中国发展高清监控面临的挑战

　　视频监控是安保行业中最重要的一环，每当我们抬头看见大街小巷或是楼宇里装设的视频监控用的摄像机时，似乎不时提醒我们“这里装置了安保系统”。当然，想为非作歹的人有了顾忌，担心安全的人心中也增添了一分保障。可是我们可曾认真思考过，这么多的摄像机，记录了无以数计的录像数据，这么庞大的视频纪录，到底需要多少人来管理？真正发生事故时，是不是真的能发挥功用，让人能从如山似海的录像资料中撷取有用的录像？

　　大家都知道伦敦地铁遭受恐怖袭击时，遍布伦敦的三百万摄像机发挥了关键作用，让警方由录像资料中确认攻击伦敦地铁的恐怖分子。因此我们可以了解，视频监控并不是为了录像，而是为了提供信息。当然录像是为了提供信息的重要手段，但仅仅录像是不能达到安全监控的目的的。

　　一个监控用的高清摄像机必须具备什么样的条件，才能提供有效的信息？由于已安装的监控用摄像机数量快速增长，总录像时数以级数的方式增加，仅用人眼来管理已不堪负荷。不仅成效差而且许多重要的录像内容常被人眼忽略了，因此智能化是视频监控现代化的唯一解决途径。只有透过智能化的自动视频筛选、计算机面部识别、以及计算机目标物撷取与对比，才能有效发挥视频监控的效果。为达到这个目的，用于视频监控的高清监控摄像机，必须具备高分辨率、清晰的视频画面、以及高视频信号压缩比的性能，才能符合智能化监控系统的基本需求。

　　智能化的视频分析是为了解决人眼无法处理大量视频信息的问题因应而生的。唯有透过智能化的信息处理，才可以在短时间内利用计算机高速运算的能力，迅速处理大量的视频画面。但是毕竟计算机不如人眼，如果没有足够的分辨率与清晰的影像，计算机无法发挥它的作用。因此用于智能化监控系统的高清摄像机必须提供高分辨率而且清晰的视频画面，计算机才能有效处理。换句话说，智能化的监控系统，对视频质量的要求非常严格，不再是“画面质量还可以”就可以过关的了。

　　由于高清摄像机的视频信息量大幅增加，超过传统模拟视频传输线的承载能力，也超过一般视频存储系统的总储存量，因此数字化与高视频压缩比成为用于监控系统高清摄像机必须具备的功能。唯有数字化才能将视频讯号由廉价而且普及的网络，来传送数字化后的视频信息。唯有藉由高压缩比的视频编码，才能将大量的视频信息压缩到可以轻易处理的范围，方便在有限的网络频宽中顺利传输，同时也可以减省视频信息存储及处理时所需要的存储空间，方便智能化的运算程序有效处理这些视频信息。既然监控用的高清摄像机在智能化的安保系统中扮演着举足轻重的角色，它包含了那些关键技术？这些关键技术在中国发展又是如何呢？

　　监控用的高清摄像机由三个主要关键技术结合而成，一是光学与感光芯片，二是视频处理，三是视频压缩与编码。监控用的高清摄像机不同于商用或家用摄像机，必须在不同的环境与各种场景下清楚捕捉每一帧画面。图（一）是一个典型的例子：在光影强度变剧烈的场景下，一般的摄像机只能选择用大光圈捕捉阴暗处的细节（如图一Ａ），或是用小光圈捕捉明亮处的图像（如图一Ｂ）。但是用于视频监控系统中的高清摄像机，必须利用先进的光学及图像处理技术，同时清楚捕捉阴暗处及光亮处的图像（如图一Ｃ），这些特殊的功能绝不是一般商用或家用摄像机可以做得到的。我们可以将用于监控系统的高清摄像机的特色归纳成四点。
 

　　1.工作环境

　　监控用的摄像机，可能会装置在气候恶劣多变的户外，或是高温湿热的机房里，无论是严寒酷暑或是骤冷骤热，监控摄像机都必须能无时无刻的正常运作。

 　　2.摄像环境

　　监控用的摄像机必须能在各种不同的场景及剧烈光影变化下清楚记录每一帧视频。不管是在黑夜中、突然爆炸的场景或是暗巷里有人蓄意用手电筒照摄像机镜头的情况下，都能详实捕捉事件发生的过程。

