高清、智能 舞动网络摄像机的精彩

 　　随着科技的发展和社会的进步，传统的视频监控系统已经不能完全满足各种领域的安防需求。安防信息化时代的来临，网络监控系统的架构也逐渐增多，网络视频可以在世界的任何一个角落透过互联网进行远程监控，这是远程监控受到青睐的特点之一。在远距离监控的环境中，IP摄像机起到不容忽视的作用。其在远程监控、分布式管理上的优势使其迅速成为安防市场上一个新的热点，越来越多的安防厂商开始研发生产支持不同类型的网络摄像机产品与相应远程监控配套产品。

　　纵观IP络摄像机的发展历程，从零星应用到如今遍地开花，无不喻示着安防行业正在悄悄的改变其传统监控方式。IP摄像机在监控系统中表现出的即插即用、远程监控、先进的编解码、简便的布线、智能化、无线监控等一系列特性是其在短短几年间市场份额节节攀升的重要原因。本文旨在讲诉网络摄像机发展历程，对时下IP摄像机先进的技术进行论述，并分析其未来的发展趋势。

　　IP摄像机的发展历程与现状

　　变革源于清晰度与压缩格式

　　上世纪90年代，IP摄像机崭露头角，不过那时的IP摄像机主要是在原有的模拟摄像机上增加IP模块，即支持CVBS信号传输的同时支持数字信号传输。当时的网络架构带宽低、芯片制造厂商投入的力度小、成本非常高……碍于种种条件制约，IP摄像机在那时市场需求非常少。随着计算机、宽带、电子等IT技术的快速发展，并以日趋成熟的摄像机技术为基础，以网络、新编解码技术等为软件技术支持，以高性能芯片为硬件支持，使得IP摄像机逐渐达到一个新高点，成为视频监控改革的先驱。与传统模拟摄像机相比，IP摄像机能突破以往模拟监控的各种瓶颈：远程监控、清晰度、远程报警联通、扩展性、保密性等。IP摄像机另一个重要的发展原因便是网络化、数字化、信息化在各行各业得到飞速发展，加之整个大安防行业的井喷式发展也给IP摄像机带来契机。

　　无论是在大安防行业的快速发展推动下，还是网络、信息技术脚步不断前进的有利条件下，IP摄像机的进步离不开两点：清晰度与压缩格式。好比清晰度是摄像机的生命，先进的图像压缩格式是则IP摄像机赖以生存的条件，两者缺一不可。

　　IP摄像机逐步高清化

　　IP摄像机最初只能达到CIF格式即320×240和352×288两种， 而后发展到标清的VGA（640×480）与D1（720×576），但随着百万像素高清监控概念的推出以及实践，如今IP摄像机已经发展到准高清720P（1280×720）、高清1080i、1080P。从IP摄像机市场的需求与应用情况来看，目前IP摄像机主要的应用格式为标清与高清，而高清的应用也在诸多有利条件下逐渐成为主流。

　　H.264压缩已成首选

　　视频图像压缩是IP摄像机最基本的要求，也是IP摄像机性能的最基本体现。压缩格式直接决定了网络传输、录像存储以及后端处理各环节的表现，对图像的质量有着非常大的影响。IP摄像机最初的压缩格式主要以M-JPEG（运动静止图像压缩格式）为主，它把运动的视频序列作为连续精致图像来处理，这种压缩技术可单独完整地压缩每一帧，可使图像具有较高的分辨率，图像品质也比较高。但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩，不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高，占用带宽也高。MPEG-4和H.264都是采用帧间压缩，具有更高的压缩效率，其中，MPEG-4能够智能化选择影响的不同之处，再压缩下个别编辑画面，使图文容量大幅缩减，从而加快视/音传输。而H.264编码格式能在相同的重建图像质量下，可提供比H.263节约50%左右的码率，可比MPEG-4实现的图像格式性能提高35%左右。所以说，H.264编码格式是目前最适合用于IP摄像机的压缩格式，能提供低码率高质量的图像传输。
 

　　IP摄像机市场现状

　　随着本土企业在DVR/DVS产品领域的崛起，这些企业虽然在摄像机技术方面与国外企业还有一定的差距，但是他们在图像处理、压缩编码方面已经具备相当的实力，同时在市场响应速度、产品定制、成本控制方面有明显的优势，因此国内厂商在IP摄像机领域的发展也是风生水起。

　　2008年国内网络摄像机市场规模占中国摄像机市场规模约4%，达到5.2亿元。2009年，网络摄像机的市场同比增长约100%，其市场规模约为10亿元。根据多个网络摄像机厂商提供的销售数据，以及各工程商网络摄像机的采购量，并参照部分芯片厂家提供数据统计分析得出：2010年摄像机工程项目应用比例中，模拟摄像机占88%，网络摄像机占12%，后者所占市场规模约为15亿元。从2008年到2010年，网络摄像机的市场份额平均以70%的增长率高速发展。而2011年上半年摄像机工程项目应用比例中，网络摄像机已经提高到了23%左右。按这样的发展势头，预计2011年国内网络摄像机市场规模有望突破20亿的大关。

