监控摄像机选型攻略之视频监控技术发展概况

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监控摄像机选型攻略之视频监控技术发展概况

玄学酱 2017-07-05 15:31:00 浏览1479
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  视频监控在我国的安防产业中占据了主导地位,也是各项安防系统中必不可少的一套系统,但在网络化发展多年后,面临实际应用端的模转数转型,如何选用监控摄像机,成了困扰众多用户的难题,下面笔者就多年的测评经验,跟大家分享如何选用摄像机。
要选用摄像机,首先就要了解目前监控摄像机的技术发展状况。可以说,2010年之后,在安防产业界,摄像机技术的变化是最大的,可以用日新月异来形容。

  模拟技术的挣扎与自我救赎

第一代模拟监控系统采用VCR(盒式磁带录像机)做存储,这是全封闭式模拟监控,但其已在DVR起来后,逐渐销声匿迹。第二代模拟监控系统即是基于DVR的半数字监控系统,可以做到最大分辨率为D1的视频成像;理论上,第二代模拟监控成像技术的解像力极限是625TVL(电视线),实际上以2012年的水平为例介绍,基本为480-540TVL(2012年之后,第二代模拟技术基本无进展)。接着到了第三代模拟监控技术,即960H,其通过采用130万高清传感器的方式,配合芯片处理以达到更高清晰度的应用效果。其出现之初,由于网络产品还处于推广阶段,960H瞬间走红,成了原有模拟标清系统更新换代的首选。需要注意的是,960H有两种方案,一种是CCD方案,其所能实现的解像力最大为700TVL;另一种是CMOS方案,最大解像力为850TVL,两种技术产品主要在清晰度方面存在差异。但960H的出现,引发了高清模拟技术的变革,仅仅一年后,第四代模拟高清技术诞生并迅速掩盖960H的风头,这就是大华股份首推的HDCVI技术,清晰度方面可以做到1080P,同轴传输方面,对线缆的要求与原模拟系统一样,而且传输距离更远;随后又有AHD、HDTVI两种同轴高清模拟技术的出现。在2012年前后,期间英特尔和索尼还合作推出了SLOC模数混合同传技术,但未能得到市场的认可,加上索尼在安防产业的撤退,SLOC成了传说。

安防的发展趋势势必是数字化、网络化、高清化、智能化,但以大华股份为首的安防厂家在产业转型过渡期推出更高级别的模拟监控技术及产品,是有其深刻的市场背景的:2010-2015年这段时间安防产业处于模拟系统淘汰、高清系统升级过渡期,在此期间,很多传统用户不愿使用网络系统,或处于网络安全性考虑排斥网络设备,为模拟标清系统的升级换代提供了广泛的市场空间;同时,国内平安城市建设处于建设高峰期(2015年开始迅速回落),很多系统仍需按原设计的流程走,很难全盘推翻原设计的模拟系统。等等这些原因,都让模拟高清有了很大的生存空间。

可这一切只不过是模拟监控技术在退出市场前的最后一次挣扎,虽然同轴模拟高清技术可以做到4K,但各厂家的发力程度都不一样,即便首推同轴高清的大华股份,亦以720P、1080P为主打产品。但我们不得不说,由于当前平台技术的极大发展,数字系统控制半数字系统已经变得越来越简单,同时满足了高清化需求;因此在未来很长一段时间内,模拟系统的市场出货量会大幅萎缩,但不会消亡,它可以自我独立为一套封闭式监控系统,也可以联网接受平台的统一管理。

模拟技术优势:

1、前端探头除模拟高清外不存在兼容性问题;

2、实时性佳,几乎做到了即摄即传;

3、前端布线简单,同轴线缆即可;

4、安装和维护简单,技术含量非常低;

5、模拟高清传输距离长;

6、建设投入成本低。

模拟技术劣势:

1、联网操控灵活性欠缺;

2、系统智能化运维及检测程度低;

3、系统智能化水平低;

4、更多环境应用功能开发不足;

5、针对规模较大的监控系统,上墙和管理灵活性不足;

6、不利于大数据、云技术的采用和发展;

7、不同模拟高清技术无法兼容;

8、数字化端不同品牌DVR兼容性有限,制约第三方平台大联网;

9、模拟技术研发投入有限,制约未来DT化发展。

  非压缩数字技术:昙花一现

非压缩数字技术源于广播应用,技术成熟,2012年异常火爆,曾一度被认为是取代网络技术、安防未来发展的最佳方案。不过非压缩技术(SDI)仅仅火红了不到一年的时间就消退了,原因很简单,技术太成熟了,安防直接从广播领域移植过来就可以直接使用,不会出现太多的技术瓶颈;各家产品千篇一律,技术水平差异不大。但也庆幸非压缩技术退出,不然安防产业的智能化更难以实现。

