透析高清视频监控系统的理想与现实之争

随着安防网络化时代的到来，视频监控发生了根本性的改变。从模拟到数字，从数字到网络，从网络到高清，循序渐进的推动着视频监控系统的变革。然而，现实中，高清监控真的已经大行其道，广为流行了吗?其实不然。

自近几年“高清”的概念在视频监控行业火热以来，越多来越多的厂商开始推出“高清”化的产品。然而，透过市场上品类繁多的“高清产品”背后，我们发现，视频监控的“高清化”应用并不很如意。有很多产品对“高清”的指标理解不一，表现效果也是千差万别。人们对“高清”概念理解的混乱，让高清监控从理想跨入现实增加了难度。

“高清”概念的混淆不一

目前，市场上出现了许多“高清”摄像机产品，许多厂商纷纷标榜自己的摄像机的清晰度很高，可以达到百万像素或是540线以上。乍一看，如此之多的产品实现了高清，应该是一件欢欣雀跃的事情，但仔细观察，顿时让人头脑混沌，对“高清”到底是什么反而拿捏不准。那么，何为“高清”呢?众多摄像机厂商宣称的“高清”和真正的视频监控“高清”到底是一回事吗?带着这样的疑问，我们开始了此次揭秘“高清”与“伪高清”的调查。

模拟与IP摄像机的“高清”区别

市场上很多厂商都说“高清”，其实是把模拟摄像机的高清晰度和IP摄像机的高分辨率混淆，他们的衡量标准并不一致。据松下电器(中国)有限公司系统解决方案营销公司市场策划课课长关口裕介绍，模拟“高清”实际上是高清晰度的简写，目前市场上普遍说高清模拟摄像机指的是540线水平清晰度的产品。松下推出的SD5代产品达到650线水平清晰度，在单CCD的摄像机产品中，已经达到了模拟摄像机的极限。

IP摄像机则不同，理论上来说它的清晰度上限没有限制，而衡量IP监控摄像机清晰度的标准和广播电视行业的标准一致，其中，标清分辨率为852×480;高清分辨率为1280×720;全高清分辨率为1920×1080。IP监控摄像机清晰度的标准就像我们拍的照片，高分辨率的照片图像放大后依然清楚，而低分辨率的照片放大后就很模糊。从表1中我们可以看到标清、准高清和高清各种形态不同分辨率所对应的像素数，对了解像素分辨率和像素数有很大的帮助。

百万像素并不等于高清

安讯士中国区大客户销售总监李自明告诉记者，百万像素就是高清，而且像素越高越好这是一个概念上的误区。真正的高清视频监控或者说高清IP摄像机是具备HDTV标识的，并且符合SMPTE(美国电影电视工程师协会)标准的IP摄像机。其中，高清IP摄像机的分辨率必须要达到1080i或者720p，并且在高分辨率下，16：9的显示模式下可以达到全帧速。

据了解，美国电影电视工程师协会(SMPTE)定义的两个HDTV标准是SMPTE296M和SMPTE274M。SMPTE296M(HDTV720P)定义的分辨率为1280×720像素，16：9格式的高保真色彩，15/30Hz顺序扫描频率，即每秒25-30帧，根据具体国家而定，还支持30/60Hz扫描频率，即每秒50/60帧。

SMPTE274M(HDTV1080)定义的分辨率是1920×1080像素，16：9格式的高保真色彩，使用25/30Hz和50/60Hz的交错或顺序扫描频率。符合SMPTE标准的摄像机即遵从HDTV质量，并应提供HDTV的所有分辨率、色彩保真度和帧速率优点。所以，单纯追求的高分辨率并非就能提供高品质的高清视频图像。

从表2可以看出，标准的高清更适合安防监控，所以高清化是视频监控的基础。目前，根据美国电影电视工程师协会(SMPTE)、国际电联(ITU)和我国国家广电的相关定义，真正的高清视频格式目前主要有三种：720P(1280×720分辨率，16：9宽屏显示，逐行扫描/60Hz);1080i(1920×1080分辨率，16：9宽屏显示，隔行扫描/60Hz);1080P(1920×1080分辨率，16：9宽屏显示，逐行扫描/60Hz)。其中，1080P是最高等级的高清视频清晰度标准。

高清监控需要“统一行动”

