模擬產品與數字化的高清產品相比,存在著許多設計上的缺陷,使得它在目前的技術架構上很難在分辨率、幀率等方面有大的提高。拿清晰度來說,現(xiàn)有的CCTV模擬監(jiān)控系統(tǒng),攝像機采集垂直分辨率,PAL制式下625掃描線,現(xiàn)有的超高清產品所達到的540、600線基本已到模擬系統(tǒng)的極限。而網絡攝像機還沒有上限(百萬像素網絡攝像機可以輕松看到1000線以上)。所以目前市場上用于監(jiān)控的高清攝像機均是網絡攝像機。
高清網絡攝像機是指能按大于12FPS 連續(xù)采集最大分辨率大于720P(1280*720),甚至達到或超過1080P(分辨率1920*1080)的網絡攝像機。滿足上面高清定義中720P標準時,可被理解為百萬像素級別,因此我們也稱高清網絡攝像機為百萬像素網絡攝像機,百萬像素網絡攝像機較傳統(tǒng)模擬攝像機、普通網絡攝像機具如下優(yōu)勢:
采用百萬像素傳感器,能獲得更多的視頻信息,一般可達1280×1024、1392×1024、1628×1236甚至2048×1536的分辨率;
采用百萬像素鏡頭,在同樣的環(huán)境中測試普通鏡頭與百萬像素鏡頭,百萬像素鏡頭可以更好地配合百萬像素傳感器,獲取到更清晰的圖像。
圖象顯示質量更高,能夠更好地捕捉細節(jié);
逐行掃描CCD/COMS動態(tài)畫面表現(xiàn)更流暢;
可支持HDTV的寬屏輸出模式(16:9);
覆蓋面更廣,相同監(jiān)視區(qū)域可以替代原有的多個固定點攝像機和一個全方位攝像機。
攝像機的清晰度取決于傳感器性能,CCD與CMOS兩種感光元件相比,CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪點控制、高質量圖像輸出、動態(tài)影像表現(xiàn)方面都要優(yōu)于COMS,所以模擬攝像機與標清網絡攝像機大多選擇CCD作為感光元件。但CCD的響應速度較低,不適用于高清監(jiān)控攝像機采用的高分辨率逐行掃描方式,因此高清網絡攝像機普遍采用CMOS感光元件。
圖像壓縮格式直接決定了對傳輸網絡、錄像存儲、后端處理的要求,也很大程度影響著圖像品質。目前在高清網絡攝像機中被廣泛采用的圖像壓縮技術有JPEG/MPEG-4/H.264三種方式,每種壓縮方式有不同的特點。如JPEG能獲得最高的單幅畫面質量,且對攝像機本身的處理平臺要求也較低,但對連續(xù)圖像壓縮占用帶寬最大;H.264可以獲得最高的壓縮比,但對攝像機本身處理平臺要求也最高。為適應各種不同的應用需求和網絡環(huán)境,比較高端的高清網絡攝像機都同時具備這三種編碼能力及雙碼流、多碼流功能。
五、高清監(jiān)控面臨的問題
高清網絡攝像機使圖像清晰度有了質的飛躍,但是也給高清監(jiān)控系統(tǒng)帶來了一系列現(xiàn)實的問題:
網絡帶寬緊張:分辨率越大、清晰度超高,意味著在進行數據傳輸的時候碼流也會增大,增加網絡帶寬壓力。
存儲空間龐大:數據流量的翻倍,增大了錄像容量,給網絡存儲帶來壓力。
對中心控制、管理軟件和硬件性能的要求成倍增長;
對于記錄視頻圖像的管理和事后分析的工作量也將成倍增長;
投資成本高昂。
因此,在追求高畫質的同時,我們也要為客戶考慮解決以上問題。
六、高清監(jiān)控按需應用
上述高清監(jiān)控面臨的技術挑戰(zhàn)可以通過應用來解決。根據目前的現(xiàn)狀,用戶不應該盲目追求高清。如果所有前端監(jiān)控點都使用高清網絡攝像機,且全部采用實時高清傳輸的話,對后端的存儲和傳輸會造成很大壓力,并造成成本和效率的浪費。所以,應根據用戶的需求設計適合的解決方案,比如在高危場所設計安裝高清百萬像素網絡攝像機,正常情況下只采用普通分辨率(CIF、D1)來傳輸實時視頻圖像,而在報警條件發(fā)生時以高像素的JPEG形式傳輸高分辨率的圖像,以便于事后放大觀看,掌控細節(jié)。這樣就可以大大緩解網絡壓力、存儲壓力、降低投資成本等。
目前市面上出現(xiàn)了三碼流高清網絡攝像機,支持JPEG/MPEG-4/H.264三種不同的視頻壓縮格式,可以根據客戶實際情況設置這三種碼流。比如:將較低碼流的H.264視頻壓縮格式的D1圖像傳向遠端給客戶進行實時的監(jiān)看,同時將百萬像素的H.264視頻壓縮格式實時圖像傳入存儲服務器進行錄像,另外還可以在報警的時候傳輸百萬像素的JPEG圖像,便于事后進行放大確認,尋找可疑對象等。
總之,我們要遵循以下原則:在平時傳輸占用帶寬較小的實時圖像,而在關鍵時候傳輸圖像效果好的高清圖像。
七、結束語
高清監(jiān)控應用的時代,正在向我們撲面而來!開放、標準是推動高清發(fā)展的催化劑。全高清監(jiān)控應用的普及還有很長一段路要走。聯(lián)特微將在年底推出自己的200萬像素的網絡攝像機,走進高清時代。