高清时代的系统化建设挑战

瞿关明

高清时代的系统化建设挑战

瞿关明

刚刚过去的2010年，是安防行业全速向前奔跑的一年，不管是各地风起云涌的安防项目建设，还是火爆异常、撑破展馆的北京国际安防展都在向我们预告着安防全盛时期的到来。而对比2009年的深圳国际安防展和2010年的北京国际安防展，虽然分别在一南一北两个不同的城市举办，但是展会上一个相同的声音却在逐步清晰并洪亮：高清。

2010年，是高清的元年，也是视频监控历史上令人激动的新纪元的到来。这一年，HD、720P、1080P的概念开始深入人心，我们的用户开始感受到百万像素在视频监控中体现的魅力；这一年，我们真正看到百万像素摄像机在批量应用到实际的高清视频监控项目中；这一年，我们开始熟知HD-SDI的数字非压缩高清视频标准，视频监控领域也开始达到广播级的水准。

这些，都是高清带给行业的骄傲，但是，在骄傲和兴奋背后，我们更需要明白高清视频时代的来临给安防行业带来的挑战。这些挑战，一方面体现在前端视频采集技术的提高上，另一方面则体现在高清监控项目的系统化建设水平上。而高清监控项目的系统化建设水平对于高清产品的发展又至关重要。

高带宽视频数据传输网络的建设

目前的高清视频监控前端设备一般有IP型和HD-SDI型两种，前者采用普通的TCP/IP协议传输经过压缩的高清网络视频数据，后者采用HD-SDI的接口传输数字的非压缩高清视频数据。由于IP型的设备接口较为通用，施工较为简单，用户认知度较高、同时成本也相对低廉，目前IP型的高清前端设备占据了绝大部分的市场份额，后者一般采取HD-SDI光端机基于光纤来传输，具备实时性高，数据还原度高的特点，但是由于成本较高，目前仅仅在一些重点项目中有所应用。

不管采取哪种前端设备，由于需要进入综合的视频信息平台进行存储、点播、转发等业务，最后这些视频信号都需要转变为TCP/IP信号。因此，在数据中心，对于TCP/IP网络的负载要求基本都是一致的。与普通的标清监控相比，高清视频所占用的网络带宽是成倍增加的，一路720P视频数据，占用的网络带宽为3.5-4Mbps，是标清D1分辨率所占带宽的2.5-3倍；而一路1080P视频数据更是可以高达8M，是D1分辨率的5-6倍。在带宽飞速增长的同时，系统的视频路数规模并没有减少，这就对监控系统的网络负载能力提出了极高的要求。如果网络配置太差，严重的数据丢失和极高的延时将使得系统基本处于瘫痪状态，高清系统就起不到应有的作用。

海量数据的存储压力

存储是监控系统必不可少的组成部分，与高清视频的高网络带宽占用对应的是高清视频数据的高存储空间占用，720P分辨率的视频数据每小时的存储容量为2GB左右，1080P分辨率的视频数据每小时的存储容量为4GB，都超过传统的D1数据好几倍。

高清视频的高存储空间占用一是会给存储系统提出较高的吞吐能力要求，二是会要求存储系统的最大存储容量大幅度增加，三是对存储系统的数据快速检索性能提出挑战。

根据目前的现状和趋势，我们基本可以将高清监控系统中存在的各种存储设备分为节点型和平台型两大类：节点型的存储设备一般包括嵌入式NVR，混合DVR和小型NAS等，部署灵活，功能丰富，但是存在单机存储容量较小的限制；平台型NVR一般具备单机容量大、可堆叠、可扩展、便于集中管理等特点，一般集中部署于视频监控数据中心。这两类存储设备的结合可以在一定程度缓解系统的集中存储压力。

与之紧密相关另一个问题是硬盘的选择，目前的硬盘一般分为家用级、企业级及部分企业专为监控行业推出的监控专用硬盘，根据笔者实际的项目经验，一般推荐节点型的NVR、混合DVR等设备采用监控专用硬盘，而具备iSCSI和NAS架构的IPSAN或平台型NVR设备，推荐采用企业级硬盘。

