今日主題: 安控、物聯網、應用解決方案
|
3S Market 最讚報
| |||||
安全監控
| ||||||
物聯網\雲端運算\大數據
| ||||||
名家專欄:物聯網產業-物聯網與「生產力4.0」
| ||||||
應用解決方案
| ||||||
新加坡應用戶外數位看板公車站網路(3S Market 推薦閱覽)
| ||||||
2016年3月21日 星期一
‧ 2016\03\21\ 3S Market Daily 智慧產業新聞資訊平台
．如何規劃傳輸品質穏定的IP監控網路架構
隨著PoE技術的發展，網路攝影機、無線基地台等等已經走向設定簡單化，將供電以及網路合而為一是未來必然的趨勢，尤其近年來高畫質的網路攝影機需求量增加，使用PoE供電可以減少大量的施工以及材料成本，因此選擇適合的PoE交換器成為了IP監控的最大課題。
PoE交換器架構
通常負責建構IP監控的人缺少了網路分層式架構的概念，將所有的網路攝影機通通接在PoE交換器上，然後再全部串接回監控點，所以常常發生攝影機畫質不清晰、錄影畫面會卡卡，甚至是NVR的錄影畫面出現馬賽克等等的問題，這些問題，都是因為所以設備都處在同一層網路架構中，所有的封包傳輸都互相碰撞，增加傳輸時間或掉包的情形，所以在規劃PoE交換器之前，建議先區分出監控案場的規模大小再來選擇合適的PoE交換器，區分的方法通常是以網路攝影機數量來做區分，數量在100(含)支以下的規模，建議規畫使用兩層式架構即可，若數量超過100支以上則建議使用三層式架構。
兩層式架構
第一層交換器是直接與網路攝影機連接並提供電源，建議使用Fast Ethernet的無網管PoE交換器即可，在此規模下，一個區域通常包含5到10支攝影機，Fast
Ethernet交換器提供的100Mbps頻寬就足夠使用。
作為收納各區域攝影機與NVR的第二層則建議規劃使用Gigabits的有網管交換器，除了需要足夠的設備效能來處理影像流量，還可以透過網管功能來設定VLAN，讓NVR與各自收納的網路攝影機可以處於同一個網路群組內，避免不同區域之間的影像流量互相干擾。
三層式架構
第一層主要用來供電作用的PoE交換器還是以Fast Ethernet的PoE交換器為主，但是在此架構下則建議選擇有網管功能的Gigabits PoE交換器，因為三層架構的案場的涵蓋範圍通常較大且區域內的攝影機數量較多，若有遠端網路攝影機出現異常問題時，有網管功能就可以從遠端控制PoE交換器的供電開關，管理人員可以直接對網路攝影機重新啟動，在查找問題就輕鬆許多。
第二層交換器要選擇Gigabits網管交換器，除了負責收納區域內的PoE交換器與網路攝影機，還必須設置VLAN來區隔不同區域之間的影像傳輸，這樣可以避免區域之間的廣播風暴干擾，而且搭配交換器的光纖埠，還可以進行遠距離的影像傳輸。
第三層建議選擇具有基本路由功能的Gigabits網管交換器，除了負責處理所有攝影機回來的流量，並且透過設置的VLAN群組，讓NVR與各區域攝影機處在各自的VLAN群組內，以免不同VLAN群組的廣播風暴相互影響，最後經過路由的設置，可以讓NVR接收指定的區域影像，避免區域內的廣播風暴影響NVR錄影。
網路傳輸與供電系統的整合
監控網路已經逐漸走向IP化、高畫質且兼具多重功能性，影像傳輸與供電的整合是未來發展的重點，藉由高畫質攝影機的技術開發，如何規畫出更有效率、品質更穩定、管理更方便的監控網路變成一門重要的課題，藉由分層式的網路概念讓讀者對IP網路的規畫有更多的了解，也更清楚快速的知道如何挑選出適合案場的PoE交換器。
‧ 關於 ONVIF 與 IP CAMERA 的整合與驗證
