‧ 海思半導體兩種高清晶片端到端的解決方案

來源:CPS中安網 作者:羅勇華

視頻監控行業經過多年的發展，特別是近幾年DVR的快速普及，呈現出蓬勃發展的狀態。在這個過程中，有人歡喜有人愁。目前4路CIF DVR和4路D1 DVR的價格相差無幾。雖然市場規模正在快速增長，利潤卻在悄然下降。大家不約而同的把目標盯在了高清市場。

　　從技術上講，高清從來不是什麼新鮮事物。多年前都有一些零星高清的IP Camera方案推出。但是高清，並不像所預想的一樣快速上量。筆者認為，高清的緩慢增長並不是因為市場的需求不強烈，而是由整個高清的系統解決方案成本太高，和安裝使用不便，兩個主要因素造成的。高清快速上量的過程，也就是持續降低高清解決方案的系統成本，提升使用便利性的過程。

兩種高清解決方案
　　高清解決方案，以編碼所在的位置不同，可以分為分散式編碼方式，和集中式編碼方式。分散式編碼方式主要指，所有編碼功能集中在攝影機內部，其代表為IP Camera。集中式編碼方式指，所有的編碼集中在DVR或者硬壓卡中，其代表攝影機主要指：HDcctv Camera（或者通俗叫法為SDI Camera，為了避免和演播室的SDI Camera混淆，本文都用HDcctv Camera）。無論是分散式方式還是集中方式，其攝影前端的主要功能包括：

　　1、視頻高品質攝取（通過CCD或者CMOS Image Sensor獲取感光資料）
　　2、視頻處理（根據場景對視頻資料進行處理和相應控制，以便達到更優的視頻效果）
　　3、視訊壓縮（視訊壓縮有兩個目的：傳輸和儲存）
　　4、智慧分析和報警
　　5、網路傳輸和通訊
　　6、視頻解碼、重播和預覽

　　在分散式編碼方式中，攝影前端主要由IP Camera和NVR構成。其中1~5均在攝影機中完成， 6為NVR或者IT平臺實現。

　　對於集中式編碼方式，前端主要由HDcctv Camera和HD DVR構成。其中僅1~2在攝影機中完成，其餘在HD DVR或者硬壓卡中完成。圖1描述了兩種解決方案的系統框圖：
 

圖1 兩種高清解決方案系統框圖

　　由於這種不同的系統劃分，使得兩種解決方案在特性方面優劣如表1所示：

  

　　對於IP高清解決方案而言，由於需要工程商必須具有兩種高清晶片端到端的解決方案， 一定程度以上的組網知識，以及對於NVR和後端軟體平臺的依賴性大，在前期導入時其增長較為緩慢。而其成熟的IT應用技術，對於大型系統可以形成便利的組網，結合現有的電腦IT環境，可以快速融合入Internet網路的優勢又使得其生命力極其頑強--一旦被普及，將難以停下增長的步伐。

　　HDcctv高清解決方案，由於預覽延遲小和安裝施工繼承性好，對於部分工程項目將有較大的吸引力。總體而言，在短期來看，兩種解決方案將共存，系統解決方案的成本將是決定誰將長期占主導地位的關鍵因素。 

HD DVR晶片解決方案

　　HDcctv高清解決方案，由於沿用了CCTV Camera+SD DVR的方式，其唯一的挑戰在於降低整個HD系統的成本和增加可靠性。圖1所示的Camera和DVR之間傳輸的資料為原始資料，其傳輸頻寬需求較大（1080p@60fps的視頻頻寬需求為2Gbps），而這必將影響到傳輸的距離和抗干擾能力。就編碼能力要求而言，1路1080p@30的編碼性能和6路標清的編碼性能相當。因此編碼性能，功耗和系統穩定性將是HD DVR平臺選擇的關鍵。

　　


　　海思半導體於2011年即推出Hi3531和Hi3532晶片。該晶片專為高清的大量計算而設計。Hi3531/Hi3532HD DVR單晶片的編碼能力提升至4路1080p@30fps H.264。Hi3531提供專屬的智慧加速引擎和專屬的網路加速引擎來釋放CPU對於高清計算的壓力，結合最新的ARM Cotex A9雙核CPU，更絢麗的使用者介面和豐富的智慧應用將變成可能。

