‧ 霧霾頻襲考驗監控技術 衍生前端需求市場

進入秋冬以來，各省市霧霾天氣頻繁，尤其是中國北方地區，大霧天氣給市民外出帶來了不便，對交通監控也產生著嚴重影響。霧霾天氣使戶外監控視頻品質明顯降低，不僅圖像色彩暗淡、對比度降低，一些重要目標的細節更是難以辨識。而惡劣天氣對視頻監控的影響首先是源於對鏡頭的影響。

毋庸置疑，攝影機需要通過鏡頭來採集被拍攝物體光線，再進一步處理成數位圖像。而有霧天氣空中飄浮著大量有粉塵、水汽凝結成的顆粒物，一旦密度過大就會阻礙光線的傳播，不僅肉眼看不到信號燈，普通鏡頭也只是看到模糊不清的畫面，很多監控車流量的新聞視頻裡都可以看到類似畫面。

霧霾頻襲考驗監控技術衍生安防前端需求市場　

解決這些問題，主要靠攝影機的功能和鏡頭的性能。現在很不少攝影機帶有透霧功能，因此實現這些功能很大程度上取決於所選用的鏡頭。普通鏡頭，透過的是可見光部分，這部分光波無法繞過空氣中濃密的霧氣顆粒;而帶紅外功能的鏡頭可透射紅外光，紅外光具有較長的波長可以繞射這些顆粒物，進而能夠清晰成像。

可以說，霧霾天氣，給監控攝影機、鏡頭等安防前端資料獲取技術帶來了商機，帶來了挑戰。那麼，在市場大餅面前，用戶關心的安防前端技術存在著哪些趨勢?

1、攝像技術將向著大動態和低照度方向發展

攝影機是資訊採集的執行者，在監控系統中起著關鍵的作用，故許多廠商都在這方面投入了很大的精力。對於常規的安防監控系統來說，不言而喻，研發的重點都集中在清晰度和感光度的提高方面。

目前的圖像感測器有兩大類，即 CCD 和 CMOS 感測器。一般來說，相對於 CMOS 來說，CCD 具有感光度高、噪點小和解析度高等優點，但與此同時，也具有功耗大、成本高和電路複雜的缺點。而 CMOS 的耗電量僅為 CCD 感測器的 1/10 左右，況且由於CMOS 技術利用超高的集成度，將許多週邊器件集成一體，大大減小了複雜度，並減小了體積。正因如此，目前 CMOS 傳感技術更新速度要遠快於 CCD 技術。

Micron 是 CMOS 感測器的主要供應商，另外還有 Omnivision 和 ST 等。目前，Micron 的 MT9T031 和 MT9P031 CMOS 感測器解析度已經分別達到 300 萬和500 萬像素，據該公司的一位元行銷區域經理認為，CMOS 與 CCD 兩種技術的競爭格局將繼續，而 500 萬像素將是兩種技術的分界點。但一個顯而易見的趨勢是，CMOS 的各項性能在逐步靠近 CCD 技術。

除此之外，還有一些相關技術創新值得一提。比如松下公司推出的第三代超級動態 (SDG) 技術。使圖像的對比度動態範圍擴大了 40 多倍。三星公司的信噪比提高技術，以及鏡頭鍍膜技術，可以實現了超低的光照度。

2、兩種編解碼處理實現方式將各領風騷

目前影像監控系統主流的壓縮格式是 MPEG4 advance，儘管它的處理延遲稍大些，但它還算兼顧了各方面的能力，是一個比較好的折衷。

而對於解析度格式，種類從傳統的 CIF 格式，到目前的像素為 720×576 的 D1 格式，中間還有 Half-D1、DCIF 等。而 Vweb 公司推出的全 D1 解析度 MPEG-1、2、4 以及H.263 音視訊轉碼器，無論是記憶體容量還是頻寬好像對中國用戶都已經不是問題。但經過冷靜分析後不難發現，無論 D1 能否進入中國的音視頻編解碼國家標準，基於 D1 的儲存量以及成本因素，感覺 D1 的大面積推廣還未到火候，反倒市場更看重像素為 528×384 的 DCIF。

深圳市昊天科技有限公司的謝永強工程師也持該觀點，他說：“DCIF 格式無論在碼率還是對資源的要求方面顯得比較中庸，而且在各個方向上顯得比較均衡一些。因此，可以有效解決清晰度與傳輸速率、儲存容量以及成本之間的矛盾。”因應各種解析度格式和壓縮格式，編解碼技術和晶片實現方式呈現多種多樣的特點，但基本上可以歸結為兩大類，即 DSP 和 ASIC。

