cookieOptions = {...}; ‧ 2014 網路攝影機發展探討 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

智慧生活設計事務所


2013年12月25日 星期三


 
IHS 一直在研究影像監控設備市場超過 10年。在此期間,市場增長迅速,大部分時間都是雙位數增長長。而在 2014年影像監控市場將有變化,IHS 預測,全球市場將增長 12%以上。在全球市場內, IHS 確定了固定的半球和 180°\360° 網路攝影機作為增長最快的產品細分專案,還有城市監控應用和能源部份的垂直市場。本文以影像監控網路攝影機為物件,簡單分析其 2014年行業發展趨勢。

類比到網路,高清監控是個完整的技術概念
對於監控系統而言,高清是一個完整的技術概念,包括從圖片採集、轉換、壓縮、傳輸、儲存、控制、顯示等一個完整的影像處理流程。而對整個影像監控系統而言,前端圖像採集設備即攝影機鏡頭,是整個系統的核心,或可比喻是整個系統的眼睛。如果沒有前端攝影機、鏡頭,影像監控就不可能實現,就像人沒有眼睛看不到世界萬物一樣。如果沒有前端攝影機、鏡頭,監控系統就無法捕捉到高清影像監控圖像。
  
多年來,影像監控行業的科研人員,一直在為提高影像監控圖像解析度而不懈努力。隨著影像技術尤其是圖像感測器晶片技術的不斷發展,監控攝影機的清晰度不到提高,水準解析度從380線發展到420線、480線,再到540線、600線、650線。
  
在高清攝影機問世之前,類比攝影機的解析度幾乎每年或沒兩年都有一個明顯的提高,這也成為了行業關注的熱點。2006年,高清網路攝影機問世,並很快在行業內掀起高清風暴。2009為順應高清市場發展,幾個業內廠商聯合成立了 HD-CCTV聯盟,欲把廣電的 HD-SDI 高清傳輸模式借用到安防監控系統中心,此後不久,HD-SDI 高清攝影機問世。目前,行業內流行的說法是將網路攝影機稱為第一代高清監控,SDI 為第二代高清監控。以下安防展覽網編輯對網路攝影機2014年行業發展勢頭做簡單歸納。
監控廠商逆襲
高清早期的應用絕大多數還是用在金融、治安、校園、智慧城市等中高端領域。類比時代,底層核心技術受控國際廠家,許多廠家基本上是生產組裝。進入數位高清時代,越來越多的廠家自己編寫 3A演算法,掌握攝影機的清晰度、色彩、聚焦、曝光等技術。另外,在數位高清時代,作為一個有競爭力的高清監控廠商,最好是能提供網路攝影機、NVR、混合 DVR、解碼器、平台等全系列配套產品與解決方案,而不是單單只有網路攝影機。
  
網路攝影機價格戰將來得更猛烈
數位高清與網路攝影機給很多安防企業帶來了新的機遇,大家在新時代面臨重新賽跑,很多廠商希望在數字高清時代有新的轉機,或者希望在高清大洗牌中實現銷量更大,更加集中化。有研發實力的企業趁高清技術門檻高、起點高,將缺乏技術研發的類比加工廠阻擋在高清大門之外。

隨著企業逐漸掌握網路攝影機核心技術,更加容易實現個性化與差異化,從而避開惡性同質化價格戰。跟類比時代相比,數位高清時代更加有益於研發企業的發展。網路攝影機將面臨和 DVR 時代的一樣價格戰,甚至比 DVR 時代的價格戰來得更猛更快。經歷一場大戰之後,行業將回到寧靜,將更加有行業秩序,有行業規則,更加理性規範,利潤更加合理化,分工細化,各有所長。廠家數量從幾千到最後十幾家,甚至更少。
  
4G 帶來行業福音
網路攝影機之所以超越類比攝影機是依賴於 3G 網路而存在的。網路攝影機開創了監控有限和無線網路傳輸的時代。無線監控也是每個廠商堅信的優勢,並一直向民用市場大力推薦網路攝影機。但是網路環境確實限制網路攝影機迅速發展的一個重要原因。
  
一直以來,網路攝影機的優勢一直優於類比攝影機。但是網路攝影機的網路問題卻層出不窮,網路的不流暢都讓安防人士頭痛不已。網路攝影機一直都宣言以民用市場為發展方向,網路攝影機還未打開爆發式的局面,主要是因為 3G網路傳輸性能低,導致網路攝影機不穩定、傳輸慢、畫質不清晰。而現在 4G網路從源頭上解決網路攝影機的弊端,4G 能夠傳輸高品質像,和高清晰度電視將不相上下。
  
