剑指明晰视界 看IPC笑傲江湖

　　
　　
　　一个行业，也是一个江湖！有江湖，必，群雄并起！互联网改变了整个世界，也改变了安防。在“让我们看得更清楚”的需求下，高清监控时代已来临，并在2012年全面爆发，IPC、HD-SDI和模拟高线共存于高清前端市场，其市场竞争白热化，呈现“八仙过海、各显神通”局面。但不管怎样，市场永远是亲睐先入为主，IPC作为最早进入高清监控领域的方案之一，其技术成熟度、市场孕育度、行业需求度都具有无比的先天优势，本期CPS中安网“百万网络高清摄像机”产品专题共邀十六家中国视频监控主流企业精英，有杭州海康威视数字技术股份有限公司产品经理于学海、浙江大华技术股份有限公司产品经理黄维俭、深圳市明日实业有限公司总经理杨祖栋、浙江宇视科技有限公司IPC高级产品经理管蓓、苏州科达科技有限公司监控产品经理郭俊伟、深圳市翔飞科技有限公司数字产品部经理韩长城、杭州同尊数字技术有限公司产品经理蒋吉勇、深圳市中瀛鑫科技股份有限公司市场总监吴勇华、恒业国际集团恒业智能安防（深圳）有限公司市场总监鞠培泉、深圳市万佳安实业有限公司市场部经理李伟杰、深圳波粒科技股份有限公司技术总监匡全慰、天津天地伟业数码科技有限公司高清产品经理马可威、深圳市亿维锐创科技有限公司产品部经理李冬贺、高新兴科技集团股份有限公司产品经理龚霖迪、金三立视频科技（深圳）有限公司产品经理张智安、深圳市保千里电子有限公司总裁助理陈德银，聚会论战，剑指高清，看，IPC如何笑傲江湖！

　　解析IPC产品技术要点

　　摄像机是一个采集终端，网络高清摄像机的技术发展是推动整个高清视频监控的核心力量，那么，如何考虑一款网络摄像机技术的优劣呢？明日实业杨祖栋在现场采访中谈到，主要可以从传感器、ISP图像处理器、视音频压缩技术、传输协议、智能化功能扩展加以考虑。浙江宇视管蓓认为追求更清晰的图像质量是高清IPC的天然追求，而对于什么是好的高清网络摄像机，各家的理解和追求不一样，除了图像处理ISP技术之外之外、还有更高效更灵活的视频编码技术、更贴近网络应用的网络特性，当然对于一个负责任的企业来说，最起码的品质结构方面的突破。海康威视于学海说，对于百万相机图像处理、视音频压缩、3A都很关键。Sensor和编码芯片的处理技术，更是决定了一款相机的能力。同时宽动态、智能技术将会使高清相机锦上添花。万佳安实业李伟杰也在采访中谈到，百万像素网络摄像机的技术发展主要取决于三个元器件：百万像素级镜头、百万像素传感器，以及压缩处理芯片。高清摄像机产品的核心芯片技术的革新和性能的提升对高清视频监控市场的状况将起到决定性作用。同尊数字蒋吉勇告诉记者百万像素网络摄像机的核心技术主要有：编码压缩算法、ISP图像处理技术、信号传输设计（光传输、POE电口、HD-SDI输出口）、存储输出设计（iSCSI直存）、整体结构设计（散热、方便安装、易维护）、互通协议规范（Onvif、GB/T28181）等。波粒科技匡全慰对于此问题的观点是要进行百万高清摄像机的研发，最核心，也是最难攻克的技术就是照相机3A技术。3A技术指的是自动对焦（AF）、自动曝光（AE）及自动白平衡（AWB），其技术性能直接决定着数字高清视频监控摄像机的品质。只有掌握了3A技术，摄像机厂商才能很轻松地做出不同像素的百万高清摄像机，同时也能轻松做出低照度、背光补偿、红外、一体机芯以及高速球等全系列摄像机。中瀛鑫科技吴勇华认为IP高清摄像机最核心的组件一是传感器，二是Soc处理芯片。CMOS传感器的主要问题是如何继续提高低照度、宽动态效果，Soc处理芯片的主要问题是如何继续提高处理能力，提供更高、更快、更优的信息。目前主流的有TI、海思、安霸三种，TI提供全开放的平台，厂家可以在此基础上做很多功能和效果开发，灵活性强，可以呈现多种多样的产品，不过对厂家的技术研发考验也比较大；海思和安霸为全封闭、固化的平台，产品类型和功能比较固定、单一，厂家不需要多大研发即可产品化，不过厂家使用此平台可以快速产品化。TI可以对接所有的传感器，海思、安霸的对接决定权在原厂手上。浙江大华黄维俭、翔飞科技韩长城、保千里电子陈德银、亿维锐创李冬贺都对IPC的图像处理技术和视音频压缩技术做详细分析，记者总结大致如下：

