高清，顧名思義是指高清晰度，英文縮寫是HD（HighDefinition）。清晰度的分辨率有很多種，而目前安防行業(yè)內(nèi)所說的高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)主要指分辨率為720P與1080P兩種格式的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，其畫面寬高比定義為16:9。720P即是1280*720分辨率，而1080P則是1920*1080，其中后綴“P”代表的是逐行掃描。對(duì)于移動(dòng)目標(biāo)的圖像采集，相對(duì)隔行掃描，逐行掃描可以獲得更好的動(dòng)態(tài)圖像，不會(huì)產(chǎn)生拖尾，因此對(duì)安防監(jiān)控應(yīng)用來說逐行掃描更加適合。從下圖可以看出高清圖像和傳統(tǒng)的標(biāo)清圖像的區(qū)別。
一、高清定義
相對(duì)于傳統(tǒng)的4:3圖像比例，高清圖像的16:9格式更適合安防監(jiān)控的應(yīng)用。監(jiān)控場(chǎng)景往往是需要對(duì)大范圍橫向區(qū)域進(jìn)行監(jiān)看，比如高速公路收費(fèi)站、鐵路沿線、體育場(chǎng)館出入檢票口等，這些場(chǎng)所的特點(diǎn)都是以橫向排列的方式出現(xiàn)在畫面中，而畫面頂部的天空和底部的路面往往是我們不關(guān)心的內(nèi)容。所以16:9的畫面可以去除這些不重要的區(qū)域，而增大我們關(guān)心的監(jiān)控目標(biāo)的面積。以往要用好幾支模擬攝像機(jī)橫向排列才能監(jiān)控的區(qū)域現(xiàn)在只要一只高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)就可以覆蓋，不僅提高了清晰度，也節(jié)省了成本。索尼作為高清監(jiān)控的領(lǐng)導(dǎo)者，在今年將會(huì)推出全線高清產(chǎn)品，包括720P高清和1080P全高清。產(chǎn)品形態(tài)涵蓋槍機(jī)、紅外槍機(jī)、半球、紅外防暴半球、室內(nèi)/室外快球等。
二、高品質(zhì)圖像
圖像品質(zhì)是監(jiān)控最基本也是最重要的要求，離開了圖像品質(zhì)這一點(diǎn)再談其他的功能特性都是舍本逐末。監(jiān)控場(chǎng)景千差萬別，這就要求監(jiān)控?cái)z像機(jī)能適應(yīng)各種場(chǎng)景的復(fù)雜光線，獲得出色的圖像品質(zhì)。圖像品質(zhì)包含的內(nèi)容非常多，主要有以下幾點(diǎn)：
1）色彩還原。攝像機(jī)是否能真實(shí)還原實(shí)際場(chǎng)景的圖像顏色，白平衡是否準(zhǔn)確，是否存在偏暖或偏冷；
2）動(dòng)態(tài)效果。移動(dòng)物體邊緣是否清晰，是否有拖尾；
3）低照度表現(xiàn)。在低光環(huán)境下攝像機(jī)能否獲得明亮的圖像，靈敏度是否出色；
4）寬動(dòng)態(tài)。在光線明暗對(duì)比強(qiáng)烈的場(chǎng)景中攝像機(jī)能否兼顧亮區(qū)和暗區(qū)，動(dòng)態(tài)范圍是否足夠大；
5）對(duì)焦準(zhǔn)確性。攝像機(jī)能否在各種光照條件下精確對(duì)焦，不出現(xiàn)失焦或?qū)躬q豫反復(fù)的情況。
沒有先進(jìn)的技術(shù)作保障，要實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的圖像效果是不可能的，而索尼正是具備深厚研發(fā)實(shí)力的企業(yè)，這保證了高品質(zhì)的圖像效果。索尼是業(yè)內(nèi)唯一能同時(shí)提供監(jiān)控?cái)z像機(jī)各個(gè)主要部件的廠商，包括感光器件CCD/CMOS、圖像處理芯片DSP、攝像機(jī)模塊、及成品攝像機(jī)，形成了完整的產(chǎn)品線。同時(shí)索尼在日本和中國都設(shè)有研發(fā)中心，實(shí)現(xiàn)了世界最新的技術(shù)與中國實(shí)際需求同步。
感光器件是攝像機(jī)最為核心的部件，在模擬攝像機(jī)以及標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，最為廣泛使用的是CCD，而CCD長(zhǎng)期以來都在市場(chǎng)上有著很好的表現(xiàn)，出貨量遙遙領(lǐng)先。進(jìn)入高清監(jiān)控時(shí)代以后，CMOS逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。CCD的特點(diǎn)是靈敏度高，但響應(yīng)速度較低，不適用于高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)采用的高分辨率逐行掃描方式，因此高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)普遍采用CMOS感光器件。
對(duì)于相同尺寸的感光器件，像素越高，意味著每個(gè)像素的進(jìn)光量越少，因此目前高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)的突出問題是清晰度提高，靈敏度降低。幸運(yùn)的是，目前已經(jīng)研發(fā)出720P與1080P專用的CMOS器件，其靈敏度性能已經(jīng)與CCD接近。