產品類型不斷衍生
現階段,百萬像素網路攝影機以槍機和半球為主,但隨著技術的成熟和用戶需求的日益明確化,網路百萬攝影機也將會衍生出網路高清球型攝影機。至於在偏遠或不便於搭建網路環境下的網路監控系統,要想實現高清的效果,將通過無線網路高清攝影機,以解決終端接入問題。
  
演算法改進成潮流
網路攝影機的核心技術是其視頻編碼壓縮技術。目前網路攝影機主要包括通用 DSP 晶片技術和 ASIC 晶片技術兩大實現方案。由於用戶對頻寬和幀率要求比較敏感,要求在低頻寬下依然滿足 30幀的傳輸速率,因此 H.264演算法在很多地區大有市場。

H.264 演算法的壓縮比是 MPEG-2 的 2-3倍,是 MPEG-4 的 1.5-2倍。因此在 H.264演算法的優化上,各廠家都有很大的提升空間,來滿足客戶對頻寬佔用的需求。另外,百萬像素攝影機應用 H.264編碼方式是今後發展的方向,但是現在的情況是各家演算法不同,壓縮的品質和效果也不同,更重要的是現在支持 1920×1080P 的解析度攝影機已經問世,但是同時支持 30幀的廠家幾乎沒有,現在能夠做到 720P@25ips已經不錯了,因此這也是今後發展的潮流。
  
紅外補光提高性能
高清攝影機相對於普通攝影機感光晶片,相同尺寸上像素點成倍數增加,故造成感光點尺寸相應倍數的減少,所以相同曝光情況下,高清攝影機相對於普通像素攝影機,低照度性能會差很多。這就意味著如果高清攝影機夜晚紅外補光需求的強度,要比普通像素紅外攝影機高得多。

例如一個 130萬像素 1/3″ 尺寸的高清 CCD,相對於 43萬像素 (480線數) 1/3″ 尺寸的普通 CCD,單位面積上高清 CCD的像素點是普通 CCD 的 3倍,則高清 CCD 像素點感光性能則為普通 CCD 感光度的 1/3,這就是高清攝影機夜晚效果差的根本原因。現在的做法是延長曝光時間,來彌補低照度性能不好的缺陷,但這樣就造成圖像易出現拖影現象。如果高清夜晚圖像效果要好的話,只能增加環境照度來補充此方面的不足。
  
對於高清補光方面,高清攝影機紅外線補光對不同距離的監控有不同的方案配置。近距離選用角度廣的 LED 燈板來補光,可實現廣角監控且成本較低,中遠距離由於需要的補光燈強度比較大,角度小,使用普通的 LED 很難達到所需的效果。故在中遠距離選用具有方向性強,能量集中的鐳射紅外燈來進行補光。
  
易用性有所改進
與傳統類比攝影機不同,IP 百萬像素攝影機涉及到 IT 的範疇,因此,網路攝影機與類比攝影機在使用上有較大的區別,特別對於操作者及使用人員都有較高的要求。對於大部分工程商、集成商及用戶來說,他們對傳統的 CCTV 系統非常熟悉,對網路攝影機尚在使用的初期階段,所以網路攝影機在開發及設計上,要考慮到這些人的特性,在安裝的便捷性和使用的易用性上要有充分的體現,例如支援 PoE 供電、本地影像輸出,以及方便本地調試、支援無線功能等。
  
積極推動高清安防
高清這個名詞基本是伴隨著高清電視開始的,在多年前就開始流行。然而對於監控行業,真正大規模的應用也就是最近一兩年的事,這主要是監控技術的快速發展,包括編碼技術、網路技術、傳輸技術、儲存技術等,高清監控成為可能,整體技術方案也逐漸成熟,逐漸被用戶所接受;當然,用戶對監控需求的改變,對高清的推動也起到了積極的作用。
  
與標清相比,無論是從解析度、顯示效果還是流暢度來看,高清都比標清更有優勢。從解析度來看,720p 的解析度是 CIF 解析度的 9倍、1080i/1080p 的解析度是 CIF 解析度的 20 倍,在同樣的顯示環境下,高清會清晰得多。從顯示效果來看,高清既支援大屏顯示,又支援 16:9 寬屏顯示,可以大大增強使用者的觀看體驗。

從流暢度來看,高清支持更高的幀率,比如 720p1080i/1080p 都可以支援 60 /秒或 60 /秒,其圖像流暢度比標清要高一倍。所以,高清監控是監控行業發展最主流的趨勢之一,作為採集前端,網路攝影機的高清趨勢也隨之而動。