　　由於單晶片解決方案即可實現4xHD DVR，以及和海思現有DVR平臺軟體環境類似，必將有效降低HD DVR的設計難度並加快HD DVR的上市時間。

IP Camera+NVR晶片解決方案

　　IP高清解決方案，大部分處理都集中在IP Camera。IP Camera的設計，以及IP Camera與NVR和後端平臺軟體的互聯互通性，將是整個系統的關鍵。

　　這種對原有系統（類比攝影機+DVR/DVS的系統）的重新功能劃分，將對整個產業鏈造成極大的挑戰。設備生產廠家、IT平臺廠家、管道商、工程商等在這個新的IP構架下將不得不對市場角色和產品定位進行重新審視。不無憧憬的講，這將促使視頻監控行業向智慧安防大系統轉變，機遇和挑戰並存。

　　由於IP Camera和NVR，或者後端平臺軟體的互聯互通性標準眾多，任何一個IP Camera廠家不得不面對在工程施工時產品對接問題。對於中小型專案，IP Camera廠家需要自主研發平臺對接軟體；對於大型專案，IP Camera必須和占主導地位的平臺廠家對接。針對這種情況，海思半導體推出NVR+IP Camera系統晶片解決方案。提供給攝影機設備廠家，DVR/NVR設備廠家一整套解決方案（如圖2所示）。

圖2 海思IP高清晶片解決方案

　　對於IP Camera系列，海思於2011年推出Hi3507（最高能力720P@30fps）和Hi3516（最高能力1080p@50fps）兩顆晶片。Hi3507可以對接CCD頭端和帶ISP的CMOS Image Sensor，其成熟穩定的方案將加快產品的上市時間。Hi3516專為IP Camera設計的1080p@30幀5碼流SoC晶片。Cotex A9處理器和專用智慧加速引擎為智慧IP攝影前端提供晶片級別支撐。

　　對於NVR，Hi3531支持4路 1080p@30高清解碼，多路高清顯示輸出，相容Hi3531作為DVR的SDK風格將使得原有DVR客戶快速推出相應的NVR產品系列。同時，通過軟硬體設計，加強和IP Camera之間的互聯互通性，便於IP高清解決方案的安裝便利性。

　　在高清得以逐漸普及的大環境下，監控行業對於看得更清楚的主觀意識更為強烈。隨HDcctv高清解決方案的日趨成熟，以及行業管道商和工程商對於IP知識的普及和接受，高清視頻監控在整個視頻監控行業的市佔率將逐漸提高。

　　而基於IP的視頻監控網路，又會極大的促進對於智慧監控等大安防系統日趨成熟。這又促使安防人站在人類安全、物品安全和環境安全等更高的角度來設計安防系統，產品和應用。海思半導體在2011年適時推出高性能Hi3531/Hi3532 HD DVR晶片，Hi3507/Hi3516高清IP Camera晶片和Hi3531 NVR晶片，這必將進一步加速監控的高清化到來。

‧ 防水攝影機的選購與常見問題故障處理

來源:安防監控網原創

　　【IT168 技術】現如今可以說，攝影機已經無處不在。在安防電視監控系統中，隨著人們安全防範意識的提高、對重要場所24小時連續監控電視監控的需要和紅外成像技術的成熟，紅外防水攝影機的使用率越來越高，已逐漸發展成為一種趨勢，不僅在銀行、金庫、博物館、檔案館、圖書文獻庫、監獄等重要部門應用，而且也在居民社區等一般電視監控工程中得到使用。

選擇防水攝影機的注意事項

1.  給出攝影機最低照度的同時，還要給出光圈F的要求值，而變焦鏡頭一般只給出1：F的最大值，即光圈F的最小值(光圈實際尺寸最大值)，F=f/D,那麼D為定值，在f焦距拉大10倍時，F變得很大(即光圈實際尺寸變得很小)。光通量將受到很大影響。

2.  在使用自動光圈鏡頭、自動增益控制或自動電子快門攝影機時，鏡頭光圈F值也會發生變化。例如在攝影機近處有景物，反射回強光給攝影機，或附近有燈光照射攝影機，這時攝影機的靈敏度將減小、自動光圈的尺寸將被關小，光通量也將受到很大影響。

3.  攝影機給出的最低照度。這裡的最低照度概念是什麼? 攝影機產生的視訊訊號標稱值為1V，標準值為0.7V，而最低照度時的視訊訊號值為1/3-1/2標準植。所以攝影機在最低照度時的圖像，決不會“如同白晝一樣”。

