視頻監(jiān)控最新系統(tǒng)功能介紹

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)在模擬世界中已經(jīng)被冷落數(shù)十年了。但新技術(shù)正在催生一些令人驚奇的新型系統(tǒng)。正如今天的大多數(shù)其它視頻設(shè)備一樣，其發(fā)展方向是基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)、數(shù)字、無(wú)線以及帶智能軟件的無(wú)人監(jiān)控系統(tǒng)，并能充分發(fā)揮這些技術(shù)改進(jìn)帶來(lái)的所有好處。今天的最新系統(tǒng)包含許多新的功能：

　　單色到彩色：雖然脫離黑白世界并不是真正的新趨勢(shì)，但這種情況仍在繼續(xù)。事實(shí)上，今天的大多數(shù)監(jiān)控設(shè)備是彩色的。

　　模擬到數(shù)字：雖然80%以上的監(jiān)控?cái)z像機(jī)是較老的模擬設(shè)備，但大多數(shù)新安裝的設(shè)備都是數(shù)字設(shè)備。

　　更高分辨率：隨著數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的興起，分辨率已經(jīng)從標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)電視標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到包括720和1080高清晰度(HD)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的多種視頻格式。

　　IP攝像機(jī)：大多數(shù)新型的高清攝像機(jī)也是IP攝像機(jī)，這些攝像機(jī)可以將信號(hào)數(shù)字化，用TCP/IP對(duì)數(shù)據(jù)打包，然后在以太網(wǎng)鏈路上發(fā)送最終生成的數(shù)據(jù)。

　　新的壓縮方法：數(shù)字?jǐn)z像機(jī)可以針對(duì)高清視頻產(chǎn)生超高數(shù)據(jù)速率。不過(guò)，新的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)不僅極大地降低了傳輸數(shù)據(jù)速率，而且充分提高了存儲(chǔ)能力。運(yùn)動(dòng)JPEG、MPEG-4和H.264是最常用的壓縮方法。

　　無(wú)線連接：在大多數(shù)系統(tǒng)中，從攝像機(jī)到監(jiān)控中心的鏈路仍使用同軸電纜。但一些新系統(tǒng)使用以太局域網(wǎng)(LAN)或?qū)ｉT(mén)安裝的新型CAT5/6 LAN。在一些高端系統(tǒng)中甚至使用了光纖。但出于對(duì)便利性和低成本的考慮，無(wú)線連接已經(jīng)成為許多新系統(tǒng)或現(xiàn)有有線系統(tǒng)擴(kuò)容的首選鏈路。

　　磁盤(pán)存儲(chǔ)：視頻存檔已經(jīng)從VHS VCR發(fā)展到硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。DVR和專(zhuān)用服務(wù)器可以按指定時(shí)段存儲(chǔ)壓縮視頻。大型系統(tǒng)甚至使用2Tb容量的磁盤(pán)陣列。

　　視頻分析技術(shù)：隨著高清數(shù)字視頻的普及，計(jì)算機(jī)或FPGA可以用來(lái)分析捕獲的場(chǎng)景，從而實(shí)現(xiàn)智能化。視頻分析技術(shù)使用人工智能算法和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)、識(shí)別物體甚至人臉。大多數(shù)專(zhuān)家一致認(rèn)為，處理數(shù)量不斷增長(zhǎng)的視頻的唯一方法是利用智能視頻分析技術(shù)部分或完全代替人工對(duì)捕獲視頻的分析。

　　攝像機(jī)

　　目前有兩種基本的攝像機(jī)類(lèi)型：模擬和數(shù)字IP。這兩種攝像機(jī)的外形豐富多變。子彈型最常見(jiàn)，但半球型和針孔型“間諜”攝像機(jī)也很流行。還有室內(nèi)和室外型號(hào)之分。雖然現(xiàn)在黑白攝像機(jī)仍有市場(chǎng)，但大多數(shù)是彩色攝像機(jī)。

　　基本的成像傳感器可以是電荷耦合器件(CCD)，或者是CMOS。CCD已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，它是極高分辨率但速度非最重要因素的攝像機(jī)的首選傳感器。CMOS傳感器的分辨率已經(jīng)差不多快趕上CCD了，但仍稍有落后。CMOS能提供非常高的速度，適合要求最大幀速率的場(chǎng)合使用。

