來源：a&s《評測&選型》

作者：海康威視程瑋

在視頻監控行業內，有很多里程碑式的產品，我們可以從這些產品中了解視頻監控的發展趨勢。2000年左右，第一臺DVR面世奠定了視頻監控行業從CCTV走向數字化的基礎；而到了2007年，業界首臺百萬像素的高清IPC的出現，開啟了視頻監控網絡化、高清化的序幕。

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2013年，全球第一臺Smart IPC發布，標志著視頻監控正式步入了智能實用化時代。這一路走來，從產品形態、技術路線的演變上，我們可以清晰地看到一個主線——那就是IP化。而根據全球最具權威性的調查機構IHS的調查顯示，早在2013年，IP產品總銷售額就已經超過了模擬產品，而且這個差距還在不斷擴大當中，到了2015年，IP產品的出貨量也將首次超過模擬產品。這意味著，2015年IP產品的出貨量和銷售額都將超越模擬產品，2015年將成為IP全面超越模擬的轉折之年，IP大時代強勢來臨。那么，作為IP大時代的“主力軍”，IP槍機有哪些軟硬件的提升來應對IP化的大浪潮呢？

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一、圖像效果進一步優化，產品適應性更廣泛

產品效果始終是用戶最關注的部分，因此在IP大時代，IP攝像機的產品效果也在不斷的提升中，以便適應越來越廣泛的應用場景需求。

1、分辨率更高

IP攝像機的出現，促進了視頻監控高清化的進程。而人們追求高清的腳步也從沒停止，IP攝像機也從最初的130萬，到現在200萬、300萬、500萬、800萬，最高甚至可以達到1200萬。而真正的高清是需要一系列配套產品來支撐的，后端高清NVR、解碼器、大屏等等自然不必多說，單就前端攝像機而言，除了高清的芯片之外，其實還有一個容易被大家忽略的配件，那就是鏡頭。

分辨率越來越高，也意味著對鏡頭的要求也越來越高，如果1200萬像素的攝像機配的是200萬像素的鏡頭，那得到的監控畫面仍然是200萬。但是，由于種種技術限制，市面上超高清鏡頭并不多見，基本以國外品牌為主，而且價格不菲。想想看，每個攝像機都要配一個鏡頭，那總體鏡頭的成本就不是一個小數目了。因此，現在已經有一些國內監控廠商開始建立自己的鏡頭研發團隊，旨在給用戶提供性價比更高，更有市場競爭力的鏡頭產品，保障高清的應用。

2、動態范圍更廣

目前市面上主要有三種類型寬動態產品：數字寬動態、120dB寬動態和140dB寬動態。數字寬動態主要是通過算法來實現的，無需硬件支持，但效果上一般沒有硬件寬動態好；120dB和140dB寬動態都屬于硬件寬動態，所謂硬件寬動態，就是圖像傳感器本身支持二次曝光，針對暗處的一次長曝光和針對亮處的一次短曝光，最后，再通過算法將兩次曝光后的圖像進行合成，就可以得到前景明亮、后景清晰的圖像了。而140dB寬動態攝像機相對于120dB寬動態攝像機來說，硬件和算法上都有了很大的提升，首先是圖像傳感器不僅可以支持二次曝光，甚至還可以支持三次曝光，在長幀和短幀之間有了一幀過渡幀的話，可以使圖像細節更豐富，畫面更自然。同時，也可以使動態范圍更廣泛，畫面暗處更明亮，亮處更清晰。但是，這樣的三次曝光對攝像機本身硬件性能的要求較高，因此，只有在新一代高性能平臺的攝像機上才能實現。

眾所周知，寬動態主要是用在逆光環境下，因此在大廳出入口、停車庫出入口、銀行柜臺、窗口等典型的逆光環境下使用較多。而寬動態的另一項應用則是夜間抑制車燈，夜晚環境下如果需要看清車牌，需要攝像機具備低照度，如果夜間抑制車燈無法很好應用，也會造成車牌無法看清的狀況，因此，星光級超低照度攝像機配上良好的寬動態效果，已經逐漸成為道路監控夜晚看車牌的明星產品了

3、照度值更低

人類對于高清的追求是永無止境的，因此向著更高清的方向發展是一個必然的趨勢。然而眾所周知，像素越高的攝像機其低照度效果越差，但隨著技術的發展，圖像傳感器工藝的進步，一定會出現既高清、低照度效果也好的圖像傳感器。其實目前市場上500萬像素以上的攝像機低照度效果相比較3年前已經有了相當大的提升。

另外，像素越高，圖像傳感器等部件的價格越貴，考慮到CCD比CMOS成本上要貴很多，且兩者之間夜間成像效果已經相差無幾，甚至結合一些優秀圖像處理算法，CMOS的效果還要好于CCD，因此未來的超高清超低照度攝像機市場肯定還是要以CMOS為主。

超低照度攝像機通常指感光度較好的攝像機，只需要一點點光，就可以呈現比較明亮的圖像。而星光級超低照度攝像機是目前低照度領域夜晚監控效果最好的一類攝像機，因其出色的夜晚成像效果，廣泛應用于平安城市、平安鄉鎮、交通、金融、高檔樓宇、住宅小區、校園、港口、高速公路、街道等對攝像機性能要求比較高但又不宜外加補光設備的環境下。例如道路監控看車牌的場景，有些城市居民會覺得加了補光燈后造成光污染，比較排斥補光設備，而紅外攝像機照射車牌后，車牌的特殊材質會導致反光，從而看不清車牌細節，所以如果要看清車牌并不適合用紅外攝像機，星光級超度照度攝像機一出現，就立刻成為平安城市道路監控炙手可熱的機型，只需要利用一些微弱的路燈或環境光來進行補光就可以呈現明亮的圖像，達到看清車牌的目的。