4.  防護罩對紅外燈的效果也有影響，紅外光在傳輸過程中，通過不同介質，透射率和反射率也不同。不同的視窗玻璃，，特別是自動除霜鍍膜玻璃，對紅外光的衰減也不同。

　　隨著紅外防水攝影機紅外夜視系統的迅速發展，LED生產供應廠家也會增加，但LED產品並非像有的人想像的那樣容易，在技術、檢測儀器設備等方面條件也不同，希望用戶多多加比較，慎重選擇。使用紅外防水攝影機LED首先要仔細閱讀使用說明書，特別是為保證人身設備安全的注意事項。檢查前面所講述的配套性方面是否達到要求，應考慮到的影響因素是否考慮到，如未達到要求，可及時調整所用器材。

　　使用者不應擅自提高供電電壓，因為紅外防水攝影機LED在設計時，既考慮到其輻照度的充分發揮，又考慮到其安全可靠性。提高供電電壓，可能使LED燒毀，更不應擅自拆改LED。如果這樣做，生產廠家可能不再負責維修。如果紅外防水攝影機LED出現問題，應與生產廠家或供應商聯繫。

　　5. 攝影機在最低照度時產生的圖像清晰度，是用電視信號測試卡進行測式的，其黑白相間的條紋，要求黑色反射率近於0%，白色反射率大於89.9%。而我們在現場觀察時有時不具備這樣的條件，比如：樹葉和草地的反射率很低，反差很小，就不易獲得清晰圖像。

防水攝影機常見問題故障處理

　　紅外防水攝影機是將攝影機、防雨罩、紅外LED燈等部件集成為一體的CCTV監控攝影設備。它實現夜視的基本原理是利用裝備光藕CCD的普通攝影機，感受紅外光源的光譜特性(即可以感受可見光，也可以感受紅外光)，以附加的LED紅外燈作為“照明源”在夜晚或微光環境下成像。

紅外防水攝影機霧氣水氣問題

　　霧氣水汽等問題可以由以下幾種途徑解決。

　　第一種情況，機器內部出現霧氣：

　　霧、霜的形成是由於空氣中的飽和水蒸氣遇冷凝結而成，因冷環境的強、弱分別凝結成霜和霧。紅外攝影機在工作過程中，尤其是在室內的攝影機，常常會因霧氣或者水氣等原因，在防護罩視窗玻璃上形成霧或霜，導致攝影機無法看清物體，直接影響監控效果。

　　各家對這一問題的解決方法也是不一樣的。增加除霜電路、開通氣孔、充氮氣、加風扇、放乾燥劑等等。方法不一樣，做出來的效果當然也不一樣，有的可以解決問題，有的還是不能解決問題。不過，從最基礎的角度上來講，嚴格控制料件的清洗，儘量杜絕揮發物的存在是很有必要的。例如PCB板不能有殘留助 焊劑，遮光膠套採用優質矽膠材料等。

　　第二種情況，機器外部出現霜、霧：

　　攝影機在濕度大的環境下工作，防護罩的視窗玻璃容易出現污垢，造成攝影機視線遮擋。

　　解決的辦法：

1、在防護罩上增加雨刷，通過控制雨刷清潔玻璃。

2、使用隱形雨刷視窗玻璃。與普通視窗玻璃相比，隱形雨刷視窗玻璃具有排斥水、灰塵等功能。

　　最後，針對高濕度情況下，對於外殼密封的一些要求：

如果紅外防水攝影機在嚴寒冬天應用的話，機體內外會產生很大的溫差，前端的鏡片可能會出現霧化的現象，因此要求機器內必須具有很好的密封性，防護罩也要具備很好的防雨水性能。

　　現階段，大陸技術在密封性上，存在一定的技術問題，比如外殼的設計，在接頭和螺絲介面等地方，多是產生漏水的地方。如何把密封性做的更好?基本解決方法是這樣：

　　一、加防水膠套，在介面處加放水墊，起到防水的作用，效果比較理想。

　　二、在接線螺絲口處打防水膠，增強防水性。

　　三、紅外防水攝影機採用鋁合金外殼，提高介面處精度，並且採用優質矽膠材料沾合，

        效果也是比較理想的。

紅外防水攝影機圖像問題

　　紅外防水攝影機為什麼會出現閃爍的情況?如前所說，當照明強度低於閾值時，紅外燈開啟發光。高於閾值時則關閉。我們考慮一下，照明強度稍低於閾值時的情 況：光敏元件探測到照明強度稍低於閾值，控制紅外燈開啟發光-----紅外燈發光後，探測到的照度提高(加上了反向回來的紅外光)，並且超過了閾值，控制紅外燈關閉----導致探測到的照度降低，再一次控制紅外燈開啟。如此往復不停，造成圖像的閃爍。出現這種情況，是原理上的原因，不說是正常的，至少不是產品的品質問題。

