高清時(shí)代的系統(tǒng)化建設(shè)挑戰(zhàn)

瞿關(guān)明

高清時(shí)代的系統(tǒng)化建設(shè)挑戰(zhàn)

瞿關(guān)明

剛剛過去的2010年，是安防行業(yè)全速向前奔跑的一年，不管是各地風(fēng)起云涌的安防項(xiàng)目建設(shè)，還是火爆異常、撐破展館的北京國際安防展都在向我們預(yù)告著安防全盛時(shí)期的到來。而對比2009年的深圳國際安防展和2010年的北京國際安防展，雖然分別在一南一北兩個(gè)不同的城市舉辦，但是展會(huì)上一個(gè)相同的聲音卻在逐步清晰并洪亮：高清。

2010年，是高清的元年，也是視頻監(jiān)控歷史上令人激動(dòng)的新紀(jì)元的到來。這一年，HD、720P、1080P的概念開始深入人心，我們的用戶開始感受到百萬像素在視頻監(jiān)控中體現(xiàn)的魅力；這一年，我們真正看到百萬像素?cái)z像機(jī)在批量應(yīng)用到實(shí)際的高清視頻監(jiān)控項(xiàng)目中；這一年，我們開始熟知HD-SDI的數(shù)字非壓縮高清視頻標(biāo)準(zhǔn)，視頻監(jiān)控領(lǐng)域也開始達(dá)到廣播級的水準(zhǔn)。

這些，都是高清帶給行業(yè)的驕傲，但是，在驕傲和興奮背后，我們更需要明白高清視頻時(shí)代的來臨給安防行業(yè)帶來的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)，一方面體現(xiàn)在前端視頻采集技術(shù)的提高上，另一方面則體現(xiàn)在高清監(jiān)控項(xiàng)目的系統(tǒng)化建設(shè)水平上。而高清監(jiān)控項(xiàng)目的系統(tǒng)化建設(shè)水平對于高清產(chǎn)品的發(fā)展又至關(guān)重要。

高帶寬視頻數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

目前的高清視頻監(jiān)控前端設(shè)備一般有IP型和HD-SDI型兩種，前者采用普通的TCP/IP協(xié)議傳輸經(jīng)過壓縮的高清網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)，后者采用HD-SDI的接口傳輸數(shù)字的非壓縮高清視頻數(shù)據(jù)。由于IP型的設(shè)備接口較為通用，施工較為簡單，用戶認(rèn)知度較高、同時(shí)成本也相對低廉，目前IP型的高清前端設(shè)備占據(jù)了絕大部分的市場份額，后者一般采取HD-SDI光端機(jī)基于光纖來傳輸，具備實(shí)時(shí)性高，數(shù)據(jù)還原度高的特點(diǎn)，但是由于成本較高，目前僅僅在一些重點(diǎn)項(xiàng)目中有所應(yīng)用。

不管采取哪種前端設(shè)備，由于需要進(jìn)入綜合的視頻信息平臺進(jìn)行存儲、點(diǎn)播、轉(zhuǎn)發(fā)等業(yè)務(wù)，最后這些視頻信號都需要轉(zhuǎn)變?yōu)門CP/IP信號。因此，在數(shù)據(jù)中心，對于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載要求基本都是一致的。與普通的標(biāo)清監(jiān)控相比，高清視頻所占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬是成倍增加的，一路720P視頻數(shù)據(jù)，占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬為3.5-4Mbps，是標(biāo)清D1分辨率所占帶寬的2.5-3倍；而一路1080P視頻數(shù)據(jù)更是可以高達(dá)8M，是D1分辨率的5-6倍。在帶寬飛速增長的同時(shí)，系統(tǒng)的視頻路數(shù)規(guī)模并沒有減少，這就對監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載能力提出了極高的要求。如果網(wǎng)絡(luò)配置太差，嚴(yán)重的數(shù)據(jù)丟失和極高的延時(shí)將使得系統(tǒng)基本處于癱瘓狀態(tài)，高清系統(tǒng)就起不到應(yīng)有的作用。

