‧ 高清影像監控的傳輸與儲存解析

來源:IT168

我們已經進入了高清時代，欣賞電影也逐漸從 DVD 效果過渡到 720P 或是 1080P 的概念，在監控領域也同樣實現了從類比高清到數位高清的昇華，科技的飛速發展讓我們看得更清楚，已經不再是概念，高清產品的不斷湧現同樣為影像監控帶來更廣闊的發展空間，真正地走進了人們的生活。

上敦 HD SDI數位錄放影機

作為高清監控的影像，以最基本的 720P 效果為例，每路視訊壓縮到較低碼率也要每小時 3G容量需求，一個月監控錄影就要 2TB 左右的容量，那麼試想一下，如果需要幾百上千路這樣的高清監控，如此龐大的影像檔，有如潮水般的衝擊著儲存系統，不僅對存放裝置的容量，讀寫性能、可靠提出了更高要求，甚至連傳輸頻寬都成了高清監控系統中比較棘手的問題。高清監控的圖像品質或是穩定性，將取決於整個系統中最差的一環，而往往這最差的一環往往就出現是傳輸系統或儲存系統上。針對以上問題，今天我們就來談談目前高清監控中的傳輸與儲存：

高清監控中的傳輸
在一般的監控系統中傳輸技術主要有六種基本傳輸方式，各種方式都有不同的特點及實用性。然而面對高清應用的超大資料量頻寬以及即時性的要求，目前只有兩種傳輸方式在高清傳輸中得到認可，一種是採用光纖專線傳輸：這是解決長距離高清視頻監控高速傳輸系統的最佳解決方式，原因是光纖傳輸優點很多衰減小、頻寬大、不受電磁波干擾、保密性好，缺點是長距離高成本；第二種是網路傳輸：但隨著網路技術的飛速發展，及影像監控系統的特殊要求和經濟性考慮，網路傳輸也已成為長距離聲音影像傳輸的不二選擇和最經濟型選擇。

高清與頻寬之間永遠是相斥關係，高清意味著高頻寬。在視訊壓縮演算法經濟的情況下，一般說傳統類比編碼 D1（720×576）畫質的碼流為 2M 左右，那麼以 720P 計算，碼流約是 D1 的 2 倍，頻寬達到 4M 左右，而採取 1080P 計算，碼流更是 D1 的 5 倍，所用頻寬約為 10M。相比類比光纖傳輸而言，網路傳輸高清視頻具有得天獨厚的成本優勢，但目前的互聯網是遠遠不能夠承載多路高清畫質，必須採用專網。

高清視頻在網路傳輸中，主要限制來自頻寬，加強頻寬建設是解決傳輸高清和網路頻寬問題的必然途徑。以 100M 乙太網為例，在確保流暢的前提下，實際上同時只能承載 5 路左右的高清圖像。如果同一視頻源有多個使用者訪問，佔用的頻寬會更大。隨著目前網路傳輸技術的迅猛發展，局域網也逐漸朝 1,000M 甚至 10,000M 方向發展。同時，如果採用光網傳播，甚至可以使頻寬達到數G以上。解決這些問題，高清監控才能得到淋漓盡致的發揮。

上敦 DM Hybrid NDVR處理主機

與此同時圖像壓縮格式也直接決定了對傳輸的減負作用，在文章《高清監控存儲瓶頸 H.264欲統一編碼標準》中我們可以做深刻瞭解，通過先進的編碼技術，在畫質效果影響最小的情況下，使 720P 或是 1080P 監控錄影從幾十M碼率壓縮到 10M 之內，大大的節約了頻寬同時在儲存上節省了大量的空間。

高清監控中的儲存

高清監控影像儲存大多是以超大資料流程為代價，因此對於高清影像我們需要足夠的儲存空間。選擇什麼樣的高清儲存系統和方案將直接影響視頻流暢度、系統穩定性等一系列因素。現實中，高清監控儲存一般有兩種方法，一種是小集中大彙聚，即前端分散式本機存放區，如 IP SAN 構架方式；另一種是在大型專案裡，高清影像通過管理平臺+儲存伺服器實現儲存，其儲存伺服器通常是儲存陣列。

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一般監控系統中常用的大量資料儲存方式有 DAS 直連、NAS 網路硬碟和 IP SAN等。而對於高清監控系統而言，其中 IP SAN方式採用 IP 構架的乙太網傳輸，具備良好的擴展性、共用性和較低的分攤應用成本，是目前多路高清監控儲存主要採用的技術之一。此種儲存方式多半是採用我們常見的硬碟，容量一般是TB級別，隨著 2TB 硬碟甚至更高容量的產品走入我們視線，大型高清監控系統PB級海量儲存解決方案也得到普遍應用。

高清的大容量需要有大型儲存，而重播是否能支撐這麼大的資料量也是問題。同時，儲存的高清影像的安全性要求也很高。儲存的影像錄影能否重播取決於幾個方面。一是存放裝置是否具有足夠的混合讀寫性能，保證儲存可在大量高清影像寫入的同時滿足多路視頻的重播。混合讀寫性能混合性能不足，不僅有可能影響正常的視頻寫入和重播，嚴重地還有可能造成後續影像完全無法寫入。

二是儲存系統的安全性和穩定性。先進的 RAID 

技術高可靠的企業級磁片可有效降低因為磁片損壞而造成資料丟失的可能性，保證高清影像即時可用。

三是資料備份。重要場所的圖像或普通場所的某時段重要圖像往往需要有備份，以確保在一段時間內該影像隨時可用。一般可在影像採集時同時保存到多台儲存，或先保存單個檔，之後再複製到另一台儲存等方式來實現。對重要影像檔的多重保存或備份是設計高清監控系統時必須考慮的問題。

四是平臺軟體媒體管理系統的有效性，主要是媒體管理系統後臺的資料庫結構設計。能否通過關鍵字，快速、準確、有效地檢索到目標視頻是媒體管理系統的重要指標，否則高清影像即使保存下來，也有可能無法檢索到、無法用於圖像調用和圖像分析，那麼圖像儲存就變得沒有意義。”

IP-SAN server

以大陸‘平安城市’專案為例，儲存時間可由3個月或半年擴展到一年，加上前端監控點位的後期擴展，其需要的儲存容量則更大。”若加裝智慧分析模組與時間、報警觸發儲存相結合，影像儲存所需要的空間將大大減少。

目前高清監控系統存在的問題之一是較多的無用視頻資訊也被儲存、傳輸，既浪費了儲存空間，又增加了頻寬壓力，而採用智慧分析後，對於這些無用影像則可採用低碼流方式進行壓縮或儲存，以節省儲存空間和減少頻寬壓力。目前，儲存系統主要用於調查或查詢使用，增加資料分析或挖掘功能將極大地提升儲存系統的價值。