2014年8月由全國安全防范報警系統(tǒng)標準化技術委員會(SAC/TC100)歸口并組織起草的國家標準GB/T30147-2013《安防監(jiān)控視頻實時智能分析設備技術要求》和GB/T30148-2013《安全防范報警設備電磁兼容抗擾要求和實驗方法》。這是經(jīng)過國家標準管理委員會發(fā)布，已經(jīng)開始實施，這是我國第一個視頻智能分析方面的國家標準。 （漢中安防監(jiān)控）

　　筆者由于工作關系近三年參與了宜昌市政府部門、企事業(yè)單位、新建居民小區(qū)等三十余個安全技術防范系統(tǒng)的項目設計、招標項目評審與項目驗收，有近50%的項目仍然使用的是傳統(tǒng)的模擬解決方案。這些模擬系統(tǒng)中建設整體質量不高，存在著選用產(chǎn)品檔次不高、子系統(tǒng)建設不全、防范布點不合理、系統(tǒng)產(chǎn)品之間搭配不恰當?shù)葐栴}，個別系統(tǒng)建成運行不久就處于癱瘓狀態(tài)，同時這些模擬系統(tǒng)在接入宜昌市電子政務網(wǎng)剛剛建設的視頻云平臺時也遇到了許多障礙，所以以提案的形式建議宜昌市政府組織專家和學者研討論證，制定出臺《宜昌市數(shù)字視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)基本技術要求》，學習上海等外地省市的先進經(jīng)驗，從2015年開始凡是新申報的安全技術防范系統(tǒng)方案均應采用數(shù)字系統(tǒng)，并應符合《宜昌市數(shù)字視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)基本技術要求》。同時對現(xiàn)有模擬視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)改造建議如下：①、攝像機等核心設備更換率超過總數(shù)的50%(含)，應對系統(tǒng)按《宜昌市數(shù)字視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)基本技術要求》進行整體改造;②、其他情況可按模擬視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)進行改造，不作硬性要求。

　　安防視頻監(jiān)控技術自二十世紀八十年代在我國興起發(fā)展至今，先后經(jīng)歷了模擬監(jiān)控技術、模數(shù)結合監(jiān)控技術、數(shù)字監(jiān)控技術三個階段。

　　第一階段：七十年代末到九十年代中期，這個階段以閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)為主，也就是第一代模擬電視監(jiān)控系統(tǒng)，其傳輸媒介為視頻線纜(同軸電纜)。由控制主機進行模擬處理，主要應用于銀行等金融行業(yè)等重點安全防范單位。

　　第二階段：九十年代中期至九十年代末，以基于PC機插卡式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)為主，此階段也被業(yè)內人士稱為半數(shù)字時代，其傳輸媒介依然是視頻線纜(同軸電纜)。由多媒體控制主機或硬盤錄像主機(DVR)進行數(shù)字處理與存貯，此階段的應用多限于對安全程度要求較高的場所。

　　第三階段：九十年代末至今，以嵌入式技術為依托，以網(wǎng)絡、通信技術為平臺，其傳輸媒介是雙絞線或光纖，以智能圖像分析為特色的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)為主，又稱為IP監(jiān)控系統(tǒng)，自此視頻監(jiān)控的發(fā)展進入了數(shù)字時代。網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的應用不再局限于安全防護，逐漸也被用于遠程辦公、遠程醫(yī)療、遠程教學等領域。

　　安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要涉及兩大類產(chǎn)品，前端攝像機和后端錄像機，我們通過模擬與數(shù)字攝像機的技術對比來看看它們的優(yōu)缺點：

一、模擬與數(shù)字攝像機技術對比

　　1.1掃描方式

　　模擬攝像機采用隔行掃描，由不同時刻的奇場與偶場畫面合成一個畫面時，畫面中的運動物體容易產(chǎn)生鋸齒、閃爍等不良反應，為了消除鋸齒，必須做軟件反交錯圖像處理，同時也會導致畫質損傷，畫面清晰度降低。而數(shù)字攝像機采用逐行掃描，不需要反交錯處理。假如開車的就是盜車賊，那么快速運動的狀況下，隔行掃描根本無法錄下盜賊的任何特征。