　　3.视频捕捉

　　由于智能化的视频监控系统必须依靠正确而清楚的画面，才能发挥智能化的功用。如果将灰色的衣服在强光下拍摄成白色的衣服，或将皮肤白皙的脸孔在阴暗角落下拍成成深黝的肤色，或是将快速移动的人物拍成变形扭曲的物体，都会让智能化的识别系统无法准确辨认目标的人或物。以高分辨率清楚记录每一帧画面，是智能化监控系统的基本要件。

　　4.视频压缩

　　一套视频监控系统往往包含了数十台到上百台的摄像机，一但采用高清摄像机，总视频信息量巨幅增加。这对视频传输及布线都造成了极大的困难。唯有在摄像机内在不损失画质的情况下，高度压缩视频信号，才能大幅降低高清度视频信号的传输要求与成本，经由无线或有线网络，传送高清度视频信号。

　　纵然监控用高清摄像机在安保行业中扮演如此重要的角色，但中国目前在这项技术领域的发展仍存在两个致命的问题。一是关键的芯片技术掌握在国外大厂手里；二是中国安保行业对监控用高清摄像机的发展态度，仍然着重于这些摄像机的市场价值，而忽略了产品技术的核心价值。不幸的是这两个问题在中国安保行业成了恶性循环。由于采用国外芯片，投入少风险低，使得国内安保行业不愿意大规摸投入在这项技术领域的基础开发工作。而供应这些关键芯片的国外大厂，因为在中国的安保市场销路好利润丰厚，让这些工厂有了更强的资本优势，使得国内安保行业即使有心投入，也因为技术壁垒不断提高，变得更加不可能了。

　　2011年将是监控用摄像机行业转变的一个关键年。数字化、网络化、以及5兆以上像素的高清化，将是监控用摄像机的基本性能要求。高度集成与可重构性将是监控用摄像机行业发展的主流。由于国际经济不景气，尤其是欧美日安保行业发展先进的国家遭受打击犹深，这对中国发展监控用高清摄像机技术打开了一扇难能可贵的契机。目前供应监控用高清摄像机关键芯片的几个主要国外大厂，都受经济不景气的影响，减缓了他们对这项技术领域的投入。对何时可以供应性能好、价格低、符合未来市场要求的芯片，目前都没有确切的时间表。这些国外大厂仅仅想藉由他们技术垄断的优势，一方面全力打击并阻止新的竞争出现，另一方面采用对现有产品优化及降低对产品性能要求的方式，企图延长现有产品的寿命，继续以老旧的产品重新包装以应付过关。当然这个现象只是临时性的，只要经济情况好转，一般估计在十八个月到二年左右。这些国外大厂就会恢复原有的步调，迅速开发新且更好的产品，不断透过更新换代的方式，继续长期垄断这个行业。

　　中国芯片工业这几年来，已取得不少令人刮目相看的进步，但是我们以认真的角度来看中国芯片工业，我们仍会觉得这是中国信息产业发展中最大的痛处，这也相对影响了中国安保行业的技术发展。安保行业一直是一个高度自主的行业。以美国为例，美国安保行业不但不采用进口的产品或技术，而且也不采用商用领域里通用的标准，如MPEG4或1080P等。但是美国却极力支持在安保行业以外的一般商用芯片公司向中国推销安保产品，以弱化中国安保行业的自主性，在关键必要的时候透过美国芯片在中国占据高端市场及重点设施的优势，可以将遍布中国采用美国新建的安保系统，成为美国国土安全的延伸，为美国服务。

　　有鉴于此，发展监控用高清摄像机的自主核心芯片，是中国刻不容缓的要务。也期望这是中国安保行业在迎接新的一年到来时的共同愿望；更期望中国安保行业在共同努达成这项使命的同时，不能忘却国外大厂的竞争优势与垄断手法。如果不能以最新最好的产品进入市场，而仅仅采用在后追随的方式，是不可能成功的。不攻下山头要塞，是无法苟安的。在这里寄望每一位读者对愿意为中国安保行业奉献的厂家及个人，能给予高度的支持、督促与鼓励，更希望在2011年时，我们能在这个栏目里再次相会，检视中国安保行业自主芯片的发展成果。  （文/后健慈）