IP视频监控系统设计要点以及考量因素

　　问答专家：郑小龙 (德州仪器半导体技术（上海）有限公司DSP业务发展经理)
　　　　　　　张海峰 (北京汉邦高科数字技术有限公司技术总监)

　　Q1:解码器的作用是不是对应成套使用，也就是前端使用编码器，经过电脑网络传输后，在后端使用解码器解码出监控画面？市场上有无此类功能的产品？

　　A1:(张海峰)由于目前在视频标准和联网协议上没有统一的标准，因此你提到的这种方式编解码器必须配套使用，现在有类似的产品销售。现在主流的应用方式是前端使用视频服务器或者IP摄像机，监控中心采用电脑安装解码卡的方式，解码输出与监视器数量匹配就可以，这样在大规模系统中可以避免中心安装大量解码器的尴尬。

　　Q2:IP摄像头可以利用现有的IP网络吗？还是需要安全技术专用的基础局端。

　　A2:(郑小龙)一般而言，IP摄像头可以在现有的IP网络上使用，但需要注意是专用网络还是公共网络。专用网络往往有较大带宽，因此有可能流畅地传输720P的高清视频流，如基于DM355的IP摄像头解决方案在高带宽（3M-6M）时有极其优越的品质，而在低带宽（1 M-2 M）下也能保持较为稳定的画质，并且可以把延时控制得很小。而在公共网络上，有可能由于受带宽的影响而传输性能有所降低，但应该还是可以使用。公网上的应用总的来说需要综合考虑事实施安全保密手段，通常是要在基础局端措施。

　　Q3:请问专家，通过什么样的技术和方式，实现大规格视频监控的集中管理、传输及分发，并保证其画面的流畅、实时性？

　　A3:(张海峰)这个问题是非常复杂的，涉及大规模视频传输、网络管理、中心视频转发等方面的技术。通常一个大规模的网络视频集中管理系统由前端设备（DVR,DVS或IP摄像机）、网络系统和中心管理系统组成。其中前端设备采集压缩视频，决定了视频的图像质量；保障高质量的网络视频监控系统采用的网络起着决定性作用，没有足够的网络带宽和服务质量无法保障中心能够收到流畅实时的画面；管理中心通常由管理服务器、认证服务器、存储服务器、流媒体服务器和报警服务器组成，安装一套网络视频集中管理软件。其中的流媒体服务器就是提供高质量的视频转发服务的。

　　Q4:有没有ip camera具体的应用实例？ 总部在中国，然后需要设置三台cameras同时实时监视印度，西班牙，美国三个工厂内某个机器的运行状况，不知这个的可行性如何？视频的解析度如何，延迟和失真会不会很高？大概建这么一个三个点的视频监视网络成本到底有多高？有没有已经实施的具体的项目 可以提供参考？

　　A4:(张海峰)这种应用模式已经很成熟，在总部安装一套管理软件，在监控点安装IP摄像机就可以了，有关价格和具体实施案例可以与提供相关产品的厂家咨询。

　　与图像质量重要的是两个方面：

　　1.网络带宽决定了监控的图像质量，如果希望得到高清晰的监控图像应该选用D1分辨率的产品，但是对网络要求比较高。如果网络带宽过窄、网络带宽不稳定或者传输误码率高将会直接影响监控的质量。因此采用公网很难达到高质量的监控。

　　2.根据监控点的环境光线选择合适摄像参数的产品，光线环境差就要选择低照度、动态范围大的产品当然产品采用的压缩标准也很重要，选择MPEG-4或者H.264的产品需要更小的带宽，安装位置和现场光线同样很重要。

　　Q5:现在第三方监控摄像头的图像质量是个问题，图像质量不高什么都白搭。

　　A5:(张海峰)您说得非常对，摄像头图像质量不好系统其他部分再采用什么样的好产品和技术都没有任何价值。在设计监控系统的时候根据现场环境、光线条件、安装位置等因素选择合适的摄像头非常重要。

　　(郑小龙)在现在的技术条件下，IP 网络摄像头已经可以做到高清一体化，例如TI刚发布的基于DM355单片系统的参考系统。该系统以Aptina(即美光公司)五百万像素CMOS传感器为视频前端，在低光度环境下2x2面元显示合并以一百三十万像素的效果表现出极佳的性能。核心处理为集成有ARM9、高速协处理器和视频前端子系统的DM355芯片。这是一个基于Linux 的完整 IP 网络摄像头应用， 支持双媒体流能力，即MPEG4实时720P编码的同时，还可以有MPEG4或MJPEG实时CIF编码流存在，并且有G.711语音。视频前端子系统与CMOS传感器无缝连接，并能实现自动白平衡与自动曝光功能。其整体性能可以与两个模拟CCD的D1比拟而成本只有一半。

　　Q6:视频监控系统与当地公安局或派出所进行联网，需要什么设备？要自己铺光纤到公安局吗？安装完以后，有情况的话，公安局是不是会出警，以后每月是不是还要给公安局交费？

　　A6:各地公安网络结构各异，目前还没有一个统一联入方式，同时联网的标准正在制定中，即使网络通了使用上也存在技术障碍。

　　(张海峰)联入通常不需要自己建设网络，未来的综合治安监控由政府建设主干网络，各单位的监控系统只要符合要求就可以采用公网或专网的方式并入主干网即可。

　　具体的联入方法和联入要求应该与本地公安部门联系确定，哪些系统应该联入公安网络、联入是否收费、具体的管理运营模式由本地公安部门分步实施，全国没有统一的实施时间表。

　　Q7:我们知道，图像的质量除了和摄像头的质量有关，还和带宽有关。那么，在现有的条件下，在有限的带宽下，有哪些方法可以使图像高质量流畅的传输呢？ 这些方法对成本的影响又是怎样的？