　　市場(chǎng)上還有一種使用紅外傳感器的紅外(IR)攝像機(jī)，按照字面意義這種攝像機(jī)可以用在夜間攝像。紅外攝像機(jī)的前端通常有一組紅外LED，用于照明人眼無(wú)法看見(jiàn)的場(chǎng)景或物體。這些LED的照明距離通常限于數(shù)百英尺范圍內(nèi)。

　　分辨率是攝像機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。最常見(jiàn)的是老式模擬標(biāo)準(zhǔn)NTSC視頻，總共525行(480行可見(jiàn))掃描線以每秒30幀(fps)的速度隔行顯示。另外還有PAL、SECAM和CIF(通用中間格式)分辨率。分辨率被量化為電視線(TVL)分辨率或簡(jiǎn)化為線分辨率(LOR)。380(最小值)、400、420和480線是基本線數(shù)。更高分辨率的模擬攝像機(jī)提供560、600或700LOR。

　　目前流行的CIF標(biāo)準(zhǔn)采用352×288像素，速度是每秒30幀。從NTSC衍生出來(lái)的NTSC CIF具有352×240像素。四分之一CIF具有176×144個(gè)像素。4CIF可提供704×576像素，而16CIF號(hào)稱(chēng)可以提供1408×1152像素。一些系統(tǒng)使用索尼的D1視頻格式，這是一種SMPTE VTR標(biāo)準(zhǔn)，支持720×480(面向NTSC)和720×576(面向PAL)像素。

　　數(shù)字IP攝像機(jī)可以提供更高的分辨率。具有640×480像素的標(biāo)準(zhǔn)VGA非常流行。常見(jiàn)的像素分辨率范圍從約100萬(wàn)像素到1200萬(wàn)像素甚至更高。市場(chǎng)上也有像標(biāo)準(zhǔn)高清電視那樣的720或1080LOR的攝像機(jī)，但價(jià)格很高。還有針對(duì)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的更高分辨率的攝像機(jī)。

　　與分辨率緊密聯(lián)系在一起的是幀速率。雖然30fps被認(rèn)為是實(shí)時(shí)速率，但它會(huì)產(chǎn)生數(shù)量龐大的視頻用于存儲(chǔ)或傳送。為節(jié)省存儲(chǔ)空間，一些攝像機(jī)提供15或7.5fps的較低幀速率。還有幀速率低至1fps的攝像機(jī)，但在這么低的幀速率下一些關(guān)鍵動(dòng)作可能會(huì)被遺漏。

　　鏡頭和物理控制也值得好好考慮。鏡頭的種類(lèi)根據(jù)具體應(yīng)用不同而變化，例如是否要微距或長(zhǎng)距拍攝，或者是否需要特殊的視角。一些鏡頭采用電機(jī)實(shí)現(xiàn)光圈和焦距的遙控。還有固定支架攝像機(jī)以及能夠水平、傾斜移動(dòng)并具有變焦(PTZ)功能的攝像機(jī)。你甚至還可以買(mǎi)到帶紅色閃爍LED，使人們以為要上電視的仿攝影機(jī)。

　　許多攝像機(jī)采用麥克風(fēng)進(jìn)行聲音捕獲，并包含有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路，只有在檢測(cè)到動(dòng)作時(shí)才打開(kāi)攝像機(jī)或錄像機(jī)。在電源方面，大多數(shù)攝像機(jī)工作在12V或24V直流電源下。有些攝像機(jī)也采用電池供電。連接以太網(wǎng)LAN的IP攝像機(jī)可以使用以太網(wǎng)供電(PoE)。

　　在連接性方面，模擬攝像機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的IEEE視頻信號(hào)，在75Ω同軸電纜(RG-59或RG-6)上傳輸。最大傳輸距離約300英尺。模擬視頻也可以在類(lèi)似CAT5的UTP電纜上傳輸，但并不常見(jiàn)。IP攝像機(jī)擁有一個(gè)RJ-45連接器和一個(gè)10/100以太網(wǎng)端口(圖1)，傳輸距離可達(dá)100米。大多數(shù)IP攝像機(jī)實(shí)際上是一臺(tái)小型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，擁有自己的IP地址。人們可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)從任何地方監(jiān)視這種攝像機(jī)。

