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網絡攝像機與網絡視頻服務器應用比較
  

網絡攝像機是傳統攝像機與網絡視頻技術相結合的新一代產品,除了具備一般傳統攝像機所有的圖像捕捉功能外,機內還內置了數字化壓縮控制器和基于WEB的操作系統,使得視頻數據經壓縮加密后,通過局域網,internet或無線網絡送至終端用戶。而遠端用戶可在自己的PC上使用標準的網絡瀏覽器,根據網路攝像機自帶的獨立IP地址,對網絡攝像機進行訪問,實時監控目標現場的情況,并可對圖像資料實時編輯和存儲,另外還可以通過網絡來控制攝像機的云臺和鏡頭,進行全方位地監控。
   從外部結構來看,目前市面上的網絡攝像機有一種為內嵌鏡頭的一體化機種,這種網絡攝像機的鏡頭是固定的,不可換;另外一種則可以根據需要更換標準的C/CS型鏡頭,只是C型鏡頭必須與一個CS-C轉換器搭配安裝。但從內部構成上說,無論是哪種機型,網絡攝像機的基本結構大多都是由鏡頭,濾光器、影像傳感器、圖像數字處理器、壓縮芯片和一個具有網絡連接功能的服務器所組成。
   網絡攝像機作為攝像機家族中的新成員,也有著與普通攝像機相同的操作性能,例如,具有自動白平衡、電子快門、自動光圈、自動增益控制、自動背光補償等功能。另一方面,由于網絡攝像機帶有的網絡功能,因此又可以支持多個用戶在同一時間內連接,有的網絡攝像機還具有雙通道功能,既可同時實現模擬輸出和網絡數字輸出。
   視頻服務器
   從某種角度上說,視頻服務器可以看作是不帶鏡頭的網絡攝像機,或是不帶硬盤的DVR,它的結構也大體上與網絡攝像機相似,是由一個或多個模擬視頻輸入口、圖像數字處理器、壓縮芯片和一個具有網絡連接功能的服務器所構成。視頻服務器將輸入的模擬視頻信號數字化處理后,以數字信號的模式傳送至網絡上,從而實現遠程實時監控的目的。由于視頻服務器將模擬攝像機成功地“轉化”為網絡攝像機,因此它也是網絡監控系統與當前CCTV模擬系統進行整合的最佳途徑! ∫曨l服務器除了可以達到與網絡攝像機相同的功能外,在設備的配置上更顯靈活。網絡攝像機通常受到本身鏡頭與機身功能的限制,而視頻服務器除了可以和普通的傳統攝像機連接之外,還可以和一些特殊功能的攝像機連接,例如:低照度攝像機、高靈敏度的紅外攝像機等。目前市場上的視頻服務器以1路和4路視頻輸入為主,且具有在網絡上遠程控制云臺和鏡頭的功能,另外,產品還可以支持音頻實時傳輸和語音對講功能,有的視頻服務器還有動態偵測和引發事件后的報警功能!   
壓縮技術是關鍵
   網絡攝像機和視頻服務器作為網絡應用的新型產品,適應網絡傳輸的要求也必然成為產品開發的重要因素,而這其中視頻圖像的技術又成為關鍵。在目前中國網絡攝像機和視頻服務器的產品市場上,各種壓縮技術百花齊放,且各有優勢,為用戶提供了很大的選擇空間。

  JPEG 、M-JPEG   有相當一部分國內外網絡攝像機和視頻服務器都是采用JPEG,Motion-JPEG壓縮技術。JPEG、M-JPEG采用的是幀內壓縮方式,圖像清晰、穩定,適于視頻編輯,而且可以靈活設置每路的視頻清晰度和壓縮幀數。另外,因其壓縮后的格式可以讀取單一畫面,因此可以任意剪接,特別適用與安防取證的用途。

  Wavelet Transform    小波變換也屬于幀內壓縮技術,由于這種壓縮方式移除了圖像的高頻成分,僅保留單幀圖像信號,特別適用于畫面變更頻繁的場合,且壓縮比也得到了一定的提高,因此也被一些網絡攝像機和視頻服務器所采用,例如,BOSCH推出的NetCam-4系列數字網絡攝像機。
H.264
   H.264是ITU-T的VCEG(視頻編碼專家組)和ISO/IEC的MPEG(活動圖像編碼專家組)的聯合視頻組(JVT:joint video team)開發的一個新的數字視頻編碼標準,它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。1998年1月份開始草案征集,1999年9月,完成第一個草案,2001年5月制定了其測試模式TML-8,2002年6月的 JVT第5次會議通過了H.264的FCD板。例如深圳邁威視推出的MV3001-C網絡攝像機就采用了此技術。
MPEG-4
    MPEG-4的著眼點在于解決低帶寬上音視頻的傳輸問題,在164KHZ的帶寬上,MPEG-4平均可傳5-7幀/秒。采用MPEG-4壓縮技術的網絡型產品可使用帶寬較低的網絡,如PSTN,ISDN,ADSL等,大大節省了網絡費用。另外,MPEG-4的最高分辨率可達720×576,接近DVD畫面效果,基于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,使它成為當前網絡產品生產廠商開發的重要趨勢之一,如深圳邁威視推出的MV3000-C網絡攝像機等。