随着互联网的发展，网络化的普及，在监控领域中高清化越来越成为人们生活中不可或缺的一部分，而且趋势非常明显。高清监控因网络而生。没有网络监控的普及难以实现高清的图像存储和传输，网络也赋予高清监控系统鲜明的特征。

在视频会议领域，自2006年LifeSize推出业内第一款720P产品，到后来科达推出业内第一款1080P产品，高清早已获得应用，并已成为目前的主力市场。而在视频监控领域，受各种因素的影响，高清才刚刚起步，而网络化的到来正在推动这一进程。

虽然有很多企业都在宣传高清网络监控系统，但百万像素高清网络摄像机及其配套产品目前还是新兴产品，很多用户都不清楚高清到底是什么效果。这也难怪让用户在高清网络监控的应用上存有疑虑，如：高清网络摄像机会不会不稳定、成本会不会比模拟设备高很多、带宽投入是否要成倍增加、数据量增加存储怎么解决、高清怎么显示监看、有什么样的平台来集中管理等等。

前端高清摄像机的问题

在安防监控领域，高清晰度电视监控系统的实施应是一个系统工程，它涉及到前端摄像机能否给出如此高清的数字视频信号，以及后端监视器能否真正完整地显示该高清视频图像的问题。

中国传媒大学信息工程学院教授杨磊认为，目前在安防视频监控领域中使用很多所谓“百万像素”摄像机，是经由BNC端口输出的仍是现有模拟电视扫描参数的视频信号，并不能达到高清晰度电视规格的扫描行数和信号带宽，所以即使经过网络传输且还原后在高分辨率显示器上去显示，其原始像素数也不及高清晰度电视要求的200万像素，不能称之为真正意义上的高清监控摄像机。

飞越天地(北京)公司已推出了高达1600万像素(4872×3248)的高清摄像机。据了解，该高清摄像机在同一个界面里，可以同时监控宏观全局和放大独个局部，采用JPEG2000渐进传输和感兴趣区域传输，大大减少带宽。据杨磊教授估算，在同等示分辨率的情况下，一台这样的高清摄像机所固定监视的区域大致相当于40台普通清晰度摄像机(4CIF或D1图像质量)的监视区域。也就是说，若将其监视画面中任意约1/40的小区域放大到满屏显示时，其显示时的视在分辨率与一台普通清晰度摄像机输出满屏图像时的分辨率相当。它不仅提供了所需要的清晰度，而且大大减少摄像机的使用量。

传输、显示、存储是否高清

视频监控高清化，还需要考虑系统的传输、记录及显示部分。因为只有整个系统的各个环节都是“高清”的，才能彻底打通系统瓶颈，人们最终才能在监视器上看到高清晰的图像。

如果将D1分辨率的画面与最新超高清画面均以同样大小的屏幕面积来显示，那么后者显示的画面将会是多么的细腻。如此说来，当将高清晰度电视技术引入到安防视频监控领域时，那么在较大的监视范围内，不仅能看清整个视场内的所有人物，甚至连人物的面部特征等细节也可以清晰地显示了。

人们通常都不认为普通ADSL的上行带宽可以让高清视频发挥得淋漓尽致。但随着3G、Wi-Fi、专网等无线、有线宽带技术的成熟和应用使大流量数据的远程传送更加方便。而另一方面，IP摄像机厂商也在努力提升压缩率以降低码流。比如采用标准H.264MainProfile压缩算法的高清网络摄像机在相同码率下具有比MPEG-4倍增的画质，在同样的画面质量下，码率仅为MPEG-4的1/2，也就是说720P实时视频仅需2Mbps，1080P全实时视频仅需4Mbsp即可达到高清晰度广播级的图像画质。当然，低码流下能保证全实时的高清图像画质是M-JPEG和MPEG-4压缩方式无法比拟的。

在平安城市、金融联网监控等项目中通常采用自建光纤网络或局域网络实现1000M带宽网络。这种千兆带宽资源，在前端安装100路1080P百万像素全实时高清摄像机(即使按每路占用资源4Mbps计算)，占用总带宽资源不到50%;如果是采用720P传输，带宽还可以减少一半，所以千兆网是完全可以有效支持的。