　　1.2分辨率與解析度

　　模擬攝像機早期受制于PAL/NTSC技術本身的限制，分辨率一般為4CIF或D1(即PAL制下的720×576或NTSC制下的720×480像素)，最高像素僅僅為40萬像素的水平?！昂竽M時代”960H技術是由Techwell和Sony共同定義和開發(fā)的一套準高清解決方案，雖說分辨率為PAL制下960×576或NTSC制下960×480，相對傳統(tǒng)的D1整體畫面清晰度提升了30%，但其要求的帶寬是36M，在傳輸?shù)膯栴}上會遇到瓶頸，效果會打折扣，性價比并不高。模擬高清有著眾多的解決方案，例如HDCVI、HDTVI、AHD、ccHDtv等，分辨率等同于720P或1080P，對于可以繼續(xù)沿用原有模擬系統(tǒng)的同軸電纜用戶來說，有著較大的吸引力，但同時其存儲的碼流也會提升，后端存儲壓力不斷上漲，硬盤容量需求增大，舊的模擬傳輸系統(tǒng)可能無法完全承載。

　　數(shù)字攝像機可以實現(xiàn)百萬像素甚至更高的分辨率，720P高清、1080P全高清已不再是熱點，現(xiàn)已進入4K時代(3840×2160)，隨著H.265等相關新技術的發(fā)展，在提高數(shù)字攝像機像素的同時，又增強了畫面的垂直分辨率，使得畫面的細節(jié)和層次更加精準，同時配合廣角監(jiān)控專用鏡頭，能夠實現(xiàn)對更大監(jiān)控范圍的覆蓋、顯示更多畫面細部特征，觀看體驗更好。

　　1.3AD(模數(shù))轉換

　　模擬攝像機前端感光器輸出模擬信號，接著轉化成數(shù)字信號，以便進行色彩與亮度處理，接著再將數(shù)字信號轉化成模擬信號輸出，當?shù)竭_DVR等后端設備時，由視頻采集芯片將模擬信號轉成數(shù)字信號，模擬系統(tǒng)總共發(fā)生了3次AD/DA轉換，每次轉換都會導致畫質受損。

　　現(xiàn)在數(shù)字攝像機較多使用CMOS感光器，該感光器內置了AD轉換，光信號進入，數(shù)字信號輸出，僅有這一次AD轉換，之后再也沒有反復的AD/DA轉換，所以數(shù)字攝像機的畫質受損小。

　　現(xiàn)階段CMOS感光器技術再次取得突破性進展，光照靈敏度提升了5倍以上，已經(jīng)達到或接近了CCD的照度性能，同時分辨率也高達500萬像素以上，并且CMOS在其成本、集成度與功耗等方面的優(yōu)勢則比CCD更勝一籌，可以預見，CMOS感光器將取代CCD而成為市場主流。

　　1.4色彩還原度

　　模擬攝像機輸出的視頻為復合模擬視頻信號，其中包含了亮度信號與色彩信號，由于兩種信號在同一個頻段里，當復合視頻傳輸給視頻采集芯片時，視頻采集芯片除了做AD/DA轉換，還要做亮色分離(梳妝濾波)，由于難以完全分離亮度與色彩信號，導致傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控容易出現(xiàn)色彩滲透與雜色現(xiàn)象。數(shù)字攝像機沒有亮色分離的煩惱，色彩可以做到更加逼真。

1.5抗干擾與信噪比

　　模擬攝像機視頻從CCD傳感器一出來就是模擬信號，而模擬信號無論是在攝像機內部，還是輸出后的傳輸過程中，都可能受到不同程度的干擾，從而產(chǎn)生波紋與噪點，同時模擬攝像機在可見光或紅外光偏弱時，雪花噪點非常嚴重，不僅畫質受影響，而且大大增加了碼流。數(shù)字攝像機輸出的是數(shù)字信號，不容易受到干擾，可以做到噪點小，畫面更干凈，同時也節(jié)省了碼流與硬盤空間。