一.是延長了紅外防水攝影機紅外燈的使用時間，影響產品的使用壽命

二.是對還能產生彩色圖像的情況開啟紅外燈,會造成這時的圖像品質下降

三.是在彩色圖像上產生紅外眼(紅外眼也是由原理決定的，人們所不願看到的現象)。閾值低則有可能在需要補充照明的時候，紅外燈不能及時開啟。

　

　　現在的普通紅外防水攝影機，一般採用光敏元件來探測所處環境的照明強度，根據設計參數中確定的閾值，產生控制信號，實現紅外燈的開啟。閾值的高低，由使用 的環境，用戶的喜好，設計人員考慮各類因素的重要程度的不同，各生產廠家的產品是不一樣的。如20,10,5Lux.等。閾值高的則開啟時間較早，有可能threshold還沒有進行彩色到黑白的轉換，紅外燈就開啟了。這會有三個方面的不利。

　　那麼如何解決這一問題呢?

　　光敏元件探測到的環境照度稍低於閾值是問題產生的條件，有二種情況：

一、黃昏時候的某一時點，一小會時間，出現這一問題，如果不想增回成本，採用一般的心片，我們的想法是，跟用戶講清楚原因，容忍它。

二、對於照明強度穩定的情況下出現這一問題，是必須予以解決的。

1、  改變閾值。

同一型號產品中，閾值也是不一樣的，存在著離散。更換一具產品也許問題就解決了。由廠家提供設計閾值不同的產品，進行更換。採用閾值設計參數較高的產品，出現閃爍的可能性少一些。

2、  改變環境

改變照明的強度、角度。稍微改變一下紅外防水攝影機的安裝角度，上下左右動一下，探測器探測到的照度就會有不少的改變，就會離開閾值附近，從而解決閃爍問題。

3、  採用高品質的低照度具有背光補償防強光的攝影機晶片，特別是專用的IR鏡頭;另外，紅外防水攝影機附近有人或其它物體對紅外光進行反射時，會造成探測到的照度反復變化，引起閃爍。比如在做演示試驗、檢測時、攝影機安裝位置較低，有 物體近距離遮擋攝影機時。

　　這不是問題，紅外防水攝影機處於正常的安裝位置時，此現象自然就沒有了。如演示時，只要注意不要讓紅外光從很近的距離直接反向到光敏元件上就是了.

‧ 門禁管理系統的管理議題

來源:嘉因資訊有限公司

        談到『門禁』，總圍繞在刷卡開門、Mifare卡片破解、生物辨識(人臉、指紋、指靜脈、掌靜脈)、影像整合、消防連動等議題。但這些議題僅僅包含故事的上半集，完整的故事還有下半集，片名就是『管理系統』。沒有『管理系統』的『門禁』，僅能稱為『門禁設備』。管理系統的內涵不在於新的辨識技術或設備，而在於使現有門禁設備符合業主門禁管理的概念，正確的門禁管理系統，能夠同時提高進出管制的精確度，並降低維護管理成本。門禁管理系統，俗稱門禁管理後台。筆者分下列幾方面探討：

以人為本的進出管理

　　管理的第一主題無疑是進出管制。但是，管理主體是『人員』或是『卡片』？直覺認定是人員，但是極大多數門禁系統的管理主體卻是『卡片』。反映到應用實況，某人員有權進出某門，並不應因為該門鎖的辨識方式(生物辨識、鑰匙、卡片)不同而有不同。當有權人員持有某卡片時，該卡片在該感應控制器上便代表該人員，而有權進出。

　　若人員今日領用臨時卡，無需重新設定臨時卡的權限(因為是同一人員)，僅做人員領卡動作，便可以使用臨時卡進出原有權進出的門，當歸還臨時卡時，該臨時卡便無法再進出任何一個門。如圖一。雖然感應式門禁機的設計是認卡不認人，但門禁管理系統的設計可以更貼近使用者的直覺，而非自囿於硬體設備的限制。