　　IP摄像机的芯片技术方案搭配

　　IP摄像机与模拟摄像机最主要的区别在于IP摄像机通过压缩图像并转换成数字信号，并通过TCP/IP协议进行传输。而要完成视频压缩和网络服务器的核心功能，基本靠一块芯片实现。目前，IP摄像机主要解决方案有DSP与ASIC。

　　美国德州仪器（TI）是世界上最知名的DSP芯片生产厂商，其生产的TMS320系列DSP芯片广泛应用于各个领域，DM642是TMS320系列中性能应用最广泛、专为视频应用而优化的高速数字信号处理器（DSP），由于TMS320系列DSP芯片具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点，已经逐渐成为目前最有影响、最为成功的DSP处理器。DM64X系列DSP以其多样的视频接口与丰富的板上资源被广泛应用在网络摄像机、高清视频、视频服务器等行业中。

　　目前，TI基于DSP的新型数字媒体处理器达芬奇处理器（DaVinci）已经得到大量应用。其中核心之作TMS320  M643X处理器是达芬奇技术中首批仅基于DSP的产品，结合了增强型DSP内核与最新视频处理子系统（VPSS），DM643X处理器能够提高视频性能，以D1解析度实现高达H.264的视频解码。而且与前代DSP数字媒体处理器相比，成本降低了50%。

　　谈到TI的DSP，还不得不介绍该公司全新 TMS320 C66x数字信号处理器（DSP）。该DSP内核不仅能为C64x+指令集架构（ISA）带来了显著的性能提升，同时还在同一处理内核中高度集成了针对浮点运算的支持。浮点处理技术首次能够用于传统上仅能满足定点处理运行速度要求的处理器中。该C66x DSP的ISA同时支持单精度和双精度浮点操作，并全面兼容IEEE 754标准。这一组合使得该DSP能够在完全无损定点或浮点功能的情况下将浮点优势引入高速嵌入式架构中。

　　为顺应网络高清监控的发展趋势，TI公司基于单片系统(SoC)的体系结构可谓傲视群雄。SoC是一种强大的单片机，内置了高性能DSP与MCU，还可提供丰富的接口，犹如电脑CPU。TI旗下产品DM8168产品是业界迄今最强大数字媒体SOC平台，而达芬奇DMVA2视频处理器使得在1080P的条件下还能实现智能视频分析。TI公司最新的DM3730与DM3725处理器则采用ARM CortexTM-A8与C64x+TMDSP内核，在SOC上集成影像及视频加速器(IVA)、3D图形处理器。

　　美国模拟器件公司（ADI）与意法半导体公司应该是TI最主要的DSP竞争对手。其中，ADI推出的Blackfin汇聚式DSP是新型的16-32位嵌入式处理器，专为满足当今嵌入式视音频和通信应用计算要求和功耗约束条件而设计。Blackfin处理器基于由ADI和Intel公司联合开发的为信号架构，它将一个32位RISC型指令集和16位乘法累加信号处理功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在一起，这种组合极大的简化了硬件和软件设计任务。目前，Blackfin处理器在单核产品中可提供高达756MHz的性能，还可提供0.8V的超低功耗。意法半导体推出的SPEAr（结构化处理器增强型架构）嵌入式微处理器采用先进的90nm和65nm HCMOS制造工艺，内置了业内最先进的ARM9处理器内核，并可提供多个存储器接口，以及用于各种应用的IP模块。

　　而ASIC解决方案中，国内的海思方案是IP摄像机的不二选择。海思生产的芯片主要占领国内网络监控产品中低端市场，其基于ASIC的解决方案芯片具备体积小、功耗低、可靠性高、性能高、保密性强、成本低等优点，是一套性价比出群的解决方案。海思芯片的发展也从最初的HI3510到HI3512、HI3515、HI3516、HI3520。从最初的D1效果到如今能实现FULL-HD，加上内置的ARM9内核性能不断提高，搭配出色的H.264视频压缩格式作为护航条件，如今被广泛用于中低端DVR、DVS以及IP摄像机，不过其重点方向也是集中在IP摄像机模块。如今，海思也从芯片技术的发展中逐渐走向成熟，其在市场的良好表现也表明了用户对其产品的认可度。
 

　　IP摄像机核心技术应用

　　相比模拟摄像机，IP摄像机给用户带来的是技术上的变革与全新的用户体验。在技术层面上，传统的白平衡、背光补偿、宽动态技术已经是最低标配。技术是不断发展进步，IP摄像机之所以能如此快速的发展，安防行业快速增长的市场需求以及网络化系统架构建设是基础，而摄像机厂商不断加大力度研发、投资以及市场激烈的竞争则是最重要的原因，使得IP摄像机不仅在技术、功能以及外观设计上都是日新月异。

　　对于IP摄像机未来的技术发展趋势，海康威视前端产品线经理徐萱呈表示：“IP摄像机未来的技术发展趋势主要有：高清化趋势、COMS逐渐取代CCD、智能分析功能、标准化以及传输技术的进一步提升。”