　　圖1：典型的IP攝像機(jī)包含面向H.264壓縮的傳感器和視頻處理電路。SDRAM提供視頻流的存儲(chǔ)。所有其它處理和接口通常都位于單片SoC或FPGA上。

　　從IP攝像機(jī)中的CCD或CMOS成像器輸出的信號(hào)已經(jīng)是數(shù)字信號(hào)。最新的寬動(dòng)態(tài)范圍(WDR)CMOS傳感器可以直接輸出采用RGGB色彩方案的RAW/Bayer數(shù)字格式數(shù)據(jù)流。這種輸出可以達(dá)到20位/像素。在高幀速率、高清晰度下數(shù)據(jù)速率將快速提升。例如：

　　20 位/像素 × (1280 × 720) 像素/幀 × 60 幀/秒 = 1.10592 Gbps

　　這種設(shè)計(jì)的內(nèi)核是一個(gè)快速處理器，帶有閃存和SDRAM，并提供視頻編碼和壓縮功能。該設(shè)計(jì)還支持各種各樣的接口和以太網(wǎng)接口(通常是10/100Mbps)，但也有的提供1Gbps以太網(wǎng)接口。大多數(shù)設(shè)計(jì)使用單顆系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)，即FPGA或?qū)Ｓ?a target="_blank">DSP執(zhí)行所有的功能。這些芯片一般都包含接口。存儲(chǔ)器位于獨(dú)立的芯片中(參考“Video Surveillance Compression, Bandwidth, And Storage(視頻監(jiān)控壓縮、帶寬和存儲(chǔ))”一文)。

　　無(wú)線監(jiān)控

　　雖然在分辨率、IP連接和分析技術(shù)等方面的最新發(fā)展趨勢(shì)使得視頻監(jiān)控比以往更出色，但無(wú)線技術(shù)對(duì)于視頻監(jiān)控的普及貢獻(xiàn)最大。電纜安裝成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，常常令人煩惱。而且電纜有時(shí)會(huì)限制攝像機(jī)的擺放位置，從而無(wú)法獲得最佳的可視效果。

　　無(wú)線鏈路可以解決這些問(wèn)題。給每臺(tái)攝像機(jī)安裝高性能無(wú)線調(diào)制解調(diào)器后，一直到中心采集點(diǎn)的任何地方都可以建立連接。安裝起來(lái)超級(jí)快速和方便，而成本要比電纜低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。無(wú)線方式之所以可行，是因?yàn)檫@種技術(shù)現(xiàn)在可以支持在合理距離內(nèi)傳輸所需的高數(shù)據(jù)速率。

　　視頻攝像機(jī)可以使用三種基本的無(wú)線拓?fù)渲唬狐c(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PTP)、多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)(MTP)和網(wǎng)狀拓?fù)?。在小型、?jiǎn)單系統(tǒng)中，直接PTP通常是很好的解決方案。有些系統(tǒng)可以支持多個(gè)PTP連接。在MTP拓?fù)渲?，多臺(tái)攝像機(jī)使用單個(gè)無(wú)線采集點(diǎn)，數(shù)據(jù)在此完成匯聚、存儲(chǔ)或處理。但當(dāng)攝像機(jī)超出主MTP控制節(jié)點(diǎn)的范圍時(shí)，就要使用網(wǎng)狀拓?fù)浞桨浮?/P>

　　無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了很多年，業(yè)界也已推出許多性能優(yōu)異的系統(tǒng)。在網(wǎng)狀系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通常可以與任何鄰近的其它節(jié)點(diǎn)通信。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以用作中繼器，完成數(shù)據(jù)收發(fā)，或?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給相鄰節(jié)點(diǎn)。這種轉(zhuǎn)發(fā)功能使得攝像機(jī)和節(jié)點(diǎn)可以散布在很大的范圍內(nèi)，而這個(gè)范圍一般都會(huì)超出單臺(tái)無(wú)線設(shè)備的范圍限制。

