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从硬件角度分析视频监控系统-【新闻】

发布时间:2021-05-28 13:22:11 阅读: 来源:混合机厂家

从硬件角度分析视频监控系统

【安防产业网】在目前的视频监控领域内,除了模拟摄像机、模拟监视器等传统CCTV监控设备之外,网络摄像机(NetworkCamera)、视频服务器(VideoServer)以及DVR是近年出现的三个炙手可热的名词。对于工程商和最终用户来讲,在考虑构建视频监控系统的时候,通常会面临在三者之间的比较与选择,特别是在考虑构建数字化、网络化的视频监控系统的时候,更是如此。

总体上讲,网络摄像机在功能性能芳面的优势与特色较为明显,人们很容易根据自己的实际需求来决定是否采用这类设备。但是如果需要从视频服务器和DVR之间作出明确的选择,对于很多工程商和最终用户来讲,却并非是一件容易的事。的确,从表面上看,这两类产品在功能和应用芳面相似之处太多了,它们都需要配合模拟摄像机使用,都需要将模拟视频、音频信号数字化,所支持的视频图像压缩格式也大体相同。在与自己的实际需求对比之后,似乎用视频服务器或者DVR都可以。因此在很多情况下,用户可能仅仅对两类产品鉴行了价格芳面的比较就作出了最终的选择。而与视频服务器相比,特别是与国外知名厂商的视频服务器产品相比,国内厂商所生产DVR产品拥有强大的价格优势,这或许也是目前DVR在国内的销量比视频服务器销量要高很多的原因之一。

实际上,从专业的角度来看,视频服务器和DVR是两种截然不同的产品,它们在智能化、可扩展性、开放性、可集成性、可靠性、应用模式等众多关系到视频监控系统总体性能和成本的重要因素芳面都有着明显的不同。本文将针对这些不同点逐一进行分析,并在此基础上简要讨论网络摄像机所具备的主要优势,希望能够帮助广大工程商和最终用户看清两种产品间的本质性差别,从而在工程实践中作出正确的选择。

网络摄像机、视频服务器与DVR产品概述

网络视频服务器

无论是视频服务器(VideoServer),还是视频编码器(VideoDecoder),还是VideoStreamer,这些名字实际上指的都是一种可以将模拟视频、音频信号数字化和压缩,并能通过IP网络进行传输的设备。在这些名称当中,“视频编码器”和“VideoStreamer”能够较为准确地将该产品的模/数转换功能描述出来,但却没有明确地表明其网络芳面的功能。而“视频服务器”则更加全面地描述了产品各芳面的功能特性,因为此类产品大多都是内置了WebServer,它们拥有自己独立的IP地址,可以被当作一台完整的Web服务器使用,其与传统的Web服务器的主要区别在于它们向用户提供的主要是视频和音频芳面的Web服务。

视频服务器的主要组成部分包括模拟视频输入接口,模/数转换器、图像压缩芯片、CPU及内存、网络接口、串行接口以及报警输入输出接口等。从视频输入端接收到的模拟视频信号首先被数字化,然后由图像压缩芯片按照MJPEG或MPEG压缩算法进行压缩,最后再由CPU通过网络接口传送给网络上的浏览客户端。此外,在图像压缩芯片的支持下,CPU还可以实现诸如动态侦测、报警事件管理、给图像叠加文本或LOGO、IP地址过滤、HTTPS加密等智能功能,还能够提供HTTP、FTP、SMTP、SNMP等多种服务。

网络摄像机

网络摄像机(NetworkCamera)通常也被称为IP摄像机(IPCamera)或IP摄像头。它们是一种高度集成化的产品,可以看作一台普通摄像机和一台微型电脑的结合体,也可以看作一台模拟摄像机和一台视频服务器的结合体。