　　傳統(tǒng)模擬市場因為CCTV標準核心技術被日本控制，導致日本相關的芯片公司基本上壟斷了攝像機市場，他們既做芯片，又生產(chǎn)與銷售高端市場攝像機，還利用其擁有的專利技術控制了中國大部分中低端市場。目前的標清模擬產(chǎn)品，除了芯片、傳感器仍為外企掌控，而國內企業(yè)同質化競爭激烈，價格戰(zhàn)爆發(fā)，利潤越來越微薄。為了謀利，難免偷工減料降低成本，以應對價格戰(zhàn)，質量進一步下降。而960H方案，已基本是國內企業(yè)的競爭;HDCVI、HDTVI高清模擬技術等更是?？低?、大華股份等國內企業(yè)的寡頭壟斷及自建聯(lián)盟。

　　數(shù)字時代目前還沒有形成統(tǒng)一的技術標準，日本公司雖然有能力做出數(shù)字高清攝像機成品方案，但是在高清NVR、混合DVR、高清解碼器等一系列后端成品方案方面優(yōu)勢不明顯;反觀國內?？低?、大華股份、宇視科技等企業(yè)在這方面做的相當不錯，已擠身世界安防名牌廠商前列。更重要的是，數(shù)字時代CMOS將取代CCD，而CMOS技術不是日本的強項，安防監(jiān)控行業(yè)技術被日本壟斷的局面將在數(shù)字時代被打破。

二、模擬與數(shù)字解決方案對比

　　現(xiàn)在安防監(jiān)控行業(yè)內有少部分公司，以模擬攝像機的價格低于數(shù)字攝像機等理由，不愿意或是不積極給客戶提供和推薦數(shù)字監(jiān)控的解決方案，導致現(xiàn)在模擬監(jiān)控產(chǎn)品仍占據(jù)了更多的市場份額。的確，現(xiàn)階段數(shù)字攝像機的價格要高于模擬攝像機，但隨著產(chǎn)業(yè)和技術不斷的發(fā)展，根據(jù)摩爾定律，數(shù)字攝像機的價格一定會和模擬攝像機持平甚至更低，同時在項目總體成本上，數(shù)字監(jiān)控整體解決方案比模擬監(jiān)控整體解決方案具有較大的優(yōu)勢，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　2.1系統(tǒng)布線

　　模擬監(jiān)控解決方案如果集成了云臺控制與聲音等，那么在布線方面就非常繁瑣，視頻線、音頻線、電源線和控制線都是獨立必需的，布線工作量大、布線復雜，所以布線成本高。

　　而數(shù)字監(jiān)控解決方案則可以采用一根網(wǎng)線將視頻線、音頻線、電源線和控制線四合為一傳輸，布線簡單，而且還可以通過交換機匯總，進一步減少線材用量，大大降低了布線成本與難度，同時數(shù)字監(jiān)控解決方案可以采用無線交換機、無線路由器(帶橋接功能)等設備實現(xiàn)不布線傳輸，無線與微波傳輸(典型應用：電梯無線監(jiān)控)，使數(shù)字監(jiān)控解決方案更加靈活方便，節(jié)省線材與施工。

　　模擬監(jiān)控解決方案線材用量大，自然施工復雜，施工周期長，同時維護困難，要花費更多的施工人力成本和維護成本。數(shù)字監(jiān)控解決方案線材用量小，布線簡單，施工周期短，節(jié)省了施工成本，同時維護輕松，維護成本較低。

　2.2傳輸介質

　　模擬監(jiān)控解決方案傳輸介質一般選用同軸電纜，在小范圍的監(jiān)控系統(tǒng)中，由于傳輸距離很近，使用同軸電纜直接傳送監(jiān)控圖像對圖像質量的損傷不大，能滿足實際要求。當傳輸距離達到200米左右時，圖像質量將會明顯下降，特別是色彩變得暗淡，有失真感，同時同軸電纜本身受氣候變化影響大，圖像質量受到一定影響，同軸電纜較粗，在應用時布線不太方便。在工程實際中，為了延長傳輸距離，要使用同軸放大器，雖然對視頻信號具有一定的放大，并且還能通過均衡調整對不同頻率成分分別進行不同大小的補償，但傳輸距離還是有限，還存在著調整困難的缺點。雖然現(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了2000米的同軸視頻傳輸設備，能解決個別遠距離的圖像傳輸問題，但是造價稍高，不適宜大型監(jiān)控系統(tǒng)的普遍采用。數(shù)字監(jiān)控解決方案傳輸介質一般選用雙絞線，是因為它具有抗干擾能力強、傳輸距離遠、布線容易、可靠性高、價格低廉、取材方便等許多優(yōu)點。