ONVIF整合已經是業界的趨勢，然而目前普遍的現況是：雖然多數IP Camera廠商都號稱支援ONVIF，實際上僅僅支援ONVIF很小一部分的功能，使用者所預期的完整功能，如PTZ、motion detection、I/O alarm/event等等，在攝影機端大都沒有支援，造成使用者預期上的落差。
為了彌補這個現象，我們提出了解決的方案，包含 (1)在我們的NVR軟體中加入ONVIF進階功能整合 (2)提供ONVIF第三方獨立驗證服務 (3) 提供ONVIF第三方測試報告快速產生工具。
ONVIF進階功能整合
我們將使用者認為重要且常用的ONVIF進階功能列舉如下並已整合至我們的NVR軟體中（若需下載最新版軟體請參本頁下方或到前瞻視野官網）
(1) 位移偵測事件 (2) PTZ或快速球控制 (3) 數位警報輸入訊號事件 (4) Relay輸出事件及控制。
(1) 位移偵測事件 (2) PTZ或快速球控制 (3) 數位警報輸入訊號事件 (4) Relay輸出事件及控制。
ONVIF第三方獨立驗證服務
我們提供第三方獨立驗證的服務，服務對象為IP Camera的製造商，我們會以專業的人員及有經驗的工程師進行手動的測試以及人工的核對ONVIF各項功能實際執行的結果，而非僅使用程式工具測試。此項服務有需求者請提出申請。
請注意：過去的「免費ONVIF驗證服務」已於2015/6/30結束，但仍可申請付費驗證服務。
請注意：過去的「免費ONVIF驗證服務」已於2015/6/30結束，但仍可申請付費驗證服務。
ONVIF測試報告快速產生工具
我們的NVR軟體中提供了直接快速產生ONVIF第三方測試報告的工具，讓您可以迅速的取得ONVIF各項功能測試的結果。我們的試用版軟體都可以於前瞻視野官網免費下載。
ONVIF攝影機矩陣(英文)
此處記錄我們實測攝影機各項ONVIF進階功能的結果
|
測試版軟體(v925)
請注意最新版測試軟體可能沒有進行全面性的測試
|
ONVIF操作說明(英文)
此處教導您如何自行快速產生測試報告
|
ONVIF攝影機說明(英文)
一些攝影機相關的ONVIF設定及技術上的問題解答
|
立即申請ONVIF驗證服務
此服務可提供給IP Camera製造商，請確定您是製造商再提出申請。
|
ONVIF技術問答
給不是專家的人也能了解ONVIF的技術問答
|
常見實作問答
為ONVIF或IP camera開發人員提供一些實作上的提示
|
鄭重聲明：Genius Vision並不是ONVIF的組織成員，也不代表ONVIF發言，我們僅希望能用我們的專業能力引導並幫助IP監控產業漸漸進入標準化的理想。
‧ IP 攝影機技術結構編碼標準及主流方案
來源CPS
網路攝影機是傳統攝影機與網路技術相結合的新一代產品，除了具備一般傳統攝影機所有的圖像捕捉功能外，機內還內置了數位化壓縮控制器和基於WEB的作業系統，使得影像資料經壓縮加密後，通過局域網，Internet或無線網路送至終端使用者。
網路攝像影的應用，使得圖像監控技術有了一個品質上的飛躍。第一，網路的綜合佈線代替了傳統的影像類比佈線，實現了真正的四線(音訊、影像、數據、電源)合一，網路攝影機隨插即用，工程實施簡便，系統擴充方便；第二，跨區域遠端監控成為可能，特別是利用網路，圖像監控已經沒有距離限制，而且圖像清晰，穩定可靠；第三，圖像的儲存、檢索十分安全、方便、可異地儲存，多機備份儲存以及快速非線性查找等。
網路攝影機的技術結構
