‧ 中國 Speed Dome 高清球機技術性能新突破及發展趨勢

來源:CPS中安網作者:鄭展棒

隨著網路化、高清化、智慧化技術的快速發展，高清高速球機在平安城市等項目中得到大量應用，市場佔有率提升明顯。面對市場的巨大需求，一方面，各廠商主動加快高速球機網路化、高清化、智慧化技術的升級，不斷推出更高品質的高清高速球;另一方面，中國大陸各廠商也更加注重自主智慧財產權的積累，推動高清Speed Dome高速球機的關鍵零部件的國產化與核心影像處理技術的自主化。

一直以來，高速球在視頻監控領域的地位都是不可替代，其具備的360度無死角監控、定點巡航、變焦監控等特有功能均不被其它類型攝影機所擁有。發展至今，高速球基本全面走進高清化，這是安防行業網路化、高清化發展的大勢所趨，也是其自身具備高清晰畫質、更廣覆蓋範圍、高擴展性與智慧化特性升級的技術優勢所決定。

根據《公共安全》雜誌今年上半年對中國高速球機市場的調查結果顯示，高清高速球機占球機市場的份額在30%左右。在中國一些主流的IPC(網路攝影機)供應商中，高清高速球機在所有IPC中的銷售占比甚至比這個值更高。在平安城市、交通、園區周界，高清高速球機成為了PTZ高清IPC的建設主流。　　

球機陸製化推動市場

清高速球與高清攝影機一樣，其發展速度遠遠超過市場預期。其主要原因有兩點：一是高清技術越來越成熟。新一代高解析度CMOS感測器和高性能編碼晶片的使用，使得網路高清高速球的圖像品質、畫面流暢性等取得了非常大的進步，一些原本在觀望的廠商紛紛加入高清高速球市場;二是高清機芯和球機成本的下降。

這兩方面促使高清球機市場規模的快速增長，特別是低成本方案的高清球機，正在快速入侵傳統類比球機市場領域。面對中國市場更偏向於性價比的共性，球機的低成本化勢必會給市場帶來衝擊，應用也會隨之增多;加之目前中國對高清監控的強烈需求，高清球機的應用成本也在隨之下降。

談到高清高速球的發展現狀，海康威視技術支持工程師李意元表示：隨著網路化、高清化、智慧化技術的快速發展，高清高速球機在平安城市等項目中得到大量應用，市場佔有率提升明顯。面對市場的巨大需求，一方面，各廠商主動加快高速球機網路化、高清化、智慧化技術的升級，不斷推出更高品質的高清高速球;另一方面，各廠商也更加注重自主智慧財產權的積累，推動高清高速球機的關鍵零部件的國產化與核心影像處理技術的自主化。

在當前高清球機行業內，雖然核心的CMOS感測器和晶片仍然掌握在國外廠商手上，但高清球機的國產化發展趨勢非常明顯。諸如海康威視、大華股份、傲得華視、翔飛、佳信捷、波粒等大型廠商生產的一體機機芯在市場的反響都非常不錯，相比日立和索尼的高清機芯產品在技術上雖然仍有些許不足，但差異化正在逐漸縮小。未來，或許充斥整個高清球機市場的高清機芯產品均會出自國內廠商。

機芯、結構、編碼性能的升級

構成高清高速球的主要幾大部件是球罩、雲台、高清機芯、控制PCB板，高清夜視產品還會增加紅外LED燈板。縱觀近幾年高清球機的技術發展，無疑是集中球機的高清機芯的發展、環境適應能力、夜視補光、網路編碼性能以及智慧化技術的應用這幾個方面。

一體機機芯技術突破促發展

高清一體機機芯是高清高速球的圖像來源，為最核心部分。自日立2009年發佈首款720P高清機芯DI-SC110-C開始，標誌著高清高速球產品正式走進安防市場。隨後，日立的1080P高清機芯DI-SC220-C、DI-SC120-C720P高清透霧機芯、2013年的重頭產品DI-SC221-C1080P高清透霧機芯，以及索尼的FCB-H10、FCB-H11、FCB-CH6300均相繼面世，不斷推動高清球機的發展。

近兩年，隨著高清影像處理技術的進步，中國掌握自主影像處理技術的監控廠商，通過調整影像處理晶片參數，來提升輸出圖像的色彩還原度、清晰度;融入了3D降噪技術，提升夜間監控效果。再者，由於可見光與紅外光的波長不同，在有可見光的場景下，球機容易出現虛焦的問題。