海量數(shù)據(jù)的存儲壓力

存儲是監(jiān)控系統(tǒng)必不可少的組成部分，與高清視頻的高網(wǎng)絡(luò)帶寬占用對應(yīng)的是高清視頻數(shù)據(jù)的高存儲空間占用，720P分辨率的視頻數(shù)據(jù)每小時(shí)的存儲容量為2GB左右，1080P分辨率的視頻數(shù)據(jù)每小時(shí)的存儲容量為4GB，都超過傳統(tǒng)的D1數(shù)據(jù)好幾倍。

高清視頻的高存儲空間占用一是會(huì)給存儲系統(tǒng)提出較高的吞吐能力要求，二是會(huì)要求存儲系統(tǒng)的最大存儲容量大幅度增加，三是對存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速檢索性能提出挑戰(zhàn)。

根據(jù)目前的現(xiàn)狀和趨勢，我們基本可以將高清監(jiān)控系統(tǒng)中存在的各種存儲設(shè)備分為節(jié)點(diǎn)型和平臺型兩大類：節(jié)點(diǎn)型的存儲設(shè)備一般包括嵌入式NVR，混合DVR和小型NAS等，部署靈活，功能豐富，但是存在單機(jī)存儲容量較小的限制；平臺型NVR一般具備單機(jī)容量大、可堆疊、可擴(kuò)展、便于集中管理等特點(diǎn)，一般集中部署于視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心。這兩類存儲設(shè)備的結(jié)合可以在一定程度緩解系統(tǒng)的集中存儲壓力。

與之緊密相關(guān)另一個(gè)問題是硬盤的選擇，目前的硬盤一般分為家用級、企業(yè)級及部分企業(yè)專為監(jiān)控行業(yè)推出的監(jiān)控專用硬盤，根據(jù)筆者實(shí)際的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，一般推薦節(jié)點(diǎn)型的NVR、混合DVR等設(shè)備采用監(jiān)控專用硬盤，而具備iSCSI和NAS架構(gòu)的IPSAN或平臺型NVR設(shè)備，推薦采用企業(yè)級硬盤。

多業(yè)務(wù)融合趨勢下的高清平臺

隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的普及，軟件平臺已經(jīng)成為系統(tǒng)的必需部分。作為直接面對用戶的關(guān)鍵部分，一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的成功與否，很大程度上取決于軟件是否符合用戶習(xí)慣，是否能夠取得用戶認(rèn)可，因此，軟件平臺也一直以來也是最難做完美的部分。在高清時(shí)代，軟件平臺同樣面臨了許多新的問題和挑戰(zhàn)。

首先是核心的視頻交換技術(shù)部分。由于高清視頻帶來的巨大的數(shù)據(jù)帶寬和存儲容量，平臺在處理這些數(shù)據(jù)的時(shí)候所需要的系統(tǒng)資源是以前的好幾倍。同時(shí)由于引進(jìn)了新的數(shù)字高清視頻的概念，系統(tǒng)在同時(shí)面對數(shù)字高清、網(wǎng)絡(luò)高清、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)清和模擬標(biāo)清等視頻格式的時(shí)候，需要用相當(dāng)大的精力去完成這些混合視頻數(shù)據(jù)的交換。在這方面，不同廠家采用的解決方案可能會(huì)有所區(qū)別，以天地偉業(yè)的EASY 7高清視頻信息平臺為例，EASY 7采用的是雙交換技術(shù)，即在平臺系統(tǒng)的中間件底層采取模擬和數(shù)字、高清和標(biāo)清分離交換的雙交換機(jī)制，可以突破高帶寬混合交換所帶來的諸多限制。

第二點(diǎn)是多業(yè)務(wù)融合的要求。眾所周知，目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在朝著趨于行業(yè)化應(yīng)用的方向發(fā)展，在不同的行業(yè)應(yīng)用的監(jiān)控平臺都需要結(jié)合用戶的需求進(jìn)行深入的開發(fā)，可以說，監(jiān)控已經(jīng)不再只是一個(gè)簡單的視頻采集、存儲、回放的系統(tǒng)了，而是融合了OA、GIS、應(yīng)急指揮等功能的全方位信息化平臺。

