET-i具有良好的灵活性及稳定性，支持最大64路100Mbps网络视频存储，可实现语音对讲、报警联动、图像轮巡及图像查询回放等功能。

4.6 显示

高清显示效果必须使用大尺寸显示设备才能表现出来，目前主要采用LCD、PDP、DLP 三种拼接墙技术，其中LCD 在图像分辨率、画面细腻度、灼屏、安装体积、耗和后期维护成本上具有领先优势，三星UT“超视界”系列无缝液晶拼接显示器具有超窄边、超清晰、超高亮度、超高对比度的“四超优

5 结语

势”，能更好的在拼接墙上清晰展示画面及最大程度减少观看者的视觉盲点和视觉割裂感。鉴于一代46″超视界拼接屏的良好表现，更推出了32″、40″高清液晶监视器和55″第二代超视界拼接屏，足以满足市场需要。

视频监控系统是与光学、传感、芯片、编解码、网络、存储、电气等技术密切相关的，任何相关技术的突破都可能带来新的发展。而更好的画质和更清晰的细节势必带来更好的体验，高清也是视频监控永恒的追求。我们相信随着更合理的价格和更成熟的技术发展，无论你是坚守在模拟监控时代还是对网络高清监控持观望状态，高清时代的脚步已离我们越来越近了。

[1] 西刹子.安防天下——智能网络视频监控技术详解与实践[M]北京：清华大学出版社，2010.2

[2] 三星泰科. 三星网络监控系统应用方案[M].