目前一些主流的廠商是通過聚焦演算法優化，智慧判斷圖像中亮暗區域，可做到一次性聚准，不會重複聚焦，改善聚焦難問題。另外，通過智慧運動聚焦演算法，優化對運動物體聚焦演算法，聚焦速度更快速，聚焦精度更準確。廠家將這些技術應用到各自研發的機芯中，而隨著各廠商自研機芯的技術突破，部分國產機芯在低照度、透霧、遠焦等特性上已經追上或者超越了主流進口機芯。

結構突破利於球機環境適應能力

多數時候，球機的應用環境要面對暴曬、陰冷、雨水、沙塵等惡劣天氣，對高速球的外觀結構產生一定考驗。從外殼材質與形狀設計、透明球罩的透光性與堅固性，以及整機的散熱與防水都必須有著嚴格的設計標準。目前，隨著一些有著IT背景的供應商入局，球機的工業設計更多的結合了可靠性、可維護性、美觀性、實用性等特性。

在一些產品中，更是出現了國際工業設計大獎的球機，引領了球機結構設計的新風潮。如浙江宇視的全天候球機，採用了遮陽、防水防塵、IP67、-40-70度多級溫控、電壓波動+-25%容忍等全天候設計，適合應用在冷、熱、酸、灰、風等環境較惡劣的場景中;可支援電口、光口、EPON靈活可選多業務介面，更是獲得了2013年德國IF產品設計大獎，該獎項和紅點獎並稱為“工業設計奧斯卡獎”，而IF獎更側重產品的創新和實用商業價值。

夜視補光彌補低照度不足

眾所周知，高清視頻監控的低照度效果一直是困擾其應用的短板，高清球機產品也是如此。特別是在夜視監控領域，如果不採取補光配合監控，監控畫面的效果完全得不到保障，這樣那就失去了監控的意義。

目前較為主流的做法是採用紅外補光，即採用大功率的紅外LED光源(俗稱點陣式紅外燈)或者採用鐳射光源進行同步補光，使得畫面的清晰度和亮度得到保證。近幾年，紅外高清球機和鐳射球機的普及，極大改善了過去球機在夜間超低照度環境下看不清的應用問題，許多高速球廠商也不遺餘力的大量推出紅外高清球機產品，其中不乏一些亮點產品。

如科達的IPC413\IPC423系列高清紅外球機內置360度雲台，搭載20倍光學變焦，採用業內頂級品牌紅外燈，夜間監控距離超過100米，專業的紅外燈技術，使紅外燈角度與機芯隨動，夜間畫面明亮、均勻、噪點少。

並帶有雨刷，在室外環境下可免去鏡頭變髒後清洗的麻煩。宇視科技的紅外鐳射球機，在全天候球機的基礎上集成了4級隨動補光，最遠補光可以做到200米看清車牌，400米看探測人、車、物，實現了球機夜晚和白天看清同樣的信息量。杭州途視的多燈一體變焦的紅外高清球機，充分利用了光學設計的原理，使紅外光得到了充分的利用，在夜視效果的提升上有著其它紅外高清球機的不可比擬的效果。

網路編碼性能

清高速球的網路編碼性能與高清類產品一樣。早期，安防行業採用的是標準H.264BaselineProfile的視頻編碼演算法，但隨著平臺性能的提升，H.264BaselineProfile的編碼性能已經不能滿足需求，針對高清圖像的編碼，目前H.264HighProfile視頻編碼技術成為高清高速球主流的編碼格式。

無論是TI還是海思，其在後續的DSP設計上均能提供此種編碼格式，它相比於原有的視頻編碼格式提升了20-30%，從而可以採用低碼率傳輸高清晰度視頻。編碼能力的提升，對於高清高速球機的圖像品質及流暢性都有很大的改善，同時對高清視頻的應用也起到了推動性作用。雖然有傳言H.265編碼格式將會在不久後面世，其性能相比H.264幾乎提升了一倍有餘，但究竟何時會真正得到應用還是個未知之數。

智慧化技術全面提升監控效果

談及到安防監控的智慧問題，自然不能忽略智慧視頻分析技術。在早幾年前，智慧視頻分析技術便被提出，隨著高清視頻監控的崛起，為其提供了更多的應用發展空間。目前，自動目標跟蹤、移動偵測、越線報警、人員統計等智慧視頻分析技術已經得到廣泛應用。

高清高速球的智慧化技術有別于智慧視頻分析技術，其應用範圍更廣。得益於晶片運算能力的不斷提高以及智慧演算法層出不窮，智慧化技術在高清高速球上得到重視，如上述的智慧視頻分析技外，還出現了、報警聯動、定時巡航、智慧巡航、3D控制技術、溫度監控等智慧化應用。