多业务融合趋势下的高清平台

随着网络视频监控的普及，软件平台已经成为系统的必需部分。作为直接面对用户的关键部分，一个监控系统的成功与否，很大程度上取决于软件是否符合用户习惯，是否能够取得用户认可，因此，软件平台也一直以来也是最难做完美的部分。在高清时代，软件平台同样面临了许多新的问题和挑战。

首先是核心的视频交换技术部分。由于高清视频带来的巨大的数据带宽和存储容量，平台在处理这些数据的时候所需要的系统资源是以前的好几倍。同时由于引进了新的数字高清视频的概念，系统在同时面对数字高清、网络高清、网络标清和模拟标清等视频格式的时候，需要用相当大的精力去完成这些混合视频数据的交换。在这方面，不同厂家采用的解决方案可能会有所区别，以天地伟业的EASY 7高清视频信息平台为例，EASY 7采用的是双交换技术，即在平台系统的中间件底层采取模拟和数字、高清和标清分离交换的双交换机制，可以突破高带宽混合交换所带来的诸多限制。

第二点是多业务融合的要求。众所周知，目前的视频监控系统已经在朝着趋于行业化应用的方向发展，在不同的行业应用的监控平台都需要结合用户的需求进行深入的开发，可以说，监控已经不再只是一个简单的视频采集、存储、回放的系统了，而是融合了OA、GIS、应急指挥等功能的全方位信息化平台。

第三点是智能化技术的融入。智能化技术的融入主要分为三个部分：（1）视频检索技术的融入，在标清时代，这个需求就一直存在，但不是很突出，因为数据量相对较小，而到了高清时代后，这个问题开始严峻，面对相当于以前数据几倍的信息量，如何快速定位有价值的信息，定位后如何快速提取和发布，这些难题都要求平台具备便捷的操作和高性能的视频检索技术；（2）视频诊断技术的融入，主要应用于对前端高清视频质量的诊断，可以完成对前端摄像机的故障诸如视频丢失、视频模糊、视频遮挡等的诊断并发出警报；

（3）视频分析技术的融入，主要用于对前端高清视频的分析，如周界入侵、遗留物、烟火检测等功能。智能分析的算法经过几年的发展，目前已经比较成熟，随着高清化的到来，智能分析的优势在高清视频里更能体现。

第四点是基于“云”的系统构架的初探。相对于互联网领域的云，监控里的云系统概念刚开始可能会更多的集中在“孤立云”（局域网）的范围，如何基于云计算网络构筑视频监控的云存储、云点播、云搜索、云分析？如何将以前分散实现的监控业务计算尽可能的汇集到中央集群来实现？这些问题，相信是各个厂商都十分感兴趣的，而笔者也相信，这是下一代监控平台发展的必经之路。

淋漓尽致的图像显示

高清视频监控系统的显示部分根据设备的作用可以分为两个部分，一部分是视频输出部分，即视频主机、解码器等；一部分是高清显示设备，即液晶屏、LED屏及扩展的各类拼接屏等。目前，即使在同等的显示设备的情况下，不同厂家、不同种类的高清视频输出设备的效果都会有差异，一方面输出接口的不同会导致视频显示效果的不同，另一方面其芯片采用视频渲染技术差异也会导致视频显示效果的区别。根据不同的需求，应该选择合适的视频输出设备以保证系统的图像显示效果。

随着视频像素的提高，对视频输出设备的要求也越来越高，传统的VGA接口输出已经无法达到1080P的显示效果，要显示1080P的效果，只能采用HDMI或者DVI等数字接口，同样，以前监控行业采用的传统视频输出芯片也逐步替换为专业的机顶盒甚至显卡用GPU芯片。高清视频监控系统要达到既定的效果，最终的图像显示也是非常关键的一环。

以上几点是高清监控系统建设中必然会遇到的问题，而一个完整而完善的系统方案恰恰又是高清监控能顺利成长的必要条件，因为现在的监控，已经不再是孤立的小系统，取而代之的是一个个的大型联网系统。

一个新技术的普及会推动一整条产业链的整合和发展，直至成熟，高清监控是视频监控领域的生力军，在普及高清的过程中，会有很多个难题急需解决，会有很多的障碍急需打破，会有很多的挑战急需迎接，但是我们仍然翘首以盼着它的发展壮大，因为我们相信，视频监控步入高清是行业发展的必然。

作者单位：天津天地伟业数码科技有限公司