  另外,也有部分廠商采用的是MPEG-1,MPEG-2壓縮格式,除此之外,有的廠商還采用多種壓縮技術相結合的方式,其壓縮方式就是MPEG-4,與JPEG相結合,在可以看到JPEG靜止圖像的同時,利用MPEG-4高級壓縮功能,令到高質量的動態圖像也能在低帶寬上傳輸。

  縱觀以上這些壓縮技術,雖然MPEG-4以其良好的圖像壓縮性能,可支持非常低的寬帶上達到視頻會議的質量,從而成為未來網絡型產品開發的主流方向,但就現在市場的應用情況來看,MPEG-4暫時還沒有占到主導地位,究其原因,主要是由于雖然MPEG-4的國際標準已經制定,但MPEG-4的算法是公開的因而廠商各自為政,良莠不齊,對后續的二次開發帶來了嚴重的影響,另外,MPEG-4在圖像質量上也有待提高,在復雜的網路環境中,數據流過大時易導致數據流失。

  另一方面,如此多種類的壓縮技術,也讓用戶在選購網絡攝像機和視頻服務器時,產生了不少的困擾,有的用戶要求網絡傳輸達到實時,有的要求圖像質量高,有的又要求后端存儲系統容量足夠大…….對于網絡型產品而言,網絡傳輸速率、圖像質量和系統存儲容量都與產品所用的壓縮方式密切相關,三者又互相制約,因此很難做到三者同時達到最理想的狀態,只能從三者中尋求一個平衡點,即用戶本身真正實際的需求。很多廠商建議用戶在選擇網絡攝像機和視頻服務器時,首先應明確系統已有的資源,以及系統所要達到的實際效果,不必一味追求市場上所謂的“熱門”產品或成本。

  網絡資源成為瓶頸    網絡環境與視頻信息的關系,就好像“路”與“車”的關系一樣,要保障“車輛”順暢、安全地行駛,首先必須做好“道路”建設。由于目前中國地網絡應用環境仍然存在著各種有待解決的問題,也使得網絡型產品如網絡攝像機、視頻服務器的優勢不能完全發揮出來、網絡的改善和開發成為產品發展的瓶頸。

  動態IP地址    由于網絡攝像機和視頻服務器擁有獨立的IP地址,可支持多種網絡協議,如TCP/IP、HTTP、ARP、UDP等等,因此視頻數據經壓縮處理后,通過WEB服務器,經局域網或INTERNET送至終端用戶,用戶只要知道某一臺網絡攝像機和視頻服務器的IP地址,即可查看到這臺網絡攝像機和視頻服務器所監視的圖像! ∈忻嫔嫌胁糠志W絡攝像機和視頻服務器采用的是固定IP地址,但由于中國目前的網絡應用環境還并不發達,特別是在INTERNET上租用固定IP地址的費用較昂貴,因此大部分網絡攝像機和視頻服務器產品采用的多是動態IP地址,即網絡攝像機和視頻服務器每次登陸上網時,網絡都會分配一個新的IP地址,就象普通PC撥號上網一樣,但這也為遠端用戶都網絡攝像機或視頻服務器的搜索造成了一定的難度!   ♂槍@一難題,在不同的網絡環境下有不同的解決方案,在局域網、廣域網的內部網環境中。IP地址的資源相對充足,如果不夠,可以采用NAT的方式,即用一個IP地址的不同端口來解決;而在INTERNET中,則可以采用在網絡上建立DDNS服務器的方法來解決動態IP地址的問題,也就是每一臺網絡攝像機或視頻服務器都有一個網絡二級域名,這個二級域名對應網絡攝像機或視頻服務器的MAC地址,只要網絡攝像機或視頻服務器在網絡上使用,就會自動連接到DDNS,無論它的IP地址如何變化,客戶只要在IE地址欄鍵入這個域名,就能通過DDNS服務器,將網絡攝像機或視頻服務器的IP地址與遠程客戶進行連接,達到域名解析的目的。