在推出的高清產(chǎn)品中，為了提升圖像效果，包括靈敏度和寬動(dòng)態(tài)，特別開發(fā)了一項(xiàng)新的功能——View-DR。這個(gè)功能實(shí)際上包含了三項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)：針對(duì)安防監(jiān)控研發(fā)的專業(yè)高靈敏度ExmorCMOS、多次曝光寬動(dòng)態(tài)技術(shù)、可視性增強(qiáng)（VE）技術(shù)。一般來說寬動(dòng)態(tài)打開后靈敏度是會(huì)降低的，但通過開啟這個(gè)功能，不僅寬動(dòng)態(tài)范圍超過120dB，達(dá)到超寬動(dòng)態(tài)的驚人效果，而且相比傳統(tǒng)寬動(dòng)態(tài)靈敏度提升了2倍，同時(shí)對(duì)比度也增加4倍，使圖像效果在低光和明暗對(duì)比強(qiáng)烈的環(huán)境中得到極大增強(qiáng)和改善。
在高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)噪點(diǎn)控制方面，索尼也有獨(dú)特的技術(shù)，即超級(jí)動(dòng)態(tài)降噪技術(shù)（XDNR）。傳統(tǒng)的降噪技術(shù)往往在噪點(diǎn)控制和移動(dòng)物體拖尾兩方面難以兼顧，噪點(diǎn)降低了但移動(dòng)物體就會(huì)有拖尾，而移動(dòng)物體邊緣清晰了那噪點(diǎn)就會(huì)增加。高清攝像機(jī)的超級(jí)動(dòng)態(tài)降噪技術(shù)正是平衡了這兩者的關(guān)系，在降低噪點(diǎn)的同時(shí)也能保證移動(dòng)物體的邊緣清晰不拖尾（如下圖所示）。這對(duì)于安防監(jiān)控來說是非常關(guān)鍵的，因?yàn)榘卜乐饕褪顷P(guān)注移動(dòng)物體如人、車等。
三、高效網(wǎng)絡(luò)傳輸
網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅軐?duì)于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)特別是高清機(jī)型來說是非常重要的。因?yàn)楦咔鍞z像機(jī)比普通標(biāo)清攝像機(jī)發(fā)送的圖像分辨率更大、信息更多，客觀上對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。很多方面的問題諸如最大分辨率對(duì)帶寬的影響、有幾種編碼方式、有幾種碼流可選、是否實(shí)時(shí)、是否支持無線網(wǎng)絡(luò)等等都需要考慮。
目前主流的壓縮格式有三種，分別是JPEG、MPEG-4、H.264。JPEG是單幀圖片的壓縮，單張圖片的效果最佳，但占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源較大；MPEG-4和H.264是幀與幀之間的連續(xù)壓縮，這是指如果監(jiān)控的目標(biāo)圖像沒有變化或變化不大時(shí)，攝像機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)非常小，這樣就能避免重復(fù)傳輸占用帶寬。其中目前最流行的壓縮格式H.264的壓縮效率最高。這三種壓縮方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能簡(jiǎn)單地說哪種更好，只能根據(jù)用戶實(shí)際使用的需求來選擇。H.264雖然壓縮效率最高，但其對(duì)后端服務(wù)器和管理軟件的解碼能力和資源耗費(fèi)也最大；JPEG雖然占用帶寬最高，但作為存儲(chǔ)格式的圖像品質(zhì)是最好的，對(duì)于后期調(diào)查取證來說能得到最清晰的圖像；MPEG-4格式通用性最強(qiáng)，各個(gè)品牌和型號(hào)對(duì)其支持最好，同時(shí)對(duì)后端軟件系統(tǒng)解碼資源的占用也相對(duì)較低。所以這三種編碼方式各有所長(zhǎng)，要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來選擇。
另外，輸出碼流是否穩(wěn)定也成為影響網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹匾蛩?。如果碼流不穩(wěn)，造成占用帶寬突然增大會(huì)造成哪些問題呢？最主要有三個(gè)方面的問題：圖像出現(xiàn)丟幀，遺漏重要圖像信息；網(wǎng)絡(luò)阻塞引起癱瘓；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和存儲(chǔ)資源在設(shè)計(jì)時(shí)不得不考慮更多冗余造成浪費(fèi)。索尼高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)特別考慮到了這個(gè)方面，可以使碼流控制在持續(xù)穩(wěn)定的水平。下圖是索尼與市場(chǎng)同類產(chǎn)品的碼流對(duì)比，從上部的波形圖可以看出左邊的波形變化是比較大的，而右邊索尼機(jī)型的波形相對(duì)穩(wěn)定在中心直線區(qū)域內(nèi)，而從下部的柱形圖可以看出，在監(jiān)控場(chǎng)景發(fā)生重大變化時(shí)，索尼碼流（綠柱）基本持平，而其他某品牌機(jī)型碼流則變化達(dá)到了16倍。
這個(gè)變化非常大，極容易引起網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)、圖像丟幀。
四、兼容性和標(biāo)準(zhǔn)化