虽然有人认为SDI非压缩数字技术的优势就是传输的实时性,但a&s明确告诉你,那40ms的实时性只是理论上的,一般能做到80ms延迟的,已经是非常不错的了,不少SDI摄像机从传输到成像的延迟约达到150ms,而目前4K摄像机的延迟都可以做到200ms以内了,从这点来说,SDI的实时性只能说是更稳定,实时性更佳就不见得了。另外还有一点,也是笔者当初非常不看好非压缩数字技术在安防产业的发展的原因,那就是存储,1080P非压缩信号1秒的数据量可达800Mbps,而目前单块硬盘的最大容量才10TB;行业为了延长存储时间,所有非压缩硬盘录像机都采用了编码压缩方式,以将800Mbps的数据流变成4Mbps低码率。由于目前安防技术还难以做到事前预警,主要作用是事后取证,SDI号称的色彩高保真在经过压缩保存之后,只剩下一些“渣子”,色彩优势荡然无存。由于SDI技术只是安防的匆匆过客,除了那一抹残香,几乎不留痕迹;不过也不是说目前市场上没有SDI非压缩数字产品,如果对实时性要求高,或是军事等特殊场合使用的话,也可以考虑的,但目前能提供非压缩数字技术的厂家已经不多了。

非压缩数字技术的优势:

1、实时性较好且偏稳定;

2、色彩信息丰富;

3、前端兼容性较好;

4、系统安装简易。

非压缩数字技术的劣势:

1、系统配套产品链不全;

2、线缆要求高,传输距离短;

3、存储后视频效果与网络视频无任何差异;

4、生态链断裂,安防研发度不足;

5、无智能化,不易于组建大型系统、大联网系统。

  网络视频监控:扶摇直上九万里

网络化视频监控技术,已经主宰了全世界的安防产业,据a&s调研分析,其于2015年年底开始,出货量超越模拟产品,并在未来数年继续扩大占比。对网络化监控技术,是炒得最热、最火爆的技术,也是大家最为熟悉的技术,下面就给大家简单介绍下。

分辨率。提到分辨率,可以说网络化就是为高清化准备的,在安防刚刚步入网络化元年的次年,安防即迎来了高清元年,因为一年前的网络产品中,720P已经是极限,且技术水平高的除了安讯士,没有第二家敢于说它是第一;但第二年,1080P迅速跟上,720P已经退居二线,同时国内、国际品牌在清晰度表现上,虽然仍是国际品牌占优,但差距已经进一步缩小。时至今日,除了变态的威智伦推出了7K超高清产品外,在同等类别的1200万、4K及以下产品中,国内品牌做得优秀的比比皆是,且不客气地说,国际品牌在清晰度处理上整体已经处于劣势。目前主流的分辨率主要有:720P、1080P、500万、600万、4K(800万),当然还有300万、400万、700万,但此类分辨率只是辅助型,统治力不强(不过智能交通卡口摄像机将是另类,未来主打700万的4:3格式分辨率,原因为4:3较16:9获得更多道路有效信息);另外,1200万像素还做不到实时传输,只是给部分4K机型增加些宣传亮点。

压缩技术。对于网络摄像机来说,压缩技术是非常重要的一项技术,事关前后端搭配、系统联网应用,甚至是设备投建成本等。目前主流技术仍是H.264编解码压缩技术,其对720P的实际应用带宽可限制到2Mbps,如果摄像机算法支持超低压缩技术,可做到1-1.5Mbps的低带宽应用;对1080P来说,以4Mbps为主流带宽限制应用,如果摄像机支持超低压缩技术,可做到2Mbps。

而目前安防产业正在全力发展的是H.265新一代编解码压缩技术。此技术的编码效率较H.264提高40-70%,因此其带宽限制,同等分辨率下,可节省至少一半,一半来说,为了确保画质不下降,带宽限制为H.264的一半即可。

以上两种技术均是来源于国际组织,并且是针对广播领域应用的,安防只是引入而已,不具备安防编解码的针对性,由此我国自主研发和制定了SVAC编解码标准——SVAC,该技术进展缓慢(详情可查阅由a&s推出的《中国为什么推出SVAC标准》一文),目前并不受待见,因此就中国安防产业的编解码压缩技术来说,SVAC仍有很长的路要走,是取代H.26X还是多种编解码方式共存,还需看市场走向和国家对SVAC的推动力度。

网络控制。虽然各品牌厂家由于网络技术水平的不同,造成了摄像机网络控制技术的差异化,但整体来说差别不大,比如延迟,基本在120-350ms,稍微差些为350-500ms;带宽控制也不会出现很离谱的现象,因此该部分在选用时可以不用将网络控制性能做非常严格的参考。