大家可以看到，網路攝影機可以直接接入到TCP/IP的數位化網路中，因此這種系統主要的功能就是在聯網上面，通過網路或者內部局域網進行影像和音訊的傳輸。從內部構成上說，網路攝影機的基本結構一般都是由圖像感測器、視訊轉碼器、網路伺服器、外部報警、控制介面等部分組成。
相比較傳統的類比攝影機，網路攝影機最核心的技術就是視訊轉碼器。現在，就網路攝影機的各部分我們做一個技術分析，然後再重點分析一下核心的視訊轉碼器部分。
圖像感測器：傳統的類比攝影機，就是通過圖像感測器採集影像數據，然後直接輸出是類比的視訊訊號，通過影像線對外輸出。現在攝影機的圖像感測器主要有2種，即CMOS和CCD。
由於CCD在圖像品質方面比CMOS有一定的優勢，但CMOS近年技術發展，性價比較高，在監控市場佔有率逐年提高，因此現在監控工程中使用的圖像感測器主流是CMOS，而CCD的主流廠商大部分是日本企業，比如Sony、Sharp等，幾乎佔了全球CCD市場的90%以上市佔率。
視訊轉碼器：其功能是把CCD的視訊訊號按照一定的格式進行數位化編碼，有些是直接抓取CCD輸出的BT.656的信號，有些是採集CCD驅動輸出的類比信號，通過一個影像AD進行類比數位轉化。影像編碼的標準很多，現在主要的網路攝影機的標準有MJPEG、MPEG4、H.264和H.265。
網路伺服器：其功能是把壓縮好的視訊訊號，通過TCP/IP的協訂輸出，並且基本上要支持現階段主流的通信格式，比如支援PPPOE、DNS、UDP、TCP等等。
外部報警和控制介面，都是網路攝影機的協助工具，主要是通過串口或者IO接口來實現，串口的方式包括RS232和RS485等等。
圖像的編碼標準
當前，網路攝影機的圖像壓縮編碼標準，主要有M-JPEG、MPEG4、H.263、H.264等，下面我們對這些技術再做一個簡單介紹。
M-JPEG
M-JPEG技術即運動靜止圖像壓縮技術，它把運動的影像序列作為連續的靜止圖像來處理，這種壓縮技術方式單獨完整地壓縮每一幀，在編輯過程中可隨機儲存每一幀，可進行精確到幀地編輯。但M-JPEG只對幀內地空間冗餘進行壓縮，不對幀間的時間冗餘進行壓縮，因此壓縮效率不高。
MPEG4
MPEG標準就是指由ISO的活動圖像專家組，製訂的一系列關於音視訊訊號，以及多媒體信號的壓縮與解壓縮技術的標準。MPEG-4的著眼點在於解決低頻寬上，影音訊號的傳輸問題，在164KHZ的頻寬上，MPEG-4平均可傳5-7幀/秒。
採用MPEG-4壓縮技術的網路型產品，可使用頻寬較低的網路，如PSTN，ISDN，ADSL等，大大節省了網路費用。另外，MPEG-4的最高解析度可達720×576，接近DVD畫面效果，基於圖像壓縮的模式決定了它對運動物體，可以保證有良好的清晰度。MPEG-4所有的這些優點，使它成為過去網路產品生產廠商開發的重要趨勢之一。(其活躍的時間大致在2003-2008)
H.263
H.263是ITU-T提出的作為H.324終端使用的影像編解碼建議，H.263經過不斷地完善和多次的升級已經日臻成熟，如今已經大部分代替了H.261，而且H.263由於能在低頻寬上傳輸高品質的影像流而日益受到歡迎。
H.263是基於運動補償的DPCM的混合編碼，在運動補償的DPCM混合編碼，在運動搜索的基礎上進行運動補償，然後運用DCT變換和“之”字形掃描編碼，從而得到輸出碼流。H.263在H.261建議的基礎上，將運動向量的搜索增加為半像素點搜索；同時又增加了無限制運動向量、基於語法的算術編碼、高級預測技術和PB幀編碼等四個高級選項；從而達到了進一步降低碼速率，和提高編碼品質的目的。
H.264
H.264是ITU-T的VCEG(影像編碼專家組)和ISO/IEC的MPEG(活動圖像編碼專家組)的聯合影像組(JVT：jointvideo