在整個(gè)安防系統(tǒng)中，監(jiān)控只是其中的一部分，還有眾多其他的子系統(tǒng)構(gòu)成了完整的安防系統(tǒng)，如門禁、入侵探測(cè)、資產(chǎn)跟蹤、信息安全、訪客管理、消防報(bào)警等等，系統(tǒng)眾多，品牌更是層出不窮。要使整個(gè)系統(tǒng)順利協(xié)調(diào)工作，就要求產(chǎn)品必須要有良好的兼容性和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)。
網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在接口方面有著良好的兼容性，并且采用標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格。比如下圖中索尼高清槍式攝像機(jī)的接口非常豐富，這對(duì)于整合到標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中正常工作是非常重要的。
兼容性的另一方面也體現(xiàn)在軟件管理平臺(tái)對(duì)于不同品牌、不同型號(hào)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的支持上。很多品牌的管理平臺(tái)只支持本品牌的攝像機(jī)，而不支持其他品牌的機(jī)器。為了解決以上這些兼容性問題，索尼和安迅士、博世共同發(fā)起建立一個(gè)名叫ONVIF的標(biāo)準(zhǔn)。其目的就是推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性，截至2009年9月底已有103個(gè)參與成員。ONVIF規(guī)范描述了網(wǎng)絡(luò)視頻模型、接口、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)交換方式，為網(wǎng)絡(luò)視頻發(fā)送設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)視頻客戶端的通訊定義了標(biāo)準(zhǔn)流程，通過使用這些接口，使得使用不同廠商的視頻發(fā)送設(shè)備來組建一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)成為可能。而這一重要的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)架構(gòu)正在高清攝像機(jī)上開始推廣和發(fā)展，未來的高清攝像機(jī)必然也會(huì)以此標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行開發(fā)和生產(chǎn)。
此外，為了滿足不同項(xiàng)目特定的需求，廣泛開展與第三方軟件開發(fā)公司的合作，即ISV合作伙伴計(jì)劃。通過把網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的SDK開發(fā)包開放給這些軟件系統(tǒng)公司，產(chǎn)品能靈活整合到各個(gè)不同的平臺(tái)軟件中，即使用戶的需求千差萬別，也能針對(duì)不同的需求開發(fā)不同功能以滿足實(shí)際應(yīng)用。下圖是與索尼有合作伙伴關(guān)系的主要公司。
五、安全性與穩(wěn)定性
由于安防監(jiān)控對(duì)保密的特殊要求，數(shù)據(jù)安全已越來越被用戶重視了。如果沒有可靠的數(shù)據(jù)安全技術(shù)做保障，那作為高度機(jī)密的監(jiān)控錄像就有可能被篡改或者刪除。針對(duì)這個(gè)需求，企業(yè)還特別開發(fā)了一系列保障數(shù)據(jù)安全的技術(shù)，比如802.11x安全認(rèn)證功能、多級(jí)用戶管理體系、IP地址過濾功能、本地存儲(chǔ)功能等等，這些功能的綜合使用能確保攝像機(jī)采集的圖像能安全地傳輸?shù)胶蠖瞬⒋鎯?chǔ)及回放。
攝像機(jī)的穩(wěn)定性和耐用性也是必須要考慮的因素。因?yàn)楸O(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝的環(huán)境非常復(fù)雜，各種惡劣環(huán)境都有可能遇到。如果攝像機(jī)本身適應(yīng)環(huán)境的能力不強(qiáng)，那安裝到惡劣環(huán)境中就非常容易出故障而不能工作。索尼產(chǎn)品定位于專業(yè)級(jí)應(yīng)用，設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)充分考慮各種使用條件，從而能在各種應(yīng)用場(chǎng)所正常工作。比如室外機(jī)型都滿足防塵防水的IP66標(biāo)準(zhǔn)；一般工作溫度都在-40～50度，適應(yīng)極端溫度環(huán)境；帶有防破壞的堅(jiān)固性外殼，甚至透明罩部分都能承受750公斤的撞擊力；標(biāo)配內(nèi)置多個(gè)散熱風(fēng)扇和加熱器，在不同溫度下自動(dòng)開啟工作，等等。種種這些設(shè)計(jì)使索尼產(chǎn)品在市場(chǎng)上獲得了良好的口碑。
結(jié)語
網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控正以成熟的技術(shù)和合理的價(jià)格逐漸進(jìn)入增長(zhǎng)期和普及階段，已經(jīng)被越來越多的用戶所接受，目前也出現(xiàn)了不少成功應(yīng)用的案例。
2011/3/24/8:25來源：慧聰安防網(wǎng)作者：索尼中國專業(yè)系統(tǒng)集團(tuán) 文軍