一台网络摄像机从功能上可以划分为摄像机和电脑/Web服务器两大部分。其中摄像机的部分包含镜头、滤镜、图像传感器等光学部件,主要完成图像采集和光/电转换的工作,即将组成图像的各种光信号转化为电信号,同时还进行曝光控制、快门控制、白平衡调整、亮度色度调整以及背光补偿等常见的图像调整工作。电脑/Web服务器部分的结构与视频服务器基本相同,包括图像压缩芯片、CPU和内存、网络接口以及报警输入输出控制接口等。这部分的功能也和视频服务器极为相似,主要负责将数字化的图像进行压缩并通过网络进行传输,同时也负责实现动态侦测、报警事件管理、在图像中叠加文本或LOGO、IP地址过滤、HTTPS加密等智能功能,以及提供HTTP、FTP、SMTP、SNMP等多种网络服务。

DVR(数字硬盘录像机)

DVR(DigitalVideoRecorder)通常也被称作数字硬盘录像机,目前市场上存在多种形态的此类产品,包括基于PC板卡式DVR和准嵌入式DVR,基于DSP的嵌入式DVR以及基于ASIC的嵌入式DVR。其中嵌入式DVR由于在稳定性和处理能力芳面具有较强的优势,因此正在逐渐成为市场上的主流产品。典型的基于DSP的嵌入式DVR设备主要有模/数转化、图像处理及压缩、CPU及内存、存储设备、外设驱动、网络接口、串行接口及报警接口等功能模块构成。此外也有一些产品极模拟视频分割显示和视频切换的功能也集成到电路板中。

从前端模拟摄像机传来的视频信号,一部分可以通过环通输出到普通的模拟监视器上,另外一部分则经过模/数转换之后送交DSP芯片进行图像处理和压缩,再通过CPU写入到存储设备当中,数字化的视频信号也可以通过网络传输到远程的客户端。录像回放时,则通过CPU在存储设备中读取相应的数据,并经数/模转换之后显示到模拟监视器上。此外CPU还需要处理各种外设的控制命令,并执行相应的操作。

随着网络视频监控的不断普及,市场上又出现了一种新的DVR产品,专门用于录制来自网络摄像机或视频服务器的数字化视频信号,这种产品通常被叫作NVR(NetworkVideoRecorder)。

视频服务器VSDVR

时至今日,业内普遍认为视频监控系统已经发展到第三代。第一代视频监视系统指的是以VCR(VideoCassetteRecorders)为代表的采用纯模拟技术的传统CCTV系统;第二代是以DVR(DigitalVideoRecorder)为代表的,部分采用数字化技术的视频监视系统;第三代系统指的就是目前正在蓬勃发展的以网络摄像机和视频服务器为代表的全数字化、网络化的视频监视系统,又称为IP监视系统。

可见,DVR与视频服务器相比,属于上一代的视频监控技术。

但是由于两者在功能上相似之处比较多,很多用户对于这样的划分不太理解,接下来我们将从多个芳面对视频服务器和DVR之间的主要区别进行分析比较,从而使用户能够更好地看清两类产品在本质上的差异。

分布式智能VS集中化处理

无论视频服务器的物理安庄位置如何,它在视频监控系统中都属于前端设备,而DVR则属于后端设备,这实际上也是视频服务器和DVR的最主要的差别之一。这样的说法可能有很多人不理解,因为在实际应用当中,很多视频服务器会同DVR一样被集中安庄在监控中心的机房当中,从物理位置上来看,它们同样处于监控系统的后端。但实际上,在视频监控系统中,前端设备和后端设备的划分并不是依据设备的物理位置,而是根据设备的功能来划分的。大体上讲,前端设备主要负责图像、声音的采集和初步处理,而后端设备主要负责音视频数据的最终处理和设备管理维护,包括图像存储、数据归档管理、报警事件处理、人机交互、系统管理维护等等。当然,目前市场上大多数视频服务器和网络摄像机都具备图像缓存的功能,有些还支持连接附加存储设备,但是这并非用作数据的最终处理。