第三點(diǎn)是智能化技術(shù)的融入。智能化技術(shù)的融入主要分為三個(gè)部分：（1）視頻檢索技術(shù)的融入，在標(biāo)清時(shí)代，這個(gè)需求就一直存在，但不是很突出，因?yàn)閿?shù)據(jù)量相對較小，而到了高清時(shí)代后，這個(gè)問題開始嚴(yán)峻，面對相當(dāng)于以前數(shù)據(jù)幾倍的信息量，如何快速定位有價(jià)值的信息，定位后如何快速提取和發(fā)布，這些難題都要求平臺具備便捷的操作和高性能的視頻檢索技術(shù)；（2）視頻診斷技術(shù)的融入，主要應(yīng)用于對前端高清視頻質(zhì)量的診斷，可以完成對前端攝像機(jī)的故障諸如視頻丟失、視頻模糊、視頻遮擋等的診斷并發(fā)出警報(bào)；

（3）視頻分析技術(shù)的融入，主要用于對前端高清視頻的分析，如周界入侵、遺留物、煙火檢測等功能。智能分析的算法經(jīng)過幾年的發(fā)展，目前已經(jīng)比較成熟，隨著高清化的到來，智能分析的優(yōu)勢在高清視頻里更能體現(xiàn)。

第四點(diǎn)是基于“云”的系統(tǒng)構(gòu)架的初探。相對于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的云，監(jiān)控里的云系統(tǒng)概念剛開始可能會(huì)更多的集中在“孤立云”（局域網(wǎng)）的范圍，如何基于云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑視頻監(jiān)控的云存儲、云點(diǎn)播、云搜索、云分析？如何將以前分散實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控業(yè)務(wù)計(jì)算盡可能的匯集到中央集群來實(shí)現(xiàn)？這些問題，相信是各個(gè)廠商都十分感興趣的，而筆者也相信，這是下一代監(jiān)控平臺發(fā)展的必經(jīng)之路。

淋漓盡致的圖像顯示

高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的顯示部分根據(jù)設(shè)備的作用可以分為兩個(gè)部分，一部分是視頻輸出部分，即視頻主機(jī)、解碼器等；一部分是高清顯示設(shè)備，即液晶屏、LED屏及擴(kuò)展的各類拼接屏等。目前，即使在同等的顯示設(shè)備的情況下，不同廠家、不同種類的高清視頻輸出設(shè)備的效果都會(huì)有差異，一方面輸出接口的不同會(huì)導(dǎo)致視頻顯示效果的不同，另一方面其芯片采用視頻渲染技術(shù)差異也會(huì)導(dǎo)致視頻顯示效果的區(qū)別。根據(jù)不同的需求，應(yīng)該選擇合適的視頻輸出設(shè)備以保證系統(tǒng)的圖像顯示效果。

隨著視頻像素的提高，對視頻輸出設(shè)備的要求也越來越高，傳統(tǒng)的VGA接口輸出已經(jīng)無法達(dá)到1080P的顯示效果，要顯示1080P的效果，只能采用HDMI或者DVI等數(shù)字接口，同樣，以前監(jiān)控行業(yè)采用的傳統(tǒng)視頻輸出芯片也逐步替換為專業(yè)的機(jī)頂盒甚至顯卡用GPU芯片。高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)要達(dá)到既定的效果，最終的圖像顯示也是非常關(guān)鍵的一環(huán)。

以上幾點(diǎn)是高清監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中必然會(huì)遇到的問題，而一個(gè)完整而完善的系統(tǒng)方案恰恰又是高清監(jiān)控能順利成長的必要條件，因?yàn)楝F(xiàn)在的監(jiān)控，已經(jīng)不再是孤立的小系統(tǒng)，取而代之的是一個(gè)個(gè)的大型聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

一個(gè)新技術(shù)的普及會(huì)推動(dòng)一整條產(chǎn)業(yè)鏈的整合和發(fā)展，直至成熟，高清監(jiān)控是視頻監(jiān)控領(lǐng)域的生力軍，在普及高清的過程中，會(huì)有很多個(gè)難題急需解決，會(huì)有很多的障礙急需打破，會(huì)有很多的挑戰(zhàn)急需迎接，但是我們?nèi)匀宦N首以盼著它的發(fā)展壯大，因?yàn)槲覀兿嘈牛曨l監(jiān)控步入高清是行業(yè)發(fā)展的必然。

作者單位：天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司