　　ISP图像处理技术

　　ISP(Image Signal Processing)，即图像信号处理，是对摄像机传感器输出的原始图像进行处理，获得更加接近所拍摄的真实场景的图像技术总称。ISP技术是很多独立的处理模块的总和(如图1所示)，每个模块负责一个特定的功能，包括的模块有黑电平钳位、坏点校正、色彩插值、自动曝光、自动白平衡、色彩纠正、伽马纠正、锐化等等。百万像素网络摄像机技术直接来源于模拟摄像机技术，因此在图像处理技术方面，百万像素网络摄像机是基于模拟摄像机技术发展起来的;但百万像素网络摄像机在图像处理技术方面不仅仅局限于模拟摄像机的图像处理技术，还包括图像增强技术，如图像降噪、去抖动等。通过集成ISP，不但可大幅降低系统成本，更能增强视频的稳定性，优化影像在光学方面的性能。这对于提升高清网络摄像机的成像品质具有极其重要作用。天地伟业马可威在此项技术上补充道，目前高清网络摄像机涌现出众多的图像处理技术，比如：帧级宽动态、数字防抖、超低照度、星光级低照等。音视频压缩技术比如目前使用较多的H.264 High Profile编码格式、未来可能会使用H.265压缩算法等。

　　视音频压缩技术

　　目前主流的视频压缩算法主要基于混合编码框架，通过运动估计、空/频域变换与量化、熵编码等技术，压缩视频信号在时域、空域和概率分布上的冗余信息，获得低带宽和高质量的视频图像;各种音频压缩算法则面向低带宽语音、多声道、高保真等不同应用需求采取多种压缩策略，降低音频码率和提高保真程度。随着网络化、数字化的发展，视音频压缩技术已成为现代安防监控产业的基石。在百万像素网络摄像机中，视音频编解码是必不可少的处理环节。目前最先进的H.264视频压缩技术可以获得100倍以上的压缩比，使得原先数据率高达750Mbit/s的1080P 30fps高清视频，能够以较为理想的画质在8Mbit/s甚至4Mbit/s的IP环境中传输，克服了百万像素网络摄像机产品普及应用时的关键瓶颈--传输和存储带宽消耗，极大的增加了产品的实用价值。同时，面向视音频数据压缩的多码流、数字水印、信息加密等应用技术，也在很大程度上提高了产品的适用性、安全性，成为安防监控的重要组成部分。

　　 以上各个厂家观点记者总结得出IPC技术要点可以理解为两点首先，成像画质高，不管是从传感器或是镜头选购，都是保证高质量成像；其二，技术应对能力强。图像处理技术、智能技术、3A技术或是低照度等都是为了体现技术的适应性。当然，不得不提的是，很多IPC都采用了更符合工程应用的结构设计。外壳选材上，多采用散热良好的铝、铝合金、钢、锌等金属外壳，部分产品还设计有通风孔。功能接口一般都设置有用于恢复摄像机出厂参数的复位键、便于前端调试用BNC视频输出端子、多种电源供电模式、异常情况下的前端SD卡存储插槽等；为便于不同传输环境的应用，有些厂家还为摄像机选配有无线传输模块。这些设计，可让IPC在实际工程项目中更符合安装需求，并利于长期应用中的维护。