　　無(wú)線設(shè)備通常是數(shù)字的，被設(shè)計(jì)用于傳送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。它們大多兼容最新的IP攝像機(jī)。不過(guò)早先的模擬系統(tǒng)也可以通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器兼容無(wú)線設(shè)備，這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬輸出信號(hào)數(shù)字化并分組為適合無(wú)線傳送的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。

　　無(wú)線技術(shù)的選擇取決于許多因素，如覆蓋范圍、可靠性、成本和所要求的數(shù)據(jù)容量。也許使用最為廣泛的無(wú)線技術(shù)是Wi-Fi類(lèi)技術(shù)，即廣受歡迎的采用2.4GHz頻段或5.8MHz頻段(某些情況下)的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)是針對(duì)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)，可以很快、很方便地匹配任何有線以太網(wǎng)LAN。

　　802.11a/g數(shù)據(jù)速率有可能高達(dá)54Mbps，用于IP傳輸?shù)牡湫椭凳?2Mbps。隨著802.11n設(shè)備的推出，甚至可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)100Mbps的更高數(shù)據(jù)速率。多入多出(MIMO)技術(shù)的使用極大地?cái)U(kuò)展了802.11的覆蓋范圍和可靠性。定向天線還能將范圍擴(kuò)大到數(shù)英里。此外，市場(chǎng)上還有多種私有的2.4GHz無(wú)線技術(shù)。

　　雖然用于傳輸視頻的900MHz無(wú)線設(shè)備較少見(jiàn)，但在需要超長(zhǎng)距離傳輸?shù)膱?chǎng)合也有使用。頻移鍵控(FSK)或簡(jiǎn)單的直接序列擴(kuò)頻(DSSS)調(diào)制技術(shù)使得它們?cè)谟性肼暤牡貐^(qū)或有許多其它2.4GHz干擾源的場(chǎng)合中非?？煽?。由于其固有的魯棒性，900MHz無(wú)線設(shè)備在UAV中非常流行。

　　另一種能夠滿足更快速率和更長(zhǎng)距離需求的技術(shù)是WiMAX。這種寬帶無(wú)線技術(shù)能夠可靠地將高速率數(shù)據(jù)傳輸數(shù)英里遠(yuǎn)。WiMAX系統(tǒng)通常是需獲得許可的，在美國(guó)使用的是2.3GHz頻段。5.8GHz頻段在美國(guó)也得到了廣泛使用。在一些特殊情況下甚至?xí)褂脵C(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)蜂窩或微波/毫米波回傳系統(tǒng)。

　　覆蓋范圍在很大程度上取決于多種因素，如工作頻率、發(fā)射功率、接收靈敏度、天線類(lèi)型、天線的增益和高度以及環(huán)境條件。在大多數(shù)情況下數(shù)百英尺是很容易實(shí)現(xiàn)的，但覆蓋幾英里的范圍需要使用專(zhuān)用的設(shè)備。

　　所要求的數(shù)據(jù)速率也是一個(gè)重點(diǎn)考慮因素。該要求最終歸結(jié)為這些內(nèi)容：視頻格式、幀速率、壓縮類(lèi)型以及無(wú)線技術(shù)的上限等。大多數(shù)無(wú)線裝置可以輕松處理壓縮后的視頻。即使是30fps幀速率下使用MPEG4-SP的CIF格式，所需最大數(shù)據(jù)速率也僅為600kbps。即使是高清視頻和使用H.264的合理幀速率下，超過(guò)數(shù)Mbps的數(shù)據(jù)速率也很少見(jiàn)。所有這些速率都在大多數(shù)可用技術(shù)的指標(biāo)范圍內(nèi)。

　　可靠性是另外一個(gè)問(wèn)題。如今的無(wú)線鏈路如果設(shè)計(jì)正確的話，其可靠性絲毫不亞于有線系統(tǒng)。無(wú)線鏈路的設(shè)計(jì)目標(biāo)是要?jiǎng)?chuàng)建額外的衰減余量，以適應(yīng)天氣和不斷變化的環(huán)境條件，如移動(dòng)中的物體、樹(shù)木的生長(zhǎng)或吹風(fēng)以及新的建筑。最后就是安全性問(wèn)題。利用加密技術(shù)甚至定向天線，現(xiàn)有設(shè)備可以滿足大多數(shù)安全要求。