高清只有在包含了前端、平台、存储、浏览、显示等各个环节时才有意义，因此拥有高清整体解决方案才是真正的高清提供商，而不仅仅是提供单纯的高清网络摄像机。

标准化网络架构还未形成

由Sony、AXIS、Bosch发起的ONVIF的目的就是推动网络摄像机的标准化和互操作性，目前已有66个参与成员。ONVIF规范描述了网络视频模型、接口、数据类型和数据交换方式，为网络视频发送设备与网络视频客户端的通讯定义了标准流程，通过使用这些接口，使得使用不同厂商的视频发送设备来组建一个统一的网络视频系统成为可能。

索尼(中国)有限公司视频安防市场部产品经理秦杰认为，由于视频监控系统的规模越来越大，多级系统、多站点、多区域非常普遍，同时同一系统里经常不同厂商的产品共存、新老产品共存，因此网络摄像机的标准化变得越来越重要。标准化的目的是使得不同厂商的产品能互联互通，这样客户才能真正享受到网络监控带来的灵活高效。

而HDcctv联盟提出了一个高清晰视频监控系统标准，该标准支持高清电视(HDTV)信号数字流无需打包就能进行传播。据HDcctv联盟执行主席透露，该标准的第一个版本已经提供给联盟成员，以促进不同厂商的高清电视摄像机、数字视频录像机和监视器之间的互操作性。新一代用于视频监控的HDTV设备使用的是广播级质量的高清晰数字视频，是由老式模拟系统改进而来。

CMOS技术的提升加速实现“高清”

感光器件是摄像机最为核心的部件。新的图像传感器技术，特别是CMOS图像传感器技术的不断提升，使摄像机的低照度性能大大提高。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。

在模拟摄像机以及标清网络摄像机中，最为广泛使用的是CCD。CCD的特点是灵敏度高，但响应速度较低，不适用于高清监控摄像机采用的高分辨率逐行扫描方式，因此高清监控摄像机普遍采用CMOS敏感元件。

据安讯士中国区大客户销售总监李自明介绍，图像处理芯片能力的不断提升，会在噪点消除、宽动态、高分辨率图像获取和处理、高清电视视频、视频存储、智能视频、视频流自适应能力等各个方面给IP摄像机的发展带来新的促进。索尼(中国)有限公司视频安防市场部产品经理秦杰认为，对于相同尺寸的敏感元件，像素越高，意味着每个像素的进光量越少，因此目前高清监控摄像机的突出问题是清晰度提高，灵敏度降低。

TI与美光科技有限公司旗下的Aptina成像部门进行合作，共同开发高清晰度IP网络摄像机参考设计。这种参考设计结合了TI的DaVinci数字媒体处理器与Aptina的500万像素高清晰度成像传感器，能够获得高清晰度IP摄像机解决方案，用到的电子器件成本“不到40美元”。

上海富瀚微电子正式发布H.264高清网络摄像机和视频服务器解决方案，推出的高清视频会议摄像机支持1920x1080每秒25帧的实时编码，采用270万有效像素的高品质CMOS传感器，码率2M～8Mbps范围内可调;高清枪式网络摄像机采用高性能H.264视频编码ASIC芯片，支持1920x1080每秒25帧的实时编码;1/2.5′CMOS传感器。

CMOS传感器在摄像机中通过DSP或ASIC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。目前致力于CMOS研究的厂商已经研发出720P与1080P专用的CMOS器件，其灵敏度性能已经与CCD接近。

请以平常心看待“高清”

不同的行业、不同的场合对图像清晰度的要求不同，所以在具体的应用中，要充分考虑到需求，针对性的做出视频监控系统的架构。并不是所有的监控系统都需要高清，在很多项目中还是需要模拟的监控，比如小区监控、便利店等对监控要求不高的场所。

四川艾普视达数码科技有限公司范清华则认为，目前，城市治安监控、交通、机场、金融等行业的用户，对高清视频图像有着迫切的需求，而建设投资成本用户是有心理准备的，用户担心的不是资金问题，而是厂商提供的高清系统能否达到用户的期望要求。

目前，数字高清网络摄像机，它的价格一直居高不下，普遍高于千元。虽说价格比较昂贵，但随着CMOS传感器技术的普及及不断提升，相信高清摄像机的价格也将逐渐平民化。对于一些需要高清效果，但又资金紧张的项目，也将随着高清价格的不断下探而实现。所以在对待高清的问题上，不要盲目追捧，也不要一味打压。技术的革新，市场的进步，都会经过阵痛方能见到喜悦。

我们希望，在不久的将来，视频监控高清化在理想与现实之间，没有落差，只有惊喜。