  網絡安全性  對于安防這個對安全有這特殊要求的行業,音視頻信息在網絡傳輸中的安全保密性是一個不容忽視的問題,特別是在目前網絡較脆弱的情況下,如何保障信息的安全傳遞成為網絡監控進一步推廣應用所需要解決的技術難點之一。

  部分網絡攝像機和視頻服務器的生產廠商在CPU內核的操作系統中采用了LINUX系統,這一方面是由于LINUX系統本身所占的容量較小,易于嵌入在設備中,另外LINUX是一個開放性的操作系統,采用LINUX后,用戶可根據自己的需求,完善安全機制。此外,內置防火墻、設置多重權限和密碼認證也是較常用的保護措施,而網絡攝像機和視頻服務器的點播訪問機制,也減少了廣播方式帶來的問題。當然,目前采用的保護措施大多針對終端操作,而要真正做到網絡傳輸的安全,除了在設備端加強保密措施以外,還有賴于整個網絡環境質量的提高。

  網絡斷線、堵塞    網絡斷線和堵塞也是常見的網絡問題,為了避免由此而造成的資料丟失,部分廠商在產品中內置報警圖像緩沖區,當網絡發生短暫斷線、堵塞的情況時,緩沖區可以臨時存放部分現場圖像資料,確保不丟失重要數據,對特別重要的場所,這可以采用在前后端同時錄像的方式來解決。也有些廠商在網絡攝像機和視頻服務器端選用特殊的路由器,在斷線的情況下可自動撥號上網,保持網絡的隨時暢通。

  另外,還有一些廠商在網絡攝像機內部加裝硬盤,以便在網絡堵塞或斷線的情況下,攝像端仍可保持攝像和及時存儲資料,網絡連通后再將資料送至遠端,但這種方法也會使產品的成本增加,同時帶來維護的問題。

  無線網絡    除了局域網、INTERNET等常用的網絡之外,今年來,網絡攝像機、視頻服務器與無線網絡的結合也成為網絡型產品的推廣應用起到了促進作用。

  基于無線網絡傳輸的協議有802.11B、802.11G、802.11A、SDH數字微波通信等,目前網絡攝像機、視頻服務器主要使用的無線網絡有802.11B、SDH數字微波通信。使用802.11B通訊,理論上最大距離可達到30公里,但實際使用中所能達到的距離也會受到現場的環境、氣候和地理位置的影響。SDH數字微波通信的組成形式可以時一條主干線,中間有若干分支,也可以是一個樞紐站向若干方向分支,其主干線可長達幾千公里,另有若干條支線線路,除了線路兩端的終端站外,還有大量中繼站和分路站,構成一條數字微波中繼通信線路。

  另外,目前還有一個趨勢是利用基于移動公網的網絡,例如GPRS可達30公里,CDMA可達80公里,網絡覆蓋面廣,因此移動公網也將會成為一部分市場采用的網絡。

  網絡攝像機、視頻服務器于DVR   這里所說的DVR指的是在傳統DVR的基礎上擴展了網絡功能的DVR產品,這樣使得更多的用戶可以進行訪問,正是由于這種產品開發的理念,令到帶網絡功能的DVR產品還是傳統意義上的DVR,其主要功能仍然是 D D存儲,這也決定了它的市場定位是在小范圍的網絡環境中,監控點也有限.而網絡攝像機和視頻服務器的主要功能側重于網絡傳輸,這里所說網絡是一個大的概念,產品的設計定位在可適應不同的網絡環境,如LAN,WAN,INTERNET或無線網絡等,且不限制監控點的數量,不限制用戶訪問的數量等。

  從產品的應用來看,網絡攝像機和視頻服務器的著眼點在于遠端監控,如道路交通、無人值守的變電站、油田生產管理、電信機房監控等領域,這些領域的監控點分散,距離較遠布線困難,如果要建立一個全新的系統,則可以直接選用網絡攝像機,如果系統已有傳統的監控前端,則可以采用視頻服務器作為有效的補充;如果監控的范圍是在小區域內,無需遠端監控,則可以采用DVR會更為實際。

  部分網絡產品的制造商認為,DVR只是一個過渡性產品,假使未來時間內網絡環境更為成熟、網絡型產品的價格調整下來,在后端電腦上隨意安裝一套軟件就可實現遠程監控,這樣將代替目前的產品。但也有一些安防業界內人士表示,這三種產品的應用范圍各不相同,各自都有自己的生存空間,特別是在安防行業中,資料的安全是首要目標,因此DVR的存儲功能仍然相當重要。


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