如何构建完善的高清视频监控解决方案

　　在视频监控产业，图像清晰度无疑是最重要的关键性能，是主宰整个产业技术发展方向的重要因素。衡量图像清晰度的标准是分辨率，分辨率值越大，图像就越清晰。在视频监控行业，现在的监控图像分辨率最高已可达1080p，也就是我们通常说的高清。依据美国电影电视工程师协会（SMPTE）等权威机构制定的HDTV标准，高清视频格式主要有三种：720p（1280×720分辨率）；1080i（1920×1080分辨率）；1080p（1920×1080分辨率）。这一原本用于广电行业的高清标准同样在视频监控领域得到了沿用，据此可知，高清监控，至少是监控图像的分辨率至少达到了720p以上，而此前的D1、CIF只能属于标清监控。

由于图像清晰度性能对视频监控产业有着非同一般的重要性，因此，高清监控技术一经面世就被市场广泛接受并开始实际试用。

高清监控应用的必须前提是网络化

传统的标清监控分为模拟、数字和网络三种类型，但无论哪种类型都必须采用监控摄像机前端+管理控制后端的系统框架，这之中，监控摄像机则根据后端设备的性质选用模拟摄像机或网络摄像机，也就是说，在标清监控系统中，前端设备与传输手段是既可使用模拟的也可使用网络的，但高清监控却不然。

首先，采集后未经压缩的高清视频信号有模拟和数字两种传输方式。模拟传输一般采用YPbPr分量传输，一路高清视频信号需要三根同轴线缆同时传输。数字传输一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI传输，其中DVI或HDMI的传输距离只有几米，不适合用于监控传输，而HD-SDI虽可以传输100米左右，但对同轴电缆的要求很高，线缆的价格也非常昂贵。无论是模拟方式还是数字方式传输，未经压缩的高清视频信号传输成本都明显高于以前的模拟标清视频信号。而采用视频压缩编码并通过IP网络进行传输时，高清视频与标清视频在传输成本上的差异很小。

可见高清监控首先必须基于视频压缩处理并通过IP网络进行传输，只有这样才能有效控制高清视频的传输成本，从而让高清监控真正具有实用意义。

其次，当前高清视频传感器以CMOS为主，CMOS传感器直接输出数字化的视频信号，在摄像机中通过DSP或ASIC芯片解决方案对此数字高清视频信号直接进行压缩编码，然后以网络化方式传输，要比摄像机直接输出高清信号来得经济，且处理效率更高，所以直接用全网络化的高清IP摄像机进行前端处理的效率和成本比用高清视频编码器+高清模拟摄像机要更有优势。

高清监控必须提供完整的解决方案

近两年，高清可以说是监控行业的热门话题，业界各大主流厂商也纷纷推出了自己的高清产品，尤其是高清摄像机，更是款型丰富，琳琅满目。然而，对高清监控而言，仅仅是一个高清摄像机或其它某一个单个的高清设备就可以成就应用的吗？要搞清这个问题可以先来看看传统的视频监控系统框架：无论是模拟监控还是数字监控抑或网络监控，它们都是由位于前端环节的监控摄像机、NVR/DVR/管理平台的中心管理设备、显示解码设备，以及存储设备、传输线缆等构成最基本的系统框架，缺一不可。因此，高清监控系统也必须如此，而高清摄像机或其它任何单个的高清设备显然是不可能实现真正的实际应用的，高清监控要具备实际的应用意义，就必须和传统监控系统那样，提供涵盖前端、传输、管理中心以及后端环节的完整的解决方案。

如何打造完善的高清监控解决方案

一套完整的端到端高清监控解决方案包括前端高清图像采集与显示、中心高清图像浏览与存储、后端高清解码与显示等。

一、高清NVR与高清监控管理平台

在一套视频监控系统中，中心管理设备是最核心的，它的功能与作用同传统视频监控系统中的DVR、大型管理平台，以及PC+管理软件相似。高清视频监控系统的中心管理设备主要有两种：高清NVR、高清监控管理平台。前者单台接入容量为数十路，主要用于中小型高清监控系统；后者单台接入容量则可达数千乃至上万路，管理功能也更丰富，一般用于大型系统。与此同时，目前已推出的主流高清NVR与高清监控管理平台还可互相兼容，两者配合则可构建一套大规模多级级联的高清视频监控系统。

高清NVR，即高清网络录像机，配合高清网络摄像机、高清电视墙解码器，可构建一套全网络化部署的高清视频监控系统。目前的高清NVR单台接入容量可从16路、32路、48路到64路不等，它可以实现最高64路高清图像的同时存储、同时预览以及同时向网络转发。

此外，高清NVR还具有高清双屏显示功能，即用主屏同时显示全部监控点图像，而对其中某个重点监控点图像则可直接切换至辅屏显示，从而帮助用户在掌握监控全局的同时又能关注重要细节。并且，一体化的高清NVR还拥有卓越的存储性能：采用了ANR、RAID等多项先进的存储技术，并在内置大容量存储的同时还支持IPSAN、eSATA存储扩展，从而让高清存储得到了有效保障。

高清监控管理平台在监控系统中担当的职责是负责实现前端接入与认证、码流对外分发、业务功能控制、系统管理等功能，它部署于媒体交换层。高清监控管理平台具有灵活的扩展能力，单级平台一般都可接入近万路左右IP前端，具有充分的组建大型网络监控系统的能力。在与高清NVR构建的多级级联系统中，监控管理平台可具体实现包括大容量监控点的管理、严格的分级级联机制、细致的管理权限分配、多点分布的电视墙管理、专业电子地图集成等丰富而健全的管理性能。高清NVR+高清监控管理平台的配合可以使大型高清视频监控系统呈现管理上集中，业务上分散的合理结构，较之全集中的部署有更高的安全性，而较之全分布的系统又有更强的整合调度能力。