　　大多數(shù)新的IP系統(tǒng)采用無(wú)線技術(shù)，因?yàn)榘惭b起來(lái)更快、更方便，更不用說(shuō)更加便宜了?，F(xiàn)有的有線LAN通常可以在系統(tǒng)規(guī)模不太大時(shí)用來(lái)傳送視頻。無(wú)線調(diào)制解調(diào)器可以方便地?cái)U(kuò)展有線系統(tǒng)。另外，不要忘了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)結(jié)合的潛力。這種混合系統(tǒng)很常見(jiàn)。

　　產(chǎn)品與系統(tǒng)

　　市場(chǎng)上已有驚人數(shù)量的產(chǎn)品支持向更高分辨率的IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展。

　　Allied Telesis公司生產(chǎn)面向視頻系統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機(jī)。這種交換機(jī)是大型系統(tǒng)中的重要組件。大部分大型系統(tǒng)需要獨(dú)立的以太網(wǎng)LAN，以防止巨大視頻流量造成IT網(wǎng)絡(luò)過(guò)載。大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中每臺(tái)IP攝像機(jī)高達(dá)4至7MB的數(shù)據(jù)量很可能超出任何企業(yè)LAN的負(fù)載能力。

　　在一個(gè)經(jīng)優(yōu)化的系統(tǒng)中，每臺(tái)攝像機(jī)將它的數(shù)據(jù)發(fā)往交換機(jī)，交換機(jī)再與存儲(chǔ)服務(wù)器以及客戶(hù)端PC和監(jiān)視器通信，完成對(duì)視頻流的訪問(wèn)和系統(tǒng)的控制。Allied Telesis公司的AT-8100S可堆疊式交換機(jī)就是針對(duì)這些視頻監(jiān)控系統(tǒng)(圖2)設(shè)計(jì)的。

　　FPGA供應(yīng)商Altera公司也把目光瞄準(zhǔn)了視頻監(jiān)控市場(chǎng)，并推出了基于單片F(xiàn)PGA的高清IP攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)。這個(gè)解決方案采用了Altera的低成本Cyclone III或Cyclone IV FPGA以及Eyelytics公司和Apical公司提供的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

　　上述設(shè)計(jì)可以與AltaSens公司的1080p60 A3372E3-4T和Aptina公司的720p60 MT9M033高清寬動(dòng)態(tài)范圍(WDR)CMOS圖像傳感器一起使用。與采用傳統(tǒng)DSP和特殊應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)的架構(gòu)相比，其設(shè)計(jì)目標(biāo)就是要減少電路板面積和功耗，提高靈活性并縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　傳統(tǒng)的DSP和ASSP不具備接受來(lái)自1080p和720p WDR CMOS傳感器的大帶寬數(shù)據(jù)所要求的處理能力。例如，一個(gè)全高清光柵影像有2200×1125個(gè)像素，每個(gè)像素超過(guò)16位，每秒幀數(shù)為60幀，因此最終數(shù)據(jù)帶寬超過(guò)2Gbps。Altera公司的FPGA可以提供這樣的帶寬。Altera的高清監(jiān)控IP攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)包括：

　　Apical公司的ISP，它整合了世界一流的WDR處理“動(dòng)態(tài)范圍修正(iridix)”和先進(jìn)的時(shí)空降噪功能;

　　Apical公司針對(duì)Altasens A3372E3-4T WDR模式的“棋盤(pán)去馬賽克”內(nèi)核;

　　“3A”功能，例如在Altera的Nios II嵌入式軟核處理器上用軟件實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)曝光和自動(dòng)白平衡;

　　Eyelytics公司的H.264視頻編碼器，能夠?qū)崿F(xiàn)主要類(lèi)720線逐行每秒30幀編碼或1080線逐行每秒15幀的編碼能力;

　　Altera的三速以太網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制器(MAC)知識(shí)產(chǎn)權(quán)內(nèi)核。

　　由于不需要DSP或ASSP，并將所有這些功能集成到單片Altera FPGA上，設(shè)計(jì)工程師可以減小電路板面積，從而節(jié)省成本、降低功耗。與以前的設(shè)計(jì)相比，Altera的單芯片解決方案可以降低50%以上的功耗。