智能化。宣称前端能实现各种智能化功能的摄像机,那么真要注意了。实际应用中,没有人回去专门配合摄像机识别的,如人脸识别、斗殴检测、物品遗留等,如果需要用到此类功能,就要特别留意了。若是仅仅需求人数计数、绊线跨越等功能,这样的设备成功率还是比较高的,不过也需要看品牌,具体选用后续再介绍。

低照度。这是摄像机非常重要的性能,要实现24小时监控,低照度成像能力少不了的。一般来说,低照度就是无补光情况下的摄像机成像能力,以目前技术来说,低照度能做到0.001Lux的不少,但标称能实现0.0001Lux的,则要比较留意了。以目前来说,在低照度参数方面,标假参数的主要是非主流品牌,而大品牌的星光级摄像机虽然有部分虚夸,但基本都能实现0.001Lux左右的应用效果。

补光技术。无论是分远、中、近距离档次补光灯,还是设计了红外增透,应用效果是第一要素,首先是补光距离,其次是补光效果。

环境成像应对功能。主要是宽动态、背光补偿、强光抑制、白平衡、数字透雾、光学透雾、2D/3D数字降噪等功能。其中背光补偿和强光抑制是模拟时代即有的技术,但效果没有网络产品理想;宽动态是目前最为普遍的一项技术,不过各家技术实力差距较大;而透雾技术和数字降噪技术的差异最为明显,尤其是光学透雾技术一体机,目前具备此技术实力的厂家不多。

云台技术。目前整体来说,云台零部件多为OEM,具备自主一条龙研发的厂家不多,因此各家的云台产品技术差距不大,主要是软件控制端还存在差别。为保险起见,在选用带云台功能的摄像机产品时,最好还是要检测一下。

变倍。常见于球机、一体机和半球产品中。变倍又分为光学变倍和数字变倍,在实际应用中,数字变倍的意义不大,主要是光学变倍为主。球机的光学变倍从18-36倍不等,半球和一体机一般为4-12倍比较常见。

画面分割及虚拟云台。该功能一般出现于鱼眼/全景摄像机和具有画面分割功能的超高清摄像机中。

其他功能。此类功能比较多,如PoE供电、镜像、9:16、色彩增强、ROI、SVC、画面遮盖等,需要根据应用情况选用。

网络监控技术优势:

1、联网方便快捷,支持内外网组网,突破了闭路式监控应用;

2、功能丰富:不同研发机型,功能类型不同,也有综合一体化摄像机产品,能满足当前视频监控的所有需求;

3、产品线齐全:无论是产业链还是单个设备商,都提供有完善的产品线支撑,不用担心系统组建或后期扩容困难;

4、高清化:目前,网络监控以全高清分辨率为主,D1及以下分辨率基本销声匿迹;

5、产业生态链成熟:安防产业已以网络化为主线,几乎所有安控企业都支持网络设备的技术研发实力;

6、建设成本低:采用网络化系统所需的成本,早已接近甚至低于模拟监控系统;而且系统越大,成本优势越明显;

7、具备智能化发展:智能功能多样、丰富,支持系统自动巡检,并且开始朝着监控物联网化、DT化发展;

8、满足未来扩展愿景,如支持云计算、大数据分析、云存储应用等多级平台联网、统一管理应用、全网无人值守的大一统智能管控应用;

9、后期系统升级、扩容简易。

网络监控技术劣势:

1、兼容性不足:各设备商相互竞争,私有协议严重,不同品牌产品兼容性差,整体来说,ONVIF、GB/T 28181等标准协议只能解决40%左右的通信兼容性;

2、同质化严重:整体产业外观同质化、功能同质化严重;

3、竞争激烈带来的“一次性”产品:安防产品的使用周期一般为5年一换,由于竞争激烈,为降低成本,不少厂家的产品的寿命沦落为“5年”设计,系统寿命受到挑战;

4、两级分化:对于一线品牌,在产品线、功能、价格方面均具有强势优势;但对中小企业来说,则面临企业发展瓶颈,易导致售后纠纷;

5、功能冗余:不少摄像机功能丰富,但实际上大部分功能要么功能虚标,要么不符合实际应用需求,造成功能虚配问题;

6、谨防厂家口号式推广:目前的云计算、大数据、云存储还处于起步阶段,主流设备商已经有了一些项目,但经验都不足,很多功能并没有宣称的那般好;

7、功能虚夸:主要是智能分析、物联传感等技术,厂家的标称一般成功率都较高,实际上很多项目的使用效果不理想,对此也需验证后选用。

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模拟技术、非压缩数字技术、网络技术优劣比较

  热成像:为视频监控的五彩缤纷添彩

提到监控,当然还得说说另一种“监控”技术——红外热成像。与以上的可见光监控技术不同,红外热成像是同热辐射感应成像,技术门槛较可见光成像要高出许多,适用于远距离、大范围、全天候等领域的使用。由于热成像的特殊性,一般为高端领域采用,在此不做过多介绍。

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本文转自d1net(转载)

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