圖 一 以人為本的進出權限

一人多角色的進出權限

　　人員有權進出某門，是因為工作扮演角色需要，而不是因為職務高低。而人員在公司中會同時扮演不同的角色。例如，研發副總，同時屬於研發人員及高階主管兩個角色。如果該副總為女性同事，又多一女性角色。而許多的角色共同決定該人員有權進出門的內定值。例外情形，再使用個別人員微調作業，調整該人員的個別門進出權限。如圖二。如此機制，不僅當下可以正確指定人員允許進出的門，而且當人員因職務或部門異動，系統自動調整有權進出門。有些門禁設備使用等級來管制權限，有些完全無角色慨念或僅支援一張卡片單一種角色。但門禁管理系統的設計可以更貼近使用者的應用實況，而非自囿於硬體設備的限制。

圖 二 一人多角色的進出權限

多人同時使用的門禁管理系統

一公司會有多少人操作門禁管理系統？多數人的答案是『少數總務人員』。如此，若門禁管制需要刷卡加密碼的管制方式，那麼所有持卡人均需要告知總務個人常用密碼，或任由總務指定密碼。一個他人也知道進出密碼的門禁系統，安全性必然降低。顯然，門禁密碼必須可由持卡人自行設定。如果，硬體設備無法提供此功能，門禁管理系統便產生多人使用的需求。

另外，大專院校的門禁管制，通常由各系所的管理人員管理自己系所門禁，實驗室的老師管理自己實驗室門禁，游泳池也有自己的管理單位，如此也產生多人使用門禁管理系統的需求。如果各管理單位或使用者都安裝一套門禁管理系統，顯然大幅提高系統安裝及維護成本。

多人使用門禁管理系統的實現，必須考慮資料權限及系統部署的議題。一般持卡人可以使用門禁管理系統設定自己的密碼，但是不可以設定別人密碼；甲系管理人員可以管理甲系門禁，不可以管理乙系門禁，這便是資料權限的設計。最好的部署為安裝一次後，其他電腦的使用者無需再安裝的單一部署。Web版本的門禁系統，僅需安裝在主機端，各不同電腦的使用者端用瀏覽器便可使用門禁管理功能，完全符合多人使用的方便部署需求。

與資訊系統的介接技術

　　門禁系統的安裝，使用年限至少5年。如何在期間內，以最少的維護成本，正確僅讓真正有權進出的人員進出，達到最精確的門禁管制，這需要資訊流自動化。也就是門禁管理系統與人事系統之間的整合議題。

　　最傳統方式為利用人員資料交換檔，每日做排程同步。後來，進化到資料庫暫存表格交換，但依然是排程服務。業主若要求資料流的即時性，管理人員便提高排程的執行頻率，由每日兩次，一直拉升到每三分鐘一次。以滿足資料流即時性的要求，但卻平白損失系統硬體(尤其是硬碟)的耐用年限及執行效能。

　　這些年來，使用Web Service作為異質資訊系統間的介接技術已成為主流。利用Web Service技術可以達成門禁管理系統與人事系統間的無縫且開放、即時且效率的整合。當人事系統新增人員的瞬間便通知門禁系統，門禁系統依據預先規劃的角色規則，決定預設允許進出的門，並直接控制卡機下載權限。如圖三。完全無需人為介入的即時資料流，同時提高進出管制的精確度，並降低維護管理成本。

圖 三 與人事系統的Web Service介接

整合異質控制器的門禁管理系統

　　現今產業併購盛行。不同公司合併後，不論原公司使用的資訊系統(人事、會計、進銷存…)軟硬體供應商為何，都面臨整合議題，最終也都能整合為單一系統。門禁系統呢？若原兩公司使用相同門禁設備供應商的門禁控制器，那麼整合無問題。然大部分的情形是分屬於不同硬體供應商的門禁控制器，彼此間的軟硬體完全不相容，這時業主面臨無法整合的難題。結果不僅僅造成日後系統維護成本的增加，也大幅降低門禁安全度。

　　業主深受無法整合之苦，便採用文字檔或資料庫暫存表格交換技術介接不同的門禁管理系統。此介接技術的問題，筆者已在前文提出，不再累述。不同硬體設備商間門禁控制器的整合，是否存在更好的整合技術?此技術有賴獨立軟體供應商與硬體原廠間的密切配合，藉由整合不同廠商的門禁控制器於單一門禁管理系統中，不僅僅解決不同廠不同門禁控制器機型的整合問題，降低管理成本，延長現有門禁設備使用年限，業主更可以根據不同的應用場合選用最適當的設備，任意搭配，不必增加管理成本。

門禁管理系統系尚有諸多議題可探討，例如：系統自我健康管理、中央監控系統整合、業主自行二次開發…等，但因篇幅限制，無法一一闡述，日後有機會再向讀者分享。