　　在這個(gè)參考設(shè)計(jì)中捆 綁全套的知識(shí)產(chǎn)權(quán)使設(shè)計(jì)人員能夠迅速啟動(dòng)攝像機(jī)開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)時(shí)間最多可以縮短一年。攝像機(jī)設(shè)計(jì)人員要做的所有工作就是利用自己的特殊功能定制FPGA，例如加入自己的軟件用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)以及平移、傾斜和縮放控制。

　　Basler公司也生產(chǎn)高品質(zhì)的現(xiàn)代IP攝像機(jī)(圖3)。他們提供固定支架和半球型版本。不同的型號(hào)提供不同的分辨率，如640×480、1024×768、1280×960和1600×1200像素。所有型號(hào)都使用索尼的Wfine逐行掃描CCD圖像傳感器。

　　圖3：根據(jù)型號(hào)的不同，Basler公司的IP攝像機(jī)提供不同的鏡頭和處理。圖中所示為僅3.5英寸并帶有DC驅(qū)動(dòng)光圈的一款產(chǎn)品。

　　幀速率的大小取決于分辨率和壓縮機(jī)制，從較低分辨率時(shí)的30fps到最高分辨率時(shí)的4fps不等。攝像機(jī)支持運(yùn)動(dòng)JPEG、MPEG-4和H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)。CCD輸出信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中完成數(shù)字化，并傳送到FPGA進(jìn)行初始處理，然后送到帶有128MB RAM和8MB閃存的內(nèi)部雙核600MHz DSP上。

　　I/O是標(biāo)準(zhǔn)的10/100以太網(wǎng)接口，必要時(shí)還可以使用RS-232接口。電源通過(guò)PoE或7V至20V直流電源提供。多編碼功能允許實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)流。圖像還可以縮放。興趣域特性使用戶(hù)可在原始視域內(nèi)定義定制區(qū)域。還能實(shí)現(xiàn)帶告警的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。

　　雖然大多數(shù)高清視頻監(jiān)控會(huì)采用無(wú)線鏈路或在CAT5/6以太網(wǎng)上傳輸，但同軸電纜仍有一定的市場(chǎng)。忽略大量安裝的RG-59或RG-6同軸電纜基礎(chǔ)設(shè)施似乎是一種浪費(fèi)。現(xiàn)在已經(jīng)可以通過(guò)這種同軸電纜傳送高清視頻，這要?dú)w功于Gennun公司推出的Aviia(工業(yè)應(yīng)用高級(jí)視頻接口)系統(tǒng)，可在同軸電纜上傳送高清視頻?，F(xiàn)有的模擬CCTV用戶(hù)只需斷開(kāi)攝像機(jī)和一些其它設(shè)備就可以升級(jí)到高清制式，無(wú)需用CAT6/6 UTP重新布線或轉(zhuǎn)用無(wú)線連接。

　　Aviia發(fā)送器(TX)和接收器(RX)芯片組支持8、10或12位分量數(shù)字視頻。它給24、25、30、50和60fps的標(biāo)清525i或625i格式和高清720p格式提供串行接口。提供的其它格式包括50和60fps的HD1080i或24、25、30、50和60fps的1080p。

　　高清格式下的收發(fā)距離在RG-59上可以達(dá)到160米，在RG-6上可以達(dá)到230米。標(biāo)清格式下的收發(fā)距離更遠(yuǎn)，在RG-59上可達(dá)330米，在RG-6上可達(dá)440米。線纜供直流電(PoC)功能被設(shè)計(jì)用于遠(yuǎn)程攝像機(jī)。用于遙控的6Mbps輔助數(shù)據(jù)通道也是一個(gè)重要特性。該系統(tǒng)允許格式中包含多達(dá)8條音頻通道。

　　Aviia芯片組基于Gennum公司先進(jìn)的串化器/解串器技術(shù)。發(fā)送器指定為GV7600，接收器GV7601使用了電纜均衡技術(shù)。這些器件采用HDCCTV聯(lián)盟發(fā)起的標(biāo)準(zhǔn)。這種技術(shù)是專(zhuān)門(mén)為廣播電視開(kāi)發(fā)的。

　　視頻采用無(wú)壓縮方式發(fā)送的，且沒(méi)有通過(guò)TCP/IP封裝。最終可以得到這樣一種系統(tǒng)：攝像機(jī)可以插入接收設(shè)備，視頻發(fā)送具有最小延時(shí)，配置非常少。

