您当前的位置: 安防资讯 > 安防科普

如何选配数字视频录像机

时间:2011-06-30 17:42:09  来源:  编辑:

 陈龙·中国科学院自动化研究所 研究员

    近年来,数字视频录像(DVR)普及迅速。据统计国内目前销售DVR的企业就有近百家之多,这主要因为DVR大多搭建在PC机平台上,在计算机中插入二块图像采集压缩卡,运行Window,操作系统,再配上开发的App,就可以构成DVR系统所致。但是,从技术上分析,DVR系统间的差异还是比较大的,这表现在图像录像速率、图像压缩与解压缩方案、硬磁盘容量及录像时间、图像质量、系统功能等诸多方面,加之许多产品有炒作之嫌,云山雾罩,使选购发生困难。本文将对DVR的核心技术、主要性能指标、发展走向、产品现状进行探讨。

1|DVR系统的只要特点与功能

    新型DVR系统的基本处理流程如图1所示。 主要的特点与功能包括:

    1.进入系统时需首先输入用户标识名ID和密码,才能完成注册。可设置系统运行日期和时间段,故安全性较高。有的系统还具有多层安全保密结构。

    2.可同时输入多台摄像机的图像,一般多为4、8、16台,最多达到32台,既可以多画面分割显示方式同时显示输入摄像机的图像。也能够对输入的摄像机图像进行选择,例如可从16路摄像机的输入图像中任选一路在屏幕上作单一面面动态显示。也可在一个屏幕上同时显示4台、9台或16台摄像机的图像。

    评价多画面分割显示性能优劣的关键是影象处理与显示更新速度和画面的清晰程度。16画面分割显示的主要特征有:

    (1)可以同时接收最多16路视频输入图像。许多产品可达到每路每秒25帧的实时显示速度。因采用时基校正电路从时间上"分割"视频输入信号,从而能够补偿在非同步摄像机之间频率和相位的差异,起着同步发生器的功效。

    (2)可在一台监视器上监看多种图像显示方式,可以显示全屏单画面图像和16画面图像,也可以显示多种显示画面(有1、2×2、 3×3、4×4等多种形式)。

    (3)有的系统可定义输入画面中的一路为主显示画面,主画面作实时显示,其在显示屏幕上所占大小可以选择。屏幕的其余部份则显示多个副画面图像。由于受到16路输入图像采集最高速率的限制,多画面显示中的副画面图像可能会有动画效果。

    3.能以硬盘对图像作数字化记录能对所有输入的视频图像依次序作motion-JPEG或其它方式压缩处理,然后以一定速度作串行输出并以单帧方式将其记录于硬盘上,按序号贮存。由于它采用时间复用技术,因此能够实现以一台硬盘来记录16个同时产生的视频信号。硬盘容最可高达6.4-75GB,依被摄画面活动部分的多少不同,每CB容最可存储1.5-4小时的图像,决定了可录像的时间长短。需要时还应有VCR、DVD—RAM等大容量存储装置作备份存档。

图1 DVR处理流程
 

    以硬盘对所有输入图像作数字化存储录像,因具备视频压缩、数字化硬盘存储及视频解压缩功能,故可以完整地记录下摄像机的高清晰度画面,使图象回送时也能达到极高的清晰度,但是录像的速度一般要比显示图像的速度低许多。

    4.有的系统可对系统的总资源进行动态分配,即在系统总资源数额定不变的情况下,赋于每路图象有不同的采集速率;每台摄像机的图像清晰度也可进行选择,如有360×280、 720×280、720×560等不同档次;对每台摄像机的图像压缩比率也可作选择,有低质量图像(1:40)、中等质量图像(1:30)、中高质量图像(1:20)、高质量图像(1:1O)之分。

    5.可对以硬磁盘记录的图象进行回放,回放显示速率和可能的显示方式是其能被应用于何种场合的关键。可以方便地按日期、时间、图象号码、摄像机号、报警事件序号等为索引,对以硬磁盘记录的图象快速进行图象的检索和查找,也能通过屏幕菜单操作。

    6.对每台摄像机输入的图像,可定义图像的视频移动探测报警区域,当监视图像发生变化时产生报警。还有最多16路常规报警输入,在所接传感器发生报警时,有的系统可自动记录发生报警前几秒至发生报警后十几秒总共约30秒钟的视频图像,从而能捕获并完整地记录下每一个报警事件。有的系统在发生报警时,不仅可显示对应报警发生处摄像机的图像,还能使该摄像机的云台运动到指定的予置位处。

    7.对录制的报警事件,除回放时可根据事件、时间或摄像机号快速检索到指定的文件外,有的系统还允许回放时对图像作二倍的放大观察及有平滑等图像处理功能,并且可以调正图像的色彩、对比度、亮度、饱和度,从而有助于识别人物、车牌等细节。

    8.可选择一路云台进行控制,包括云台的上下左右移动、云台的旋转、变焦镜头的伸缩、云台和变焦镜头的予置位等。

    9.系统回放的图像可通过PSTN、ISDN线路或者局域网LAN作远距离传送。

 

2|核心技术——图像的压缩/解压缩方法

    图像的压缩/解压缩实现方案是DVR系统的核心,它不仅影响到图像的清晰度,也与录像速度和图像回放的品质密切相关。压缩芯片、编码器、解码器是DVR系统的关键元件。DVR对图像的压缩大多采用硬件压缩方式,可靠性高,当然也有采用App压缩方式的。由于系统多以工业PC机为平台,因此解压缩采用软解压方案的较多。

    目前大多数DVR系统采用Motion-JPEG动画画像压缩(JPEG静态压缩的变型)、MPEG-1压缩等已成熟技术,已有采用MPEC-2技术使图像处理速度更快的芯片推出,很快将会出现MPEG-4芯片,屈时便可顺利解决存储媒体容量、影像压缩技术、影像处理速度这三大问题,同时价格也能为消费者所接受。为了提高压缩比,有的系统还采用了小波压缩技术。

    典型MJPEC数字压缩板的性能指标如下所列:

    压缩图像格式:MJPEG

    图像尺寸:有384×288、768×288、384×576、768×576

    画面频率:2帧/秒/每路——25帧/秒/每路

    视频压缩比例:从10:1到100:1

    数字压缩方式:Y:U:V=4:2:2

    显示颜色数量:全彩色

    1.Motion-JPEG是利用JPEG标准定义图像压缩的一种标准,从而可以生成序列化运动图像,是会动的JPEG影像。因其压缩后格式可读单一 画面,所以可以任意剪接。M-JPEG采用帧内压缩方式,适于视频编辑,如果采用高压缩比则视频质量会严重降低。

    JPEG的最新进展是多层式JPEG (ML