　　CMOS与CCD之争

　　从之前的分析不难看出，IPC所有的构成部件中，最为关键的是图像传感器，其指标优秀与否直接影响到网络高清摄像机画面效果。明日实业杨祖栋认为，目前市场上大多数网络高清摄像机均采用CMOS作为感光元件，但与CCD传感器相比，其在高清网络摄像机上的应用具有优势。中瀛鑫科技吴勇华说，网络高清CCD主要是索尼，CMOS传感器芯片供应商比较多，高端的如索尼、松下，中端的如美光，中低端的如Omnivision（苹果手机用的也是这种）。CCD和CMOS传感器在网络高清上的表现主要由他们不同的处理技术决定，CCD采用全局曝光技术，低照度下效果优势明显，但工艺复杂，成品率低，价格居高不下；CMOS采用逐行曝光技术，工艺简单，可大批量生产，具有较强的价格优势，但低照度下的效果有待继续改善，不过高端的CMOS传感器在低照度下的效果甚至好过CCD。毋庸置疑，CMOS传感器是IP高清的主流技术趋势。海康威视于学海谈到CCD传感器在灵敏度、噪声控制等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、高整合度的特点。不过，随着CCD与CMOS传感器技术的进步，两者的差异已经逐渐缩小。然而CCD的成本高，集成度低，信息读取慢，相比下CMOS的特点更适合当下的高清相机，将会引领高清相机的未来。浙江大华黄维俭说，CCD传感器技术起步较早，技术相对成熟，具有感光度高、噪点低的优点，在成像质量方面存在优势，但是其处理速度相对较慢、功耗及成本较高，目前只在130万像素及200万像素上有所使用；CMOS传感器则有处理速度相对较快、功耗低及成本低廉的优点，使其在高清监控中发展迅速，经过几年时间的技术的沉淀与创新，目前CMOS传感器已克服了照度等问题，再加上CMOS有着较高的动态范围，使CMOS产品在高清摄像机的地位越来越重要，市场上也是采用CMOS传感器的高清网络摄像机占了大部分。波粒科技匡全慰认为在模拟时代，主要是都是CCD做模拟摄像机，而到了数字高清时代，则是以CMOS为主的数字百万高清摄像机。CCD的优点是灵敏度高、解析力强、信噪比高、低照度效果好。但CCD不适于做数字高清摄像机，且价格较贵，其核心技术被日系厂商把控，国内厂家难以做深层次的开发。而CMOS价格低廉、自主开发程度高，符合开放、合作的现代科技理念，此外近几年随着国内有实力的高清厂商的研发，CMOS摄像机在低照度、红外性有了突破性的发展，其性能远超CCD模拟摄像机。

　　天地伟业马可威认为CCD特有的工艺，具有低照度效果好、信噪比高、通透感强、色彩还原能力佳等优点，在交通、医疗等高端领域中广泛应用。由于其成像方面的优势，在很长时间内还会延续采用，但同时由于其成本高、功耗大也制约了其市场发展的空间。CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点，最近几年在宽动态、低照度方面发展迅速。市场上推出的最新的超低照度、超宽动态等CMOS SENSOR产品，效果表现优秀，相比早期的CCD传感器在低照性能上已经没有差距。CMOS传感器大多使用Rolling Shutter（卷帘快门）曝光模式，在捕捉高速运动物体时，会有扭曲、畸变现象。金三立张智安采访中说，在同等面积下，CCD的优势是灵敏度较高、色彩还原真实、整体图像品质好、解析度高、噪点控制好、低照度下成像效果好，然而其功率大、成本高。信息读取方式上，CCD需外部电路控制，较为复杂。CMOS优势是信号读取速度快、低功耗、集成度高、成本低，略显不足的是其灵敏度稍低，但信息读取方式上看，CMOS直接读取电流（或电压）信号，速度是CCD的10倍以上。苏州科达郭俊伟也谈到CCD目前最大的优势在于global shutter，因此目前成为高清卡口相机的不二选择，缺点就是像素难以继续提高，发热量较大；而CMOS本身像素可以做的更高且发热量小，经过多年的发展，CMOS在低照度、噪声等方面已经取得了非常大的进步，目前高清监控相机中CMOS占据了相对较大的比例。保千里陈德银对于此问题详细谈到，感光器件是摄像机最为核心的部分，在模拟摄像机及标清网络摄像机中，CCD最为广泛使用。但随着百万像素网络摄像机的出现，其主要采用高分辨率的逐行扫描方式，逐行扫描的CMOS传感器比隔行扫描CCD芯片更有优势，其依次扫描每条电视线，而不是将电视线分成奇数和偶数线条后再叠加成一副完整图像。采用隔行扫描，快速运动的物体在奇数场扫描和偶数场扫描中的位置存在较大差异，导致画面模糊不清，对于交通等领域而言，需要的是清晰、无锯齿的运动车辆图像，CMOS在像素密度上的优势使其处于领先地位。目前，130万网络摄像机沿袭模拟的优势，较多采用CCD，而200万像素以上的网络摄像机则更多倾向于CMOS。CCD的特点是灵敏度高，但其响应速度较低，而CMOS除了像素密集度的优势之外，成本、功耗等优势更为厂家青睐;当然“金无赤足，人无完人”，CMOS存在着不足，其在低照度环境下噪点较多，如果没有补光措施，在低照度环境下使用很难达到理想效果。

　　依据以上观点，记者总结得出在视频监控处于模拟阶段一直是CCD的天下，索尼、夏普两大CCD厂家在市场上呼风唤雨。时过境迁，当网络高清横空出世，CMOS趁机上位，一步步蚕食CCD的市场份额，如今已形成与CCD分庭抗礼之势，甚至出现赶超之势。