team)開發的一個新的數位視訊編碼標準，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG4的第十部分。
在相同的重建圖像品質下，H.264能夠比H.263節約50%左右的碼率，比目前根據MPEG4實現的影像格式在性能方面提高33%左右。(其活躍的時間大致在2008-2015)
H.265(HEVC,高效率視訊編碼High Efficiency Video Coding，簡稱HEVC)
H.265是ITU-TVCEG繼H.264之後所製訂的新的影像編碼標準。H.265標準圍繞著現有的影像編碼標準H.264，保留原來的某些技術，同時對一些相關的技術加以改進。新技術使用先進的技術，用以改善碼流、編碼品質、延時和演算法複雜度之間的關係，達到最優化設置。
具體的研究內容包括：提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復能力、減少即時的時延、減少通道獲取時間和隨機接入時延、降低複雜度等。H264由於演算法優化，可以低於1Mbps的速度實現標清數位圖像傳送；H265則可以實現利用1~2Mbps的傳送速率傳送720P(解析度1280*720)普通高清音影像傳送。
主流的核心解決方案
剛才我們介紹，傳統的類比攝影機和網路攝影機，主要的區別就是網路攝影機把傳統的類比攝影機的類比視訊訊號，轉化為一定標準的數位信號，並通過TCP/IP的協議進行傳輸，同時帶有一定的外部報警和控制介面的協助工具。
現在，核心的網路攝影機解決方案都是採用一個晶片來完成視訊壓縮和網路服務器的核心功能。現階段，網路攝影機的主要解決方案有DSP和ASIC兩大陣營，DSP方面，主要有TI、ADI、Trimedia、Ambarella等；而ASIC解決方案中，早期比較成功的有映佳(已被馥鴻科技所併購)，和近期的智原與中國海思的方案，下面我們就這些核心方案進行一個分析。
TI(Texas Instruments)
是美國德州儀器的簡稱，總部位於美國德克薩斯州的達拉斯，是全球知名的半導體企業，主要從事類比電路和數位信號處理技術的研究，其具有代表性的DaVinci-DM3xARM9影像處理器解決方案，在安防行業有著廣泛的應用。
1951年更名為德州儀器，並開始進入半導體市場，至今在多個市場領域佔有重要市佔率。當安防領域的影像監控，從類比階段發展到數位壓縮處理階段後，TI在安防視訊壓縮領域逐漸暫居主導地位。在IP Cam領域有代表性的解決方案是DM355、DM365、DM368，以及最新推出的DM369，DM388。
海思(Hisilicon)
海思半導體有限公司成立於2004年10月，前身是創建於1991年的華為積體電路設計中心。海思公司總部位於深圳，在北京、上海、美國矽谷和瑞典設有設計分部。海思的產品涵蓋無線網路、固定網路、數位媒體等領域的晶片及解決方案，成功應用在全球100多個國家和地區；在數位媒體領域，已推出網路監控晶片及解決方案、可視電話晶片及解決方案、DVB晶片及解決方案和IPTV晶片及解決方案。
在2009-2012年，DVR晶片可謂風生水起。在IP Cam領域有代表性的解決方案是Hi3516、Hi3516C、Hi3517、Hi3518A、Hi3518C、Hi3518E。
安霸(Ambarella)
於2004年組建，總部位於加州的聖克拉拉市；公司中文名稱為「安霸」，安霸是高清影像業界的技術領導者，主要提供低功耗、高清視訊壓縮與影像處理的解決方案，在電視廣播市場，安霸技術也得到廣泛應用，來自世界各地的電視節目都經安霸晶片壓縮後傳送。