　2.3節(jié)約設備成本

　　當遠距離傳輸時，模擬監(jiān)控解決方案通常采用昂貴的光端機，光端機將模擬信號轉化為數(shù)字信號，然后再由數(shù)字信號轉為模擬信號，不僅圖像質量受到損傷，同時光端機的價格會隨著接入的監(jiān)控路數(shù)增加而不斷提高。而采用數(shù)字監(jiān)控解決方案，則可以用廉價的光纖收發(fā)器代替昂貴的光端機，光纖收發(fā)器不隨路數(shù)增加而增加費用，傳輸成本較低。數(shù)字視頻監(jiān)控在監(jiān)控中心無需安裝視頻分配器和矩陣類等設備，所有相關功能都由軟件平臺實現(xiàn)，相對來說簡化了系統(tǒng)組成，再加上數(shù)字高清視頻像素高、畫質，在寬范圍監(jiān)控等應用中，一個數(shù)字高清攝像機常?？梢皂斕娑鄠€模擬攝像機，不僅節(jié)省攝像機數(shù)量及成本，而且還省去了與之配套的線材、傳輸設備、施工等費用。

　2.4抗干擾防護

　　傳統(tǒng)模擬攝像機輸出的信號為模擬信號，長距離傳輸容易衰減，并且易受到電磁干擾，圖像質量受影響，容易出現(xiàn)視頻模糊和波紋等現(xiàn)象。而數(shù)字高清攝像機則以數(shù)字信號方式傳輸，傳輸過程中抗電磁干擾強，視頻傳輸損傷相對模擬系統(tǒng)要小許多，省去了抗干擾防護設備與措施費用。

　　2.5遠程監(jiān)控與智能分析

　　在傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)中，只能在有限的范圍內在線實時觀看，且一般只能有一個監(jiān)控中心點，難以實現(xiàn)多監(jiān)控點的遠程監(jiān)控等，當出現(xiàn)問題時需要花大量時間觀看錄像帶才能找到現(xiàn)場記錄。而在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，利用計算機建立的索引，在幾分鐘內就能找到相應的現(xiàn)場記錄，同時輕松實現(xiàn)多監(jiān)控點的遠程監(jiān)控，無論身處何處，只要能上網(wǎng)就能對即時查看前端視頻。

　　由于對視頻圖像進行了數(shù)字化，所以可以充分利用計算機的快速處理能力，對其進行壓縮、分析、存儲和顯示，通過視頻的智能分析，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中的異常情況，并能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報和提供有用信息，從而能夠更加有效地協(xié)助安全人員處理危機，并最大限度地降低誤報和漏報現(xiàn)象。未來的監(jiān)控市場發(fā)展在于智能分析，而且是在高清監(jiān)控的基礎上智能分析才能發(fā)揮得淋漓盡致。

　　近幾年，視頻監(jiān)控技術伴隨著計算機、網(wǎng)絡、存儲、芯片、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，從早期的模擬視頻監(jiān)控，到現(xiàn)在的數(shù)字視頻網(wǎng)絡監(jiān)控，智能視頻監(jiān)控技術和高清視頻監(jiān)控技術，以及剛剛發(fā)展的云視頻監(jiān)控等，產(chǎn)品一直不斷升級、系統(tǒng)結構不斷變化、功能不斷完善，應用領域也在一直不斷擴展?？梢灶A見的是，在經(jīng)歷了模擬手機、模擬電視之后，我們即將告別模擬監(jiān)控時代，大跨步邁入高清數(shù)字監(jiān)控時代!

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