　　IPC与SDI谁执牛耳

　　得天独厚的高清监控市场环境下，IPC与SDI双龙戏珠。IPC先入为主，SDI后起之秀，锋芒毕露，究竟谁能笑傲高清，以下是企业观点：

　　海康威视于学海认为从长远来看，高清IPC必然会成为主流。因为它的应用广泛、价格低、限制小。但HD-SDI对于一些特殊行业应用，比如公安、交通等需要低延时的场景监控，对于这些行业HD-SDI数字高清大有用武之地。翔飞科技韩长城在此基础上补充，认为IPC优势明显。首先，就传输方便性来说，IP高清优于SDI高清。众所周知，SDI高清监控是在传统模拟监控的构架上，改变局部设备，信号未经压缩采用SDI传输模式进行传输。传输模式的局限性导致SDI视频监控在传输距离上受到很大的限制。目前来说，尽管SDI图像可以转成光进行传输，一定程度上解决了传输距离受限的问题，可是成本问题则凸显出来。 而IP监控在结合IP技术的基础上，利用IP网络的交换特性即可完成视频的分配和转发，而不必像传统模拟监控或SDI监控那样，必须使用矩阵等设备完成视频的转发和切换。此外，IP高清监控在远程光纤传输的时候，也可以使用非常便宜的光纤收发器，远程无线传输的时候还可以使用无线网桥，方便实用。 其次，就造价成本上来说，虽然相对于模拟系统或者SDI构架来说，IP交换相对来说实现起来比较复杂，然而，随着IP技术多年的发展，目前来说每端口的成本相当低，这是IP系统的优势。观点需要碰撞才能发出智慧的火花，明日实业杨祖栋却认为，如果说HD-SDI的出现是因为IPC有着诸多这样或那样的“先天不足”应运而生也不为过，IPC类监控产品在市场中表现不俗，但由于网络传输延迟、编解码损耗较大、占用网络带宽较大等问题一直被众多工程商诟病。为满足全高清、无延时、视频无损耗的高清应用需求，基本解决以上问题的SDI技术受到推崇，这也是与HD-SDI自身就是由广播级技术与视频安防完美融合的先天基因而决定的。持类似观点的天地伟业马可威告诉记者，相比高清IPC，SDI方案的一些优势为：由于设备采用BNC接口连接，传统模拟框架系统升级高清监控系统无需重新布线；产品易用性强，采用75-5同轴线缆即可实现系统布线；非压缩不失真原始图像，SDI以未经压缩的数字信号高速传输，原始图像不失真；高清实时，SDI监控不受传输网络影响，没有图像延迟，在有实时监控和高清要求的场合，该性能要求就显得特别重要。