目前，許多高清球機廠商在產品的智慧化技術上均有所建樹，其推出的產品更是得到行業認可。其中科達的槍球聯動自動跟蹤系統最具有代表性，其無論在跟蹤的速度、清晰度、敏捷度與準確度都稱得上是佼佼者。

海康威視推出的DS-2DF7286-A新一代高清高速球機，採用1/3"CMOS的圖像感測器，搭配高性能的平臺處理方案，性能可靠穩定，可提供智慧運動跟蹤功能，監控更為靈活有效;還融入了透霧功能與Smart IR功能，使得霧霾天氣中獲得清晰圖像與防止近處紅外過曝。天地偉業最新推出的S3系列高清高速球產品就支援高清視頻智慧分析技術和全自動跟蹤功能，這些功能在實際場景應用中給用戶帶來了更高效的使用方式，不再依靠大量監控維護人員“盯”畫面了。

高清高速球的弊端仍需解決

儘管高清高速球的高清、360度無盲角、定點巡航監等功能給人留下不錯，但在實際應用過程中，一些弊端也隨之浮上水面，需要廠商努力去解決。

談到球機在應用上存在的短板，浙江宇視科技有限公司高級產品經理管蓓表示，球機不轉動時，相當於槍機。如今有很多城市盲目追求球機建設，但是實際應用中，球機從來不是用於巡航或者追蹤，當治安事件發生時，往往由於球機角度問題，沒有捕獲到在攝影機範圍內的應有錄影，拍攝點位元沒有發揮真正作用。

因此，從實戰應用角度，如何發揮球機可靈活變倍和轉動的優勢，能否通過內置智慧和實戰業務平臺配合，實現有效的、低誤報率的球機自身功能優勢的挖掘，是整個產業鏈和解決方案需關注的課題。

杭州途視資訊技術有限公司總經理鄭明則從現實的角度去談論應用問題：目前，高清高速球在現實應用上存在兩個弱點，第一個弱點是互聯互通的問題。目前主流的ONVIF、PSIA、GB28181等協議接入協力廠商的NVR會存在卡幀現象，或者PTZ不能控制，以及球機功能嚴重缺失等問題。第二個弱點是高速球的操控問題。

網路高清高速球相對於傳統類比球，具有網路延遲的先天不足，目前的網路高清高速球控制都是採用調出PTZ控制介面來進行變倍、轉動等控制，由於網路的延遲性和控制步長的原因，目前的網路高清高速球很難精確控制，想要監控活動物體，非常困難。這樣就把網路高清高速球的應用體驗降低了很多，遠遠不如傳統類比球的控制得心應手。

除在應用上，球機自身的技術也存在提升空間，如感測器和低照度問題。高清球機上的機芯主要採用的是CMOS的圖像感測器，由於CMOS採用捲簾式的曝光方式，導致球機在高速運動的過程中出現圖像傾斜，同時球機在大倍率監控的情況下出現抖動，這也是行業內採用CMOS的機芯存在的共性問題。另一塊技術瓶頸就是夜間紅外效果的改善，由於夜間存在可見光和紅外光，機芯在夜間的自動聚焦問題非常突出，突破這個技術難題將給夜間監控效果帶來質的提升。

就高清球機特性而言，蘇州科達劉志強認為：由於高清高速球一般裝於室外，相對於室內機，後期維護是難點。同時，由於室外環境惡劣，對球機產品的可靠性也提出了很高要求，這兩點在現階段還有非常大的提升空間。另外，目前市面上的高清機芯最大是30倍光學變焦，如果需求更大的鏡頭，對球機內部結構提出了新的挑戰。

發展趨勢：技術融合互聯互通

從大方向來看，網路高清化、智慧化、技術快速融合是高速球未來的主流發展趨勢。海康威視技術支援工程師李意元表示，未來高速球的發展會通過支援GB/T28181接入標準和網路標準協定Onvif、PSIA、CGI來實現多廠家多平臺之間的互聯互通;通過支持更高的清晰度、更高的倍率及更高的幀率來獲取更為優質的圖像;通過集成智慧化的功能，變被動監控為主動監控;通過和車牌識別、閃光燈同步等技術的融合，提升道路治安監控的夜間效果和視頻有效利用率。

目前大陸的最終用戶比較關注紅外夜市效果，而國際上則更多關注夜間彩色低照度。所以，高清高速球今後的發展還是取決於自身能否創新出差異化的功能來保證市場占比。所以，一些針對特殊行業應用衍生的行業特性球機也是未來高清高速球的發展趨勢。