视频服务器和DVR都是智能设备,都具备对视频图像进行分析处理的能力,从而可以实现移动侦测(VMD)、报警管理,甚至人数统计、车牌识别等高智能化功能。但是由于视频服务器属于前端设备,这就意味着采用视频服务器的系统将智能部署到了系统的前端,从而构建起了一个具有分布式智能的视频监控系统。因此视频服务器自身可以决定何时发送视频,以什么样的帧速度和分辨率发送,以及何时应当向哪一个安全人员发出警报,提示他们注意监控画面或采取相应的行动。也就是说,位于前端的视频服务器分担了后端设备的一部分工作任务,在将数据发送给后端设备之前,它首先经过了自己的判断,从而过滤掉了很多无用的信息,仅仅将一些重要的信息发送给有关的设备和人员。这大大减轻系统对传输网络、存储空间以及后端设备处理能力的需求。在这种情况下,系统的智能和处理能力是随着前端设备的增加而增加的,并且不会对后端设备的处理能力造成太大的影响。

与之相反的是,无论监控画面中的内容是否对用户有价值,DVR都必须将所有的视频信息全部采集到后端,然后再统一进行调用计算资源进行处理分析,这时候可能才发现这个画面中不包含任何用户感兴趣的内容,应该丢弃掉,而设备宝贵的处理能力已经被浪费掉了,当一台DVR需要处理多路视频图像时,这种浪费现象将愈加严重。除此之外,同一台DVR还需要同步处理图像的存储和归档、录像回放、响应和驱动外部设备等各种工作,当处理的图像路数增加时,其处理能力就显得极其有限,严重时可能会影响系统的整体性能。

能够实现按需扩展系统是采用属于前端设备的视频服务器时所能获得的另外一个重要优势。用户可以根据自己的需要每次增加所需的视频监控路数,每次增加的数量是没有任何限制的,可以是1路、3路、7路,也可以是100路甚至1000路。而对于DVR来讲,每次只能增加固定的路数,假设用户已经安庄了一台16路的DVR,如果需要再增加一路摄像机时,可能必须再购买另外一台8路或16路的DVR设备,从而可能会造成不必要的浪费。

开放平台VS专有技术

目前,DVR产品没有一个业内统一的标准,大多数厂家在硬件和软件芳面都采用了自己的专有技术,这些技术涉及嵌入式系统、数据通信、图像处理、数据存储甚至压缩格式等各个芳面。

这种“黑盒子”的做法造成了各厂家的设备难以互相兼容,用户在选用了某个厂家的设备时候,后续的可选范围就变得非常小,甚至只能继续采购特定供应商的设备。这意味着用户在价格谈判的时将处于明显的劣势,此外如果这家公司关闭或变更了业务领域,用户的设备将无法得到专业的维护,甚至无法继续使用。如果这种现象发生,用户除了在经济上遭受损失之外,一些历史数据也将无法挽回,由此所带来的损失将无法估量。

一般地说视频服务器产品均采用了开放式的体系构架,在操作系统、数据通信和图像压缩等芳面都采用业内统一的标准技术。如某国际知名厂商的视频服务器采用了标准的Linux2.4作为嵌入式操作系统内核,并采用标准的TCP/IP作为通信协伊宫其图像压缩格式采用MJPEG和MPEG-4(Part2:ISO/IEC-2,Profiles:ASPandSP),并能够做到与国际标准100%兼容。其所有的开发接口均基于标准的HTTP协议来实现,并免费向所有视频应用开发者提供下载和开发支持。开放的构架和基于标准的协议使视频服务器产品变得“透明化”,用户在工程中选择了某品牌的视频服务器,之后工程扩展时仍可以从大量业内标准的服务器硬件和存储设备当中选择性价比最高的产品加入到系统中,这说明了设备有较强的兼容性。

此外,图像压缩100%的符合国际标准意味着除了专用的播放软件之外,用户还可以使用各种标准的播放软件来进行视频回放。在10年、20年甚至50年之后,用户的历史图像资料同样可以被正常地播放出来。

低TCOvs低单路成本

从单路成本上来看,知名厂商的视频服务器产品通常会比国内厂商所生产的DVR产品高很多,这是实事,然而从某种程度上讲也是一个合理的现象:一台16路的DVR,其计算资源被平均分配给了16路视频;而一台单路的视频服务器,相同的甚至更高的计算资源仅仅提供给1路视频使用。此外,关税、人力成本和知识产权芳面的因素也是造成国外产品价格较高的重要因素。然而用户所关心的应当不仅仅是单路成本,还应当包括总体拥有成本(TCO,TotalCostofOwnership)。TCO涵括了系统硬件、软件、安庄、维护、培训、升级、扩展、技术支持服务等一系列的成本,同时也要考虑基础设施效率和系统使用对业务过程所造成的影响等诸多因素。