　　數(shù)據(jù)速率在標(biāo)清格式下為270Mbps，在高清格式下為1.485Gbps，在50/60fps幀速率1080p格式下為2.97Gbps。該芯片現(xiàn)已供貨，并提供參考設(shè)計(jì)。其它應(yīng)用包括數(shù)字標(biāo)簽、機(jī)器視覺(jué)和視頻會(huì)議等。

　　Intersil公司的Techwell事業(yè)部也用有大量芯片能夠支持視頻監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)。例如，他們的TW6864和TW6868多通道視頻捕捉芯片就是高集成度的單芯片解決方案，支持通過(guò)PCI Express x1接口進(jìn)行多通道實(shí)時(shí)視頻和音頻捕獲，非常適合PC DVR應(yīng)用。

　　每種芯片都號(hào)稱(chēng)具有4個(gè)高質(zhì)量的NTSC/PAL/SECAM視頻解碼器，可以將模擬復(fù)合視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為YCbCr數(shù)據(jù)數(shù)字分量。它們還采用自適應(yīng)4H梳狀濾波器來(lái)分隔亮度和色度，以減少交叉噪聲偽像。TW6864和TW6868包含一個(gè)高性能專(zhuān)有DMA控制器，可充分使用PCI Express x1帶寬，這使得它能夠以最優(yōu)的吞吐速率傳送視頻和音頻數(shù)據(jù)。

　　這些器件支持廣泛的視頻應(yīng)用，包括同時(shí)解碼和傳送4通道實(shí)時(shí)D1視頻，或多達(dá)16通道的非實(shí)時(shí)視頻。它們還支持多種視頻顯示格式，如D1、半D1和CIF。

　　通過(guò)實(shí)現(xiàn)Techwell先進(jìn)的專(zhuān)有視頻交換技術(shù)，這些芯片在非實(shí)時(shí)交換模式下?lián)碛袠I(yè)界領(lǐng)先的視頻鎖定速度。此外，配合外部Techwell四通道解碼器，TW6868可以傳送多達(dá)8通道的實(shí)時(shí)D1視頻和9通道的音頻輸出。

　　美信集成產(chǎn)品(Maxim Integrated Products)公司的Mobicam3 IP攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)套件基于美信的MG2580 SoC，后者集成了IP攝像機(jī)所需的大部分電路。該芯片能處理CIF、D1和720p視頻，并提供高達(dá)1200萬(wàn)像素的H.264和M-JPEG解碼功能。芯片中還包含滿足G.722、AMR、AAC和MP1/2/3標(biāo)準(zhǔn)的音頻編解碼器。

　　MG2580芯片集成了帶以太網(wǎng)和USB I/O的ARM9。它的基本視頻分析功能包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、絆網(wǎng)和圖像跟蹤等。Mobicam3套件還列出了一整套美信的其它線性產(chǎn)品，用它們可組成完整的攝像機(jī)。

　　德州儀器(TI)公司也有一系列完整的監(jiān)控視頻芯片、參考設(shè)計(jì)和軟件(圖4)。這些器件源自基于著名TMS320 DSP的TI達(dá)芬奇(DaVinci)系列視頻處理器。

　　圖4：TI擁有一系列針對(duì)視頻處理的完整IC產(chǎn)品，這些器件都源自TI達(dá)芬奇系列視頻處理器。

　　DMVA1和DMVA2視頻處理器主要用于IP攝像機(jī)領(lǐng)域。這些SOC基于TI的TMS320DM643x達(dá)芬奇平臺(tái)，內(nèi)含一個(gè)300MHz ARM9內(nèi)核。兩種器件都具有視頻分析功能，包括人數(shù)計(jì)數(shù)、觸發(fā)區(qū)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、攝像機(jī)篡改檢測(cè)和流媒體元數(shù)據(jù)。它們支持H.264、MPEG-4和M-JPEG壓縮，并能以每秒30幀處理D1視頻以及較低幀速率下處理720p視頻?；贏ptina 500萬(wàn)像素CMOS成像器和Linux軟件的參考設(shè)計(jì)現(xiàn)已提供。