在業界率先推出了基於最新H.265視訊壓縮標準的高整合SoC晶片，整合了各種關鍵系統功能，提供高性價比的高清整體解決方案，在H.264高清專業廣播編碼設備市場，擁有近90%的市場。在IP Cam領域代表性的解決方案是A2、A5、A5S、A7、A9。
美國類比元件公司(ADI)
ADI公司在DSP晶片市場上也佔有一定的市佔率，先後推出具有自己特點的DSP晶片，其Blackfin系列的DSP具有功耗小，運算能力強的特點。其中的BF531具有非常好的性價比，批量價格只有5美元，比較合適在低端的網路攝影機的方案中採用，不過現在BF531只能處理到CIF的MPEG4編碼，在很多對於圖像清晰度要求高的場合無法滿足。
另外ADI還有一款BF561也是比較合適的產品，這是一個雙核的DSP，能夠處理到D1的解析度。
NXP(恩智浦半導體)
NXP晶片屬於工業級別，在相對惡劣的環境使用具有很強的優勢；ROI功能，碼流非常低，最高可低至512K，為用戶使用手機觀看高清、流暢畫質提供了可能；業界高端的highprofile級別的H.264編碼方式，高壓縮比，高影像品質，基於CPU的強大處理能力，可以在前端植入智慧分析演算法，可極大地緩解後端處理壓力，同時強大的3D降噪能力，不會有噪點在那裡一閃一閃的感覺，給人感覺看過去就是一幅畫那麼平靜；先進的AWB控制，色彩還原性能良好等等，NXP晶片方案在市場具有很強的競爭力。
‧ 網路攝影機，你真的瞭解嗎？
作為一名安防人，你真的瞭解網路攝影機嗎？針對不同像素級別的網路攝影機，有哪些不得不關注的問題？今天小編來給大家解說。
100萬網路攝影機，為什麼用1/4 CMOS？
Sensor在網路攝影機裡的地位眾所周知，但對百萬攝影機來說，用戶關注的更多是性價比，因此1/4 CMOS開始成為百萬攝影機的首選，並被業內人士所關注。
什麼是1/4 CMOS？1/4 CMOS指的是面積是四分之一英寸的感光元件（CMOS），取的是對角線長度。
1/4
CMOS有什麼優勢？品質方面，1/4CMOS在相同條件下，能記錄更多的圖像細節，各項速間的干擾也較小，成像品質優秀，對百萬攝影機來說，其品質效果與攝影機像素級別更加匹配；價格方面，1/4CMOS在同類產品中也更加親民。
130萬網路攝影機，背照式CMOS更具競爭力
對130萬的網路攝影機來說，背照式CMOS更具競爭力。
什麼是背照式CMOS？為什麼要選擇背照式CMOS？
以使用了OV的背照式CMOS——OV9750為例，大大提高了其在夜視場景下的成像品質。而首款採用背照式相機的iPhone 4，也被證明在低照度環境下能拍出比其他採用傳統感測器的手機更銳利更清晰的照片。
看似簡單的一個改進，但目前除了索尼、OV等大廠家以外，其他小廠家很少或者難以支援高品質背照式產品的研發與生產，因此多數IP
Camera廠家從節約成本的角度考慮，較少使用背照式CMOS。
200萬網路攝影機，H.265的影響會有多大？
對200萬網路攝影機來說，除了背照式CMOS外，還應該關注H.265及其在監控設備上的應用。
從MPEG1、MPEG4到H.264，圖像解析度隨之從D1、VGA、720p、1080p不斷升級改進。但在當下安防行業發展趨勢下，200萬像素及以上的圖像解析度逐漸成為主流，H.264標準已無法滿足如此高像素下的切換與儲存。因此，H.265在2016年的普及將成為大勢所趨，其作為實現超高清的關鍵性技術，在相同畫質傳輸下只需約一半頻寬，同等解析度可節省約一半儲存，同等頻寬下的畫質更細膩清晰。
【3S Market】以上技術解說僅供參考。