標準化成不二之選  
隨著監控系統從類比走向數位,從封閉式邁向網路化,基於開放的標準以達到設備、系統之間的互聯互通之需求日益迫切。並且在網路時代,投身於開放標準的建設、為用戶提供同時具備靈活性和可擴展性的安防系統,已經成為安防廠商角逐本土市場、實現全球化的不二選擇。作為網路監控的重要產品,網路百萬像素攝影機的標準化之路已經成為必然。
  
繼 ONVIFPSIA 相繼成立後,HDcctv 聯盟也成立了,從而形成了當前網路監控市場的三大標準。這些組織的成立,都是希望在網路時代推動實現監控標準統一的願景。例如ONVIF,是希望通過全球性的開放介面標準,來推進網路監控在安防市場的應用,這一介面標準將確保不同廠商生產的網路視頻產品具有互通性。

成立於 2008 年 月的 PSIA 實體安防互通聯盟,目標是為實體安防系統的硬體和軟體平台創立一種標準化的介面,使基於IP網路的不同安防系統具有相容性。而 HDcctv 聯盟 (HDcctv Alliance) 則主要是由晶片廠商與系統供應商共同成立的,主要針對高畫質監控系統所開發的新標準,以期待透過新標準,開發更容易建置、成本更低的網路解決方案。
  
智慧化必然趨勢
因智慧化是數位化網路化發展的必然趨勢,這樣才能做到事前預警,真正保安全。而網路攝影機將是一個承載智慧技術的理想平台,尤其加入人與物異常等的智慧演算法軟體,將是網路攝影機成為智慧型網路攝影機的重要發展方向。
  
整體來看,簡單的智慧分析包括移動偵測、遮擋報警等(目前這些功能已在廣泛應用)。更複雜的智慧分析包括行為辨識與分析,比如人臉辨識、丟包、警戒等。智慧分析在前幾年就已經很熱,在各種展會上很多廠家都急迫地推出了相關的產品,包括各種具有智慧分析功能的網路攝影機。

然而由於實際使用的環境複雜,加之演算法本身不是很成熟,適應能力不強,造成誤報漏報很多。而另一方面客戶的期望很高,但在實際使用中智慧產品不佳的表現,往往很難滿足客戶的實際需求,且很高的維護成本,常常使得這些設備成為一種擺設。
  
然而毋庸置疑,智慧化是必然的趨勢,隨著監控數量增多,試想幾十、幾百路甚至上千路的視頻,靠人眼一天 24 小時盯著,不現實也不可能。如何快速地從海量的資料中提取有用的資訊,對於使用者來說,這非常有效的,也是客戶迫切希望解決的,這也將成為現在和未來網路攝影機產品的市場角逐點之一。
  
因為 IP 百萬像素攝影機能夠提供更多關鍵細節,這可以使基於影像的智慧分析獲得更高的精度,大大提升了智慧應用的水準。其在一些細分市場增長較快,比如交通領域,相關的智慧產品開發和應用相對比較成熟,如道路狀況分析、車輛統計、車牌辨識、逆行、壓黃線、違規停車,包括交通狀況的監控,以及違法行為的抓拍等,都已有廣泛應用。
延伸閱讀:用戶選擇謹慎考察
低照度考察:數位高清時代初級階段,很多用戶剛剛接觸高清,常常把關注點投向清晰度,卻容易忽視了低照度的考察。實際上,案發常常是在夜間或暗處進行,沒有好的光照靈敏度,其應用範圍將極為受限。

網路性能與延時考察:網路攝影機一旦高清化,碼流就會增大,如何實現大碼流網路傳輸的穩定可靠?如何做到延時短即時性好?如果遇到幾百幾千路的高清網路監控,則更加考驗攝影機的核心代碼與網路性能。

穩定性考察:重點考察 IP 攝影機研發時間、在市場上應用時間。
色彩還原:高清研發廠家要調出攝影機圖像也許並非難事,但是要調出色彩還原度好,非常逼真的圖像則絕非易事。沒有白平衡或者白平衡做的不好,在日光燈或自然光下攝影機也許不暴露問題。

碼流:在IP攝影機選擇測試過程中,要同等碼流下,比較IP攝影機的畫質,特別是在低碼流的情況下測試晚上的運動效果,很多攝影機會出現馬賽克、重影、拖尾現象。而碼流過大,對整個工程成本造價提高了很多,硬碟、網路交換機、網線。


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