　　 观点针锋相对，但采访的大部分厂家在认可SDI优势的同时，更为“偏爱”IPC方案。浙江大华黄维俭说HD-SDI高清产品具有无压缩、效果好、延时短的优势，但是就目前市场现状来说，HD-SDI产品及方案在高清监控市场中所占比例不大，处于小规模应用状态，得不到大规模推广，主要原因有两点：一是传输距离限制，SDI信号传输距离不超过100米，限制了产品的使用范围；二是HD-SDI高清产品及相应传输线缆及后端存储产品价格相对较高，导致系统方案整体造价过高； 反观高清IPC产品，已经过了几年的发展，视频编码、ISP图像处理等关键技术得到长足发展，产品线越来越齐全，用户的认可度也在逐渐提升，目前已经是高清监控产品市场的主流；相对于架设简单、传输方便的优点，高清IPC同时也存在延时大、编解码损耗、高带宽等缺点，但是随着IT技术的发展和网络环境的改善，高清IPC将会成为整个监控行业的主流。无独有偶，恒业国际鞠培泉也这样认为，HD-SDI和IP高清应该是两个不同的技术领域，有着各自的特点和目标应用环境。在高清监控的市场发展中，两者暂时互为补充，不可替代。HD-SDI的优势是无压缩、无延时，而IP高清的优势是体现在其网络传输的便利性以及其成本的控制方面。从未来的发展趋势来看，个人认为IP高清是主流。因为未来物联网技术的应用、云安防的诞生要有赖于网络。一旦网络环境得到超越性的改善以及存储问题得以解决，那么IP高清一定会成为监控市场的主力军，甚至可以完全取代HD-SDI，这也正是HD-SDI目前叫好不叫座的原因。波粒科技匡全慰说，HD-SDI目前还处在初级阶段，远没有形成规模。虽然SDI高清具有预览好，延时短的优势，但是SDI高清具有数据量大对线缆要求高，传输距离限制、布线施工复杂成本高，后端承载压力大，价格居高不下、产品刚出不久、未经受考验、综合造价高弊端。因此，与高清IPC相比，HD-SDI的优势并不明显。在延时方面，波粒研发的网络高清摄像机的延时只有0.1秒，肉眼很难感觉延时。中瀛鑫科技吴勇华在采访中谈到，IP网络高清摄像机的优势在高清晰度、使用方便、不受干扰等方面，是主流的趋势产品；劣势是价格还较高，产品还未充分普及，固有市场接受度还需继续提高。HD-SDI高清摄像机的优势在无压缩、实时传输、封闭安全等方面；劣势是成本高、布线麻烦、易受干扰、传输距离受限，只是过渡性的产品。目前，IP高清摄像机所占的比例还不是很大，有很大的发展空间，前景非常看好，具体份额不好估算。HD-SDI与网络高清将会在一定的时间内同时存在。HD-SDI由于技术发展较之网络高清要晚一两年，配套设施跟不上，价格成本上会偏高。但由于HD-SDI延续了模拟监控的传统思维，从用户角度来说，接受程度相对较高。而网络摄像机随着各地大型项目建设、安防展览会对网络监控的普及，也逐渐被用户所熟知，而且根据实际应用，网络高清产品相比HD-SDI产品也有一定的优势。不过未来的趋势一定是网络高清，而目前网络高清和HD-SDI高清两者有各自的市场，也许今后会在网络高清普及的同时加入HD-SDI接口。亿维锐创李冬贺说，基于数字高清无压缩传输方式的HD-SDI相关产品和其可选择解决方案的系统架构，可满足特定行业部分项目的特定性能（比如高清低时延），并起到一定平滑升级作用。此特点使得安防业内厂家和最终用户开始关注HD-SDI技术本身，及其后续解决方案和配套产品。基于HD-SDI的相关配套产品和系统解决方案在高清IP Camera主导的当下已成为另一种选择，另一方面市场需求决定着技术手段和解决方案的发展走向，而HD-SDI和网络高清IP Camera都能符合特定市场领域或特定项目的客户需求。HD-SDI有一定的发展空间，在于一些特定行业部分项目的特定性能(比如高清低时延)，并起到一定平滑升级作用。它的频带宽、耗损低、抗干扰、重量轻以及扩展性也高，这个趋势值得关注。万佳安实业李伟杰也谈到，高清IPC的优势在于可基于IP网络传输，并且可无限扩展，组建大规模的监控系统成本较低。IPC的缺点在于网络信号延迟大、网络传输存在安全隐患。SDI的优势在于可基于同轴电缆传输无损数字信号，图像还原更真实，操控更实时。 SDI的缺点在于SDI信号目前点对点传输最远只能达100米，组建大型SDI监控系统成本较高。苏州科达郭俊伟看法是，高清IPC优势在于部署灵活、兼容性好、可扩展性强，HD-SDI方案优势在于延时小，无损画质、系统封闭；二者各有优势，可相互补充为用户提供合适的高清应用。从发展看，IP高清肯定是趋势，SDI高清只是在目前有些应用场景下有一定优势。

　　保千里陈德银和浙江宇视管蓓认为IPC和SDI各自的优劣都很明显，只有两种方案相互促进，才会推动整个高清安防产业更快的发展。记者也较为认可这样的观点，HD-SDI摄像机传输的是非IP的数字信号，进行联网监控需要对数字信号IP化处理，目前的做法是添加高清编码器，这样较单个IP摄像机增加了整体成本，寻求一种低成本易实现的IP化处理方案是HD-SDI发展的关键。由于HD-SDI方式解决了信号的高清采集、无延迟传输、高清显示，而IP方式解决了信号的存储、多级平台调用、信号的处理、分析、业务平台等任务，在当前中国特有的技术需求和系统现状下，多信号格式、多业务平台才是高清发展之道，无论技术还是厂商，合作才是硬道理。

　　结束语

　　总而言之，目前中国的网络高清监控市场，基本上还处于始发阶段，模拟产品已经占据半壁江山，高清的各类芯片商、产品商、系统集成商和系统平台商在网络高清监控市场上的销量还属试水阶段，因为技术和系统都还处在不断磨合完善阶段。从现实的成熟规模化应用市场效益分析，高清网络监控产业链上的各环节企业还在将重点放在传统产品与系统上，网络高清，是下一个争战场。由于这种现实基础，形成了目前核心企业谁都在准备和完善高清，因为谁都不想落后一步。这是个积极进取的市场，群雄并争追逐，谁能笑傲呢？

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