　　DM365和DM368也是針對(duì)IP攝像機(jī)設(shè)計(jì)但沒(méi)有分析功能的片上視頻處理器，同樣也提供參考設(shè)計(jì)。DM6435是一款數(shù)字媒體處理器，主要用于高清IP攝像機(jī)。TI還提供基于DM6435的視頻分析卡。

　　DM8168 SoC將所有捕獲、壓縮、顯示和控制功能整合進(jìn)了單顆芯片。它能處理多通道并行高清、D1和CIF視頻編解碼，同時(shí)支持高清分辨率下的H.264、MPEG-4和VC1視頻格式。這款SoC包含所有必需的接口，如千兆以太網(wǎng)、PCI Express、SATA2、DDR2/3、USB 2.0、MMC/SD、HDMI和DVI。DVR就是其應(yīng)用例子之一。

　　VideoIQ公司在其iCVR攝像機(jī)(圖5)中提供了一種創(chuàng)新的方法。這種攝像機(jī)有標(biāo)清和高清兩種型號(hào)。高清型號(hào)在30fps幀速率下采用普通1080p格式。該公司的獨(dú)特方法是將存儲(chǔ)和智能嵌入攝像機(jī)內(nèi)部。高清傳感器產(chǎn)生全色彩視頻，再用H.264壓縮，然后存儲(chǔ)在500GB的內(nèi)部磁盤(pán)上。

　　圖5：VideoIQ公司如圖中所示的半球型攝像機(jī)非常獨(dú)特，它們?cè)跀z像機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)，以便在日后需要時(shí)訪問(wèn)。

　　用一臺(tái)基于Linux的內(nèi)部計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)智能軟件，這種軟件包含視頻分析功能和其它算法，可用來(lái)掌握周邊環(huán)境，并將通用狀態(tài)應(yīng)用于流媒體數(shù)據(jù)。這種方法的主要好處是，不必再用以太網(wǎng)連接將視頻流送往服務(wù)器，而可以存儲(chǔ)在內(nèi)部。

　　這是一種很好的方法，因?yàn)榇蠖鄶?shù)監(jiān)控視頻不會(huì)被連續(xù)觀察。這些視頻可以存儲(chǔ)下來(lái)供日后需要時(shí)訪問(wèn)。每臺(tái)攝像機(jī)本身就是一個(gè)完整的系統(tǒng)。連接是通過(guò)以太網(wǎng)回傳到監(jiān)視系統(tǒng)服務(wù)器完成的。一般是通過(guò)PoE供電，但也可以使用傳統(tǒng)的24V或12V直流電源。

　　數(shù)字高清使得今天的視頻監(jiān)控更加完善，這是視頻監(jiān)視系統(tǒng)向前邁出的一大步。畢竟，正如Western Digital公司的Ed Strong問(wèn)到的那樣：“如果你不能生成可以用作證據(jù)的細(xì)節(jié)，監(jiān)控還能有什么好處?”

　　雖然高清視頻提供了細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，但你仍不得不存儲(chǔ)視頻以供日后需要時(shí)訪問(wèn)。幸好有壓縮技術(shù)和一些新型大容量硬盤(pán)，使得存儲(chǔ)數(shù)據(jù)變成了現(xiàn)實(shí)。Western Digital已經(jīng)推出針對(duì)監(jiān)控市場(chǎng)優(yōu)化的新款硬盤(pán)。

　　Western Digital的WD AV-GP系列硬盤(pán)現(xiàn)包含2TB容量的產(chǎn)品(圖6)，這是目前為止業(yè)界最大容量的硬盤(pán)。采用WD GreenPower技術(shù)的WD AV-GP硬盤(pán)提供更易于冷卻和更安靜的操作模式，并具有更低的功耗。

　　WD AV-GP硬盤(pán)設(shè)計(jì)能承受監(jiān)控和安全市場(chǎng)的嚴(yán)格環(huán)境要求，與同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)硬盤(pán)相比，功耗可降低40%。WD AV-GP 2TB硬盤(pán)非常適合要求更大容量硬盤(pán)和極高可靠性的DVR和監(jiān)控視頻記錄應(yīng)用。這些硬盤(pán)被設(shè)計(jì)成可不間斷工作。