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二、編碼技術突破“天花板”，高清成本不再是阻礙

當我們思考如何有效降低存儲成本的同時，將不得不面對一個兩難的抉擇——圖像質量還是數據量？顯而易見，當我們追求圖像質量時，必須增加數據量。當我們想降低數據量時，必須犧牲圖像質量。那么，如何打破這個僵局？

唯一有效的途徑，就是提升編碼效率。

視頻編碼技術在視頻監控技術體系中的地位不亞于材料科學在航空技術體系中的地位，它是一門基礎學科。這意味著兩件事——第一，它的進展非常緩慢；第二，如果取得進展，那么將會帶來革命性的變化。

自從2003年海康威視在全球范圍內，首次將H.264引入視頻監控應用至今，已經超過十年。H.264的編碼效率潛力已經挖掘殆盡，所以必須用一種新的思路或新的技術來突破這個天花板。H.265無疑是H.264當之無愧的“繼承者”。

相比H.264，H.265提供了更多不同的工具來降低碼率。H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。信息量不多的區域劃分的宏塊較大，編碼后的碼字較少，而細節多的地方劃分的宏塊就相應的小和多一些，編碼后的碼字較多，這樣就相當于對圖像進行了有重點的編碼，從而降低了整體的碼率，編碼效率就相應提高了。這個過程有點像“ROI感興趣區域編碼”，針對重要的更多關鍵細節的部分進行增強劃塊，無更多關鍵細節的部分進行簡單劃塊，但是這個過程在H.265上可以自適應識別實現。

圖1? H.264編碼分開示意圖?????

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圖2? H.265編碼分開示意圖

反復的比較測試已經表明，在相同的圖像質量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻碼流大小可以減少大約39-44%。由于質量控制的測定方法不同，這個數據也會有相應的變化。以目前主流的分辨率為例，H.265在1080p分辨率下相比H.264碼率降低40%~50%，這也就意味著，1080p全實時只需要1.5~2M左右的碼率。此外，隨著分辨率的提升，H.265碼率降低也會更多，H.265在4k超高清分辨率下可降低50%~60%的碼率。

H.265憑借其超強的視頻壓縮效率，已然成為史上“最強”編碼技術，讓視頻監控的碼率相對于當前的編碼技術最少降低了一倍。

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三、硬件性能大幅度提升，智能前置成為主流

IP化發展過程中，智能化是“如影隨形”的。在智能化進程發展過程中，很長一段時間內，視頻監控系統的智能分析功能都是采用中心分析的方式來實現。這種方式有其獨特的優勢，比如不需要前端攝像機具有智能分析功能，只需要上傳視頻流給智能分析服務器即可；再比如，因為硬件結構決定了智能分析服務器具有超高的處理性能，一臺智能分析服務器可以同時處理幾十路前端視頻流，等等。但即便如此，這種方式仍然存在一些難以調和的問題，例如隨著系統規模的增長，后端存儲管理和傳輸帶寬的壓力將逐漸增大，那就需要通過提高后端設備的性能來解決，而如果要提高服務器配置、增加服務器及交換機數量等，最終會導致視頻監控系統成本的提升。

智能前置是相對于監控中心智能分析服務器的后端智能分析來說的，簡單點說就是把一些智能分析算法嵌入前端攝像機產品中，直接利用攝像機來進行智能分析或行為偵測等，再把分析結果或報警信號傳給后臺。

智能前置的方式相當于給每一臺攝像機賦予了一個“智慧的大腦”，讓它們有“獨立思考”的能力。早期攝像機主要功能就是采集圖像和聲音信號，作用類似于人的“眼睛”，模擬攝像機實現了“看得見”，高清攝像機實現了“看得清”，那么智能前置的攝像機既要實現“看得清”、“看得懂”，還要“善思考”和“易交流”。從目前的發展來看，智能化的攝像機絕不是相關的技術人員和產品供應商為純粹的商業目的而增加的“噱頭”，而是他們為攝像機能夠更好地滿足實際應用需求所進行各種技術創新的成果。

從目前來看，智能前置這種方式有效解決了后端智能分析存在的一些問題，成為近年來智能發展的新方向。其主要優勢主要表現有：一、精確度和實時性提升。因為不需要把視頻傳輸到后端智能分析服務器來處理，因此不存在傳輸時可能產生的網絡延遲、丟包或由壓縮造成的誤差等情況，可以提升分析的精確性。另外，從傳統的“事后查閱錄像”到“事中及時響應”，大大提高了實時性，提升監控的價值。二、規避了單點故障。把智能算法集成到每一個前端攝像機上，當其中有一臺機器的智能功能失效，智能監控系統中的其他攝像機并不會受到影響，仍然可以獨立完成智能偵測和分析，從而降低風險，保證了整個系統的可靠性。三、系統建設成本降低。智能分析工作放到前端來處理，再傳輸分析結果到后臺，一方面網絡帶寬的壓力和成本降低了，另一方面由于服務器只需要處理報警就可以，還可以節省大量后臺服務器的配置和維護成本。