高清视频监控应用普及应循序渐进式发展

2009-2010年,国内高清监控产品和应用市场已经有了长足的进步,高清监控踏入了“元年”,高清监控产品在市场的推广和应用上取得了实质性的进展。到2010年底,国内各大视频监控厂商对高清产品的推广力度空前。几乎所有的监控厂商都以高清作为自己公司产品研发的主打,争夺高清这个新的行业制高点。到2011年,被称作中国高清监控的“发展年”。高清的热度比“元年”有增无减。从2011年10月29日在深圳会展中心举办的第十三届中国国际社会公共安全博览会上,无论是馆内还是馆外,都随处可见高清监控宣传的巨幅广告和标语。越来越多的监控企业加入到高清监控的行业。作为一个安防业的企业,不管会不会接受,都已经被推到了这个高度。
  面对行业如此的热情,我们要采取审慎的态度去面对高清监控这个概念以及高清监控的市场发展。高清监控在中国的发展,还存在一些技术和成本的壁垒。高清实现的过程,不可能是如潮水般一涌而上,一蹴而就。要看清高清的问题,我们就必须搞清楚高清监控的概念和指标。
  监控领域的高清标准,一直沿用广电的标准。720p、1080i、1080p三种分辨率定义为真正的高清视频。FullD1或4CIF不是高清。标准如下所示:
  SDTVD1(标准清晰度)为480i格式,和NTSC模拟电视清晰度相同,约35万像素。
  SDTVD2(标准清晰度)为480p格式,和逐行扫描DVD清晰度相同,约35万像素。
  HDTVD3(高清晰度)为1080i格式,隔行扫描分辨率1920*1080i,约200万像素。
  HDTVD4(高清晰度)为720p格式,逐行扫描分辨率1280*720平,约100万像素。
  HDTVD5(高清晰度)为1080p格式,逐行扫描分辨率为1920*1080p,约200万像素。
  真正的高清从前端开始,每一路图像都要达到高清分辨率,才能保证视频采集、编码、传输、浏览、录像、回放等全面高清。高清监控涉及到视频监控的诸多环节,如前端的摄像机信号采集,传输,再到记录存储以及显示。也就是说,高清在工程中的应用,要包括高清摄像机、高清球机、高清云台、高清视频编码设备或管理平台、存数系统、浏览、显示等等。
  问题一:高清技术瓶颈和障碍明显
  影响高清规模化应用的瓶颈,首先是技术问题,高清的推广在技术上还存在障碍。例如,CCD传感器的功耗、CMOS传感器的宽动态问题。其次是产品价格还偏高。再次是用户的认识和接受有个过程。
  目前,市场上主要的高清监控设备是高清摄像机。在成本,低照度和灵敏度等关键问题上,大部分高清摄像机表现的并不尽如人意。目前IP高清摄像机用到的芯片有两种,一种是CCD的,这种芯片的技术比较成熟,但是成本较高;而另一种CMOS芯片则较为便宜,但是它的缺点是在低照度的情况下噪点较多。由于大部分的高清摄像机都采用CMOS传感器,其对光线的灵敏度较低,即使是采用百万像素CCD的传感器也要比普通的低照度CCD灵敏度也要低许多。到了夜间就是漆黑一片,而监控大部分所要防范的时间段恰恰又是在夜间,这样就会使期望值很高的视频高清系统成了一个摆设。
  传统模拟摄像机厂家在加工生产上具备一定的经验与基础,但是在数字高清摄像机的网络视频标准未形成与推广开来时,厂家既要做前端摄像机,还要开发生产后端录像机及监控软件,这是以加工为主的模拟摄像机厂家们之前普遍缺乏积累的。另外,数字高清摄像机内感光器的光学与图像处理等技术,厂家们大多没有这方面的开发积累。传统普通网络摄像机与视频服务器的厂家,他们会在后台软件方面积累一定经验,但是同样会遇到模拟摄像机厂家们一样的阻力。半导体公司则希望做出完整的技术方案,希望任何公司都能生产,但是也同样受限网络视频标准的形成与推广,半导体公司必须提供各种感光器的低照度、红外、宽动态等全系列摄像机与丰富的后端录像设备及核心软件,从而吸引大量没有研发的加工厂家变成百万高清产品厂商。这比之前模拟时代半导体免费提供摄像机方案还要复杂。
  问题二:传输和存储挑战大
  高清的应用还只是在一些行业的解决方案上,在一些行业领域有一些应用,在常规的监控市场,高清监控还没有铺开,网络环境这个硬指标也是限制高清视频监控推广的一个重要因素。从技术标准上来讲,720P的分辨率是目前普通标清CIF的9倍左右,1080P的分辨率则是目前标清CIF的20倍左右,前端采用高清摄像机无疑会带来庞大的数据流,而系统能否实现高清,首先面临的则是传输系统能否接纳如此庞大的高清数据流。
  目前IP高清监控的传输都是采用网络的方式,它是不可以接入传统监控系统的,传统的监控系统采用高清接入只能采用SDI或SCDMA的传输方式。这种传输方式的传输距离有限,只能通过光纤链路来实现,但相关配套设备的高清化刚刚起步,设备成本非常高。并且即使采用光纤传输,也只是解决了实时浏览的问题,视频信息的存储依然无法摆脱编码压缩和IP传输。

  网络高清摄像头是高清监控系统的主力军,因而网络传输已成为目前高清监控最经济型的传输方式选择,但是同样受着网络带宽的约束。网络传输的方式有三种,一是3G无线网络,二是无线专网,其三是光网络。如果传输高清视频,今天的3G无线网络达不到要求。高清视频上传需要2MB带宽,而今天WCDMA和CDMA2000的上传带宽只有600KB到800KB,TD-SCDMA带宽要更窄一些,而这样的带宽条件只能传输分辨率较低的4路CIF或一路D1,还传输不了高清视频。以目前基础的百万像素高清720P规格计算,码流约是D1的2倍,带宽达到4M左右,而采取1080P计算,码流更是D1的5倍,所用带宽约为10M。以100M以太网为例,在确保流畅的前提下,实际上同时只能承载5路左右的高清图像,但如果同一视频源有多个用户访问,占用的带宽会更大。换成千兆以太网可以承担几十路,对于小规模高清监控系统,可以有效解决,对于大工程而言,传输性能就会成为绊脚石。