而且，在银行、平安城市等大型联网监控部署中，末端汇聚采用NVR、骨干级联采用管理平台的方式能够合理的分布监控流量，并降低系统整体成本。NVR作为末端汇聚，提供一定区域内监控码流的集中接入、管理、本地浏览和录像存储，上级平台只有需要调用相关码流时，NVR才会向上转发，骨干网流量可以得到有效控制。当然末端也可以配管理平台、存储设备以及解码器来实现同样的功能，但其成本会非常高。

标准化是高清监控乃至网络监控发展的基础，而在当前整个监控产业都缺乏标准的情况下，NVR和管理平台本身的兼容性就显得尤为重要。对于NVR而言，其兼容性主要体现在控制信令、视频编解码、音频编解码等几个方面，如何在这几个方面进行优化以实现多种品牌网络摄像机或视频编码器的接入和处理，是NVR兼容性考虑的重点。而对于管理平台，由于其通常不在本地进行媒体编解码处理，因此其兼容性更多的体现在控制信令方面。

二、高清网络摄像机

出于经济成本的考虑，在高清视频监控系统中直接采用一体化的高清IP摄像机比用高清视频编码器+高清模拟摄像机性价比要高得多，因此，相信在未来，高清网络摄像机将是高清监控前端设备的不二之选。

目前，支持接入高清NVR或高清管理平台的高清网络摄像机主要有高清枪机、高清半球机以及高清高速球机等多种款型。这些高清网络摄像机产品均严格遵循HDTV高清标准，即视频分辨率至少在720p以上。此外，它们还均采用H.264编码技术，与MJPEG（MotionJPEG）技术相比，H.264不仅可节约80％以上的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能，也就是说H.264可以在更低的带宽下获取更平稳的优质高清图像。另外，主流的高清网络摄像机还分别根据不同用户的需求分别采用了CCD和CMOS的图像传感器，例如，针对中低端市场的普通监控场合使用成本低的CMOS高清网络摄像机，而针对高端市场中要求较高的监控场合则可提供CCD高清网络摄像机，从而使用户的不同需求都能得到充分满足。

三、高清电视墙解码器

所谓高清监控，必须是能够为用户提供具有实际应用意义的解决方案，这套解决方案必须完整地涵盖前端、中心、后端各个环节以及传输、显示、存储等各项核心功能。然而目前，市场上可见的高清监控产品却只有高清摄像机或高清管理平台，而后端——解端显示这一环节却几乎完全空白。但事实上，一套监控系统如果少了电视墙解码显示，其应用价值和意义究竟还能有几何呢？

嵌入式高清电视墙解码器一般都会采用模块化的设计结构，采用标准的19英寸机箱，可以同时插入多块高清解码卡。目前已有的高清电视墙解码器产品可提供7路720p或1080i/1080p全高清视频的同时解码输出。由于采用模块化方式构建，所以用户可以根据需求进行灵活配置，而在大型应用中，还可采用多机堆叠的方式实现更多路数的高清电视墙解决方案。

高清电视墙解码器的问世可谓意义非凡，因为正是有了它的配合，一套高清视频监控解决方案才得以完整，而高清监控也才有了被广泛推广的可行性。

通过以上了解了高清监控系统必须包涵的环节和设备就不难搞清楚一套高清监控解决方案是如何构建起来的了：由网络化的高清前端、高清管理平台以及高清解码器通过IP网络互联即可建设一套完整的高清监控系统（见图1），它可以实现包括高清图像的浏览、存储、解码显示，高清码流的转发，以及高清前端设备的统一管理和调用等完善的视频监控管理功能。并且，它可以随时进行无缝扩容，更可以通过IP网络联网至上级高清监控管理平台，如此，一套完整的高清监控解决方案就呈现在眼前了。

结语：网络环境的不断完善助力高清监控的成熟

最后，对于全网络化高清监控的普及应用，不少人还因担忧当前网络环境是否成熟而对其心存疑问。但事实上，当前真正完善的高清监控系统已经在网络适应性方面做足了功夫，例如，采用双码流技术以尽可能降低带宽压力，即对日常的实时浏览图像提供低分辨率码流，而存储图像则提供高分辩率码流。在银行监控系统中，双码流技术的应用就有着极重要的作用，因为当前大多数银行网点到分行的带宽非常有限，根本无法同时传输多路高清分辨率的视频图像，双码流技术可以让高清分辨率的视频流在营业网点进行本地存储，而低分辨率的视频流则供分行或支行远程浏览使用，这样，既可实现录像存储的高清晰度，又可保证远程浏览的流畅，从而大大提高了高清监控的实用性。

此外，客观方面，当前的网络环境在稳定性、延时、安全性等可能影响高清应用的关键方面其实已经有了良好的基础，并还在不断改善中。虽然高清在视频监控领域还未真正普及，但视频会议行业却早在2006年已经推出了首款高清产品，并且经过近两年的磨合，高清更是已经成为该行业的应用主流，而相比之下，视频会议对网络环境的要求之严格其实要远甚于监控。因此，有理由相信，对高清视频监控来说，网络这一最主要的环境因素已经不再是障碍了。