　　高清技术应用逐渐深入

　　如今，最为红火的就是高清化监控的概念与应用，而许多大型项目的成功也表明高清监控已经逐渐成为主流。高清IP摄像机的发展可谓是一日千里，除了目前接触较多的百万像素、130万像素、200万像素外，300万像素、500万像素、800万像素的产品已经在市场上出现，甚至千万及千万以上像素的产品也开始在监控行业中露出端倪。在本刊高清网络摄像机的调查中发现：2009年以来，随着金融、交通等行业以及平安城市部分项目对高清监控的高需求，加上上海世博会、广州亚运会、深圳大运会等大型活动推动高清监控趋势下，高清网络摄像机（分辨率大于等于720P）如雨后春笋般快速增长。一些主流网络视频监控厂商如松下、索尼、海康威视、科达、Axis、大华、黄河等纷纷推出百万像素网络摄像机，在高清网络监控领域中进行新一轮的角逐。调查显示，国内2010年高清网络摄像机全年出货总量超过20万台，与2009年相比增长超过200%，占网络摄像机的比例约为34%。在高清网络摄像机中，百万像素占56%，200万像素占37%，300万像素或以上占7% 。

　　降噪技术不断提升

　　如今，3D数字降噪技术与超级宽动态在IP摄像机中也是非常常见，要是放在以往，可是骄傲的存在。当然，新技术也在不断应用到IP摄像机当中。如海康威视的smart ir技术。该技术采用智能图像处理技术，通过检测图像多区块亮度来智能调整亮度曲线，从而防止图像过曝以及曝光不足等现象，解决了红外摄像机近处过曝的问题，使图像亮度均匀分布，画面还原更加真实、细腻。安讯士的“觅光者”技术。该技术对低照度有极高的敏感性，让摄像机即使在一场黑暗的环境下野可看到监控对象。松下的SmartHD技术，该技术首先体现的就是高清，另一个技术特点就是智能分析，其实就是Smart与HD的综合体现。

　　CMOS推动网络摄像机发展

　　图像传感器作为IP摄像机的核心组件，CMOS有着逐渐代替CCD的趋势。随着技术的发展，CMOS传感器的性能正在得到快速提升。CMOS传感器响应速度比CCD快、更好更低，因此更适合高清监控的大数据量特点。从市场方面来看，CCD的传统生产厂商SONY已经开始把重心移向了CMOS传感器，在其生产的高清网络摄像机中更是几乎清一色地采用了CMOS传感器，这也许可以看作是CMOS传感器的一个阶段性胜利。

　　智能视频分析技术应用深入

　　智能视频分析可以说是IP摄像机高清概念之外的另一个热点。目前在高清网络摄像机中已经实现或者正在实现的智能分析功能有：视频遮挡与视频丢失侦测、视频变换侦测、视频模糊侦测、视频移动侦测、出入口人数统计、人群运动及拥堵识别、物品遗留识别、入侵识别等等。

　　网络摄像机的未来发展趋势

　　一直以来，安防市场众多产品都缺乏一定的行业标准，这是制约大安防建设的条件之一。近几年来，有SONY、安讯士等知名IP摄像机厂商自发组织的ONVIF正在给IP摄像机提供一定的行业标准，虽然企业自发组织形成的标准，但从其得到越来越多企业的响应来看，还是具有非常重要的意义。相信在未来几年内，标准化将成为IP摄像机走向市场的通行证。

　　传输技术的进一步提升，是IP摄像机得以发展进步的重要基础技术建设。目前，在平安城市、金融联网监控等项目中通常采用自建光纤网络或局域网络实现1000M带宽网络。这种千兆带宽资源，在前端安装100路1080P全实时高清网络摄像机(即使按每路占用资源4Mbps计算)，占用总带宽资源不到50%；如果是采用720P传输，带宽还可以减少一半，这样完全可以有效支持高清网络摄像机的实际应用。

　　另外，3G移动数据网络的部署使无线网络作为视频图像载体成为可能，移动视频监控是将来的一个重要发展方向。3G视频监控是具有高端和差异化特色的3G多媒体业务的典型代表，对应急指挥、公交监控等专业领域在适合不过，当然，只要通过具备3G网络的手机便可观看到监控画面的特点，让其也适用于普通消费者，实现平民化、家庭化、公共服务化。

　　未来， 随着监控技术的不断提高和发展，IP摄像机作为监控技术发展的主要方向之一，结合光学成像技术、智能分析技术、网络传输技术等等带来新的变革，在不断满足市场竞争需求的同时，趋向于一种自我的完美实现。它深刻地影响着监控技术领域，也将深刻地改变我们的生活方式。
 

  【中安网原创稿件声明】转载中安网文章时应遵循以下三个规则：1、保持原创文章中图表、图片、音视频的完整性；2、完整标注文章作者［文章前后有说明］；3、转载中安网原创中部分内容也要完整标注来源"中安网"，违者本网将依法追究。