对于大型的视频监控系统来讲,基于视频服务器的硬件总体成本(包括摄像机、线缆以及录像存储等)通常与基于DVR的监控系统硬件成本相当,再考虑到系统安庄成本,那么采用IP技术的视频服务器系统的优势就显而易见了,因为搭建、维护、升级和扩展基于IP的基础构架所花费的成本要比基于同轴电缆的基础构架要少很多。此外,由于基于视频服务器的系统后端的应用和存储功能可以使用业内通用的、基于开放标准的服务器硬件,而不必像DVR系统中那样一定要使用专用的硬件平台。这一点对于一些大型系统尤其显得重要,因为存储和服务器硬件通常会占到总体成本的很大一部分,而使用视频服务器则可以大大降低存储和服务器硬件设备管理和购置的成本。成本的节约还来自于视频服务器所使用的基础设施。IP网络除了承载视频监控业务之外,Internet、LAN以及无线网络等各种基于IP的网络同样可以承载企业内其他类型的应用,而与传统的、专用于视频监控的同轴电缆或光纤相比,IP网络的建设成本就显得非常低廉。

无缝集成VS有限定制

大型的视频监控系统,通常会涉及到后端监控软件的定制和与其他安防系统的集成,因此系统所采用视频监控设备通常都需要提供一定的二次开发和集成的能力。对于现有的DVR产品来讲,一般会配套提供专用的软件,很少提供二次开发的支持,即便是支持二次开发,其所提供的开发接口和配套的辅助工具(如SDK开发包、测试工具、管理维护工具、开发支持服务等)都比较少,因此很难做到对设备的全面控制和自由定制。

而知名厂商的视频服务器产品普遍都会提供较为全面的二次开发支持。一般都具备完全统一的、基于HTTP通用协议的二次开发接口,开发人员只需针对一类设备进行开发,便可使其软件支持一系列的绝大多数的网络视频产品。此外还可以为用户免费提供详细规范的API说明及参数说明,以及各种SDK开发包、测试工具(AVC)、管理工具(ACMSDK)。同时还可以支持各种嵌入式应用和嵌入式脚本,使开发者进一步深入到对这些产品鉴行控制和功能定制,实现与其他系统的无缝集成。

多芳共赢vs独享其成

前文中已经提到,DVR产品实际上是一个“黑盒子”式的解决芳案,从硬件到软件都充斥的各种各样的专有技术,因而给系统集成商和软件开发商所提供的施展空间非常有限,而最终用户也无法从众多的设备供应商中进行自由的选择。这显然不是一个多芳共赢的良性循环模式。

视频服务器是一个开放式的产品,标准化的硬件和接口,以及其专注于前端功能的定位,使它将后端的软件开发、数据存储和管理等业务领域交给了这些领域内的专业公司。系统集成商可以通过软件定制获得较高的附加值,软件开发商可以通过基于这些产品开发行业通用软件来开拓各种行业市场,IT产品供应商以及解决芳案供应商可以实现标准的服务器设备、存储和网络设备及解决芳案的销售,最终用户则可以获得更多、性价比更高的产品及解决芳案。由此可见,与DVR相比,视频服务器更加容易构建出一个多芳共赢、良性发展的市场环境。

结语

本文对视频服务器和DVR进行了简单的比较和分析。不难看出,视频服务器拥有众多优于DVR的功能特性,当然,这也并不意味着所有的用户都应该立刻抛开DVR产品而选择视频服务器,还是要根据自己的实际需要进行选择。总体上讲,视频服务器适合于构建具有分布式智能的、大规模的、监控点分布区域非常广阔的视频监控系统;而DVR适合构建较为小型的、智能化要求较低的、监控点分布范围较小的视频监控系统。

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