　　A7:(张海峰)在带宽一定下，选择具有优良压缩算法的产品是最重要的，不同产品的压缩效果是有差异的，即使是同样的算法、使用同样的芯片不同的产品都有差异。因此要对不同产品压缩效果进行一个对比，最好的办法是采用一个视频源，用视频分配器将信号分到不同的产品，保证各个产品压缩同样的录像保存到硬盘，调整到一样的压缩文件大小后对比一下图像质量。当然如果可能也可以把视频帧率降低一些，18-22帧看起来就基本连续了。

[page]

　　(郑小龙)张总在这里已经作了很好的说明，再这里我谈一下对图像质量和实行性需求的一点看法。其实在现有的技术手段条件下，已经可以实现MPEG4格式下实时实现720P分辨率，而且成本并不高。

　　如果能有6M的带宽，可以得到高质量的流畅效果。如果带宽降低，那么在保证特别是保证高质量720P分辨率的前提下，对实行性就要需要有所折衷；否则，可以确保实时性，但画质不可避免会有所下降。从视频监控的实用性角度来看，往往清晰的图像更重要。当然，支持H.264格式下实时实现720P分辨率的技术和解决方案将更有效解决这种困扰。

　　Q8:请教几位专家，无线网络视频监控目前用的多么？效果怎么样？实施起来困难吗？

　　A8:(张海峰)无线监控主要有两种情况，一种是固定监控点，主要采用微波的方式传输视频，这种主要应用在无法布线地域环境开阔的场合；另外一种是移动监控点，比如车辆的实时监控，这种应用方式核心问题是无线网络，如果有足够带宽的无线网就没有问题，也可以使用CDMA类似的公网，现在有合并多条CDMA线路传输的应用模式，未来3G的普及会对无线监控打下良好的基础。无线网络目前应用还不多，主要是无线网络使用的限制、带宽问题和费用问题。无线网络主要的问题是存在一些影响网络传输的因素，比如天气对微波网络就影响很大。

　　(郑小龙)感谢汉邦的张总对无线视频监控的精彩概述，这里我加一点补充。无线网络监控的应用前景是非常广阔，而且实现起来并不困难。在已有基于IP的视频监控网络中，有一些终端DVS或IP摄像机已有WiFi接口，就可以接入无线路由器，这样的应用带宽是由保障的，可以很好地支持几兆的数据率，不仅满足实时D1压缩，而起能够达到实时720P压缩。当然WiFi在距离上还有局限性，那么对于大范围的无线应用可以采用类似无线网状网覆盖系统以作为WiFi技术的延伸。目前有代表性的Mesh系统有别于传统的单跳无线局域网络的新型无线网络技术，其各个无线设备节点都可以发送和接收信号，也可与一个或者多个对等节点进行直接通信，并且可提供高带宽，因此无线视频监控网络构建灵活而方便。当然还有其它一些可考虑的无线网络覆盖手段，特别是3G的普及，及至未来4G的兴起。对于视频监控而言，带宽和延时是两个重要的衡量因素，而其终极目标应该是实时无缝监控的实现。

　　Q9:国家在视频监控系统方面有何相关标准？想了解这方面的问题，请专家解答~

　　A9:(张海峰)视频监控行业是一个特种行业，已经制定了众多的国家标准和行业标准，而安防监控视频监控目前是一个新兴行业，发展速度非常快，国家标准制定相对比较滞后，目前相关的标准为：

　　国家标准：视频安防监控数字录像设备 GB20815-2006

　　行业标准：视频安防监控系统技术要求 GA/T 367-2001

　　现在有很多相关标准在制定中，将会陆续发布实施。

　　Q10:数字监控器目前的价位如何?有可能是给出个范围好吗?

　　A10:(张海峰)这个确实没有办法回答了，产品和应用差异很大，可以把自己的具体需求告知相关公司进行咨询。举个例子：如果安装四个摄像头，除了购买摄像头以外，购买一个四路的DVR加硬盘需要2000元左右，当然还要购买线材。

　　(郑小龙)以往讨论数字监控器基本不包含摄像机，而现在一个高清 IP 网络摄像头成可以达到150 美元，其中除镜头外，还包含五百万像素CMOS传感器、720P分辨率的MPEG4编码器还有以太网络接口，另外还可以扩展存储器卡，还有可以支持无线以太网(WiFi)或以太网供电(POE)。对于地端的DVR也有机会在100美金内实现四路CIF分辨率的MPEG4压缩编码功能。当然对于高中端产品价位还不会降低得很快，但其性高却非常显著。

　　Q11:汉邦的专家能否点评一下TI、NXP、ADI、海思等公司的芯片方案？你们应该做过些评估吧？

　　A11:(张海峰)选择芯片方案是一个十分困难的事情，考虑的因素很多，而且有一些不确定因素存在；同时也是一个十分重要的事情，选择错误会导致研发工作的反复。首先要确定做什么产品，那个芯片更适合产品的设计需求，从功能、外围接口、成本等各个方面对比；其次要看自己研发队伍的技术背景和以前的技术积累，每个系统完全从头开始工作量都很大；最后要从未来发展角度评估，分析一下每个公司的产品线以及发展计划，是否能支撑自己产品技术的发展。

　　从技术角度来说：TI 的平台芯片型号比较多，开发不同产品选择余地比较大，适应不同型号的DSP技术投入相对也比较大；NXP和ADI平台芯片选择余地较少，但是完成特定产品应用的开发比较方便；相比TI DSP处理能力较弱，NXP在视频处理方面有很多独到之处；海思为ASIC方案，没有算法基础的研发队伍比较适合采用，采用芯片本身的压缩算法可以大大减少产品研发进度，芯片功耗也很低。