DSP 以 TI 公司的產品為代表，優點是具有非常靈活的處理方式，圖形處理功能比較強大，但這類器件是從以前的專用信號處理架構上傳承下來的，故在某些方面具有一定的約束，比如佔用系統資源偏多，對於一些控制要求較高和碼率較高的場合似乎尚缺競爭力。

不過，TI 公司針對這點做了進一步的優化，從而贏得了不少訂單。中國最大的監控產品生產商海康威視已經在其影像硬碟錄影機，以及影像伺服器等產品中利用了 300 萬片 TI的 TVP5150AM1 超低功耗影像解碼器晶片，該晶片典型工作狀態下功耗僅為113mW，而斷電模式下的功耗還不到 1mW。該產品只需一個晶振就能支援所有標準，類比與數位電源電壓為 1.8V，I/O 電源電壓為 3.3V，迎合市場需求。

而 ASIC 則主要是面向應用的專用 SoC，可以利用目前最先進的多核技術，採用標準的匯流排架構，配上一定的儲存資源，以及擴展性能比較強的介面，基於上述這些優點，使得 ASIC SoC 晶片更能適用於影像處理的高端應用。

這類 ASIC 器件在設計時的約束較少，還可特別對影像編解碼、數位加密、解析度動態調節乃至各種遠端控制介面方面進行專門優化，從而解決了網路監控中影像處理和複雜的控制和介面方面的約束瓶頸。就上述這兩大類處理技術實現方式來說，它們有著各自的生存空間，都將圍繞合適的應用並行發展。

3、網路影像伺服器將是數位儲存技術的發展方向

進入數位時代以來，數位儲存技術高速發展，數位硬碟錄影機 (DVR) 使數位儲存的優點得到充分的體現，近幾年來得到了廣泛的應用。

DVR 的核心功能就是解壓縮，其方式分為硬解壓、軟解壓以及硬體和軟體相結合三大類。其中軟解壓成本相對較低，但因軟體的實現是基於普通電腦和軟體，而且過於佔用電腦的系統資源，從而影響影像處理能力，而且可靠性相對也較差;而另一方面，應用卻對圖像品質要求越來越高，且隨著遠端傳輸的需求的增加，壓縮比較高的 MPEG4 advance 會越來越流行，因而利用專用晶片的嵌入式硬體解壓縮將成為 DVR 的主流。

在這種架構中，將音視頻採集、解壓縮、解碼顯示功能全部集成進一個 SoC 晶片，再利用匯流排結構，將多路碼流直接分傳給顯卡，IDE 匯流排進行圖像顯示和儲存，系統CPU只起到控制和分配作用，剩餘的大量資源可以用於豐富的影像處理。

這種架構的典型代表就是 TI 的達芬奇和 NXP 的 Nexperia。

不過，由於“平安城市”中的安全監控網路的規模很大，各子網路間資訊的互聯互通非常重要，這就必然要考慮資料的傳輸問題。基於這一點，這種目標為當地語系化監控的完全硬體解壓方案就存在一定的局限了。

因為這種方案強調的是解壓速度、影像處理能力和大型存放區。而在“平安城市”這類大型網路中，監控系統的前端網站很多，必須採用多機的層疊，還有內外網之間的訪問問題，都使得進行遠端監控時的控制變得非常複雜，從而使得基於嵌入式的硬體解壓方式力不從心。

當然，集成度更高的超大容量和超多路數的 DVR 可以緩解這一問題，但實現起來是不現實的。所以，一個新的解決方案就是網路影像伺服器方案。在這種方案中，儲存採用電腦領域的通用儲存技術。該方案瞄準網路影像應用，採用適於網路傳輸的流媒體技術，將成為今後的“平安城市”監控方案的一個發展方向。

希圖科技的侯育林對此表示認同，他介紹說：“影像伺服器和網路攝影機在實現遠端監控時確有一定優勢，但在規模應用之前，還有不少的問題需要解決，比如即時性差、延遲過大、畫面不流暢等。”

DVR 的另一個發展趨勢是多介面技術。今後 DVR 所集成的介面將從傳統的 485 和 232擴展到 1394、USB和乙太網等。此外，越來越高的搜索和重播速度比也是一個發展趨勢。當然，支援越來越大的硬碟儲存容量是 DVR 始終追求的一個目標。

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安防行業一直以來都是一個專業而封閉的市場，尤其是在數位化、網路化盛行的時代，在主流 IP 攝影機的操作上，由於其安裝、調試以及後續的系統維護，都需要專業的技術支援以及 IT 網路知識，因而令網路監控在大陸市場的推廣長期處於緩慢的狀態，前端技術的發展也受到了一定制約。相信在民用市場的大量需求下，安防產品會朝著消費類電子產品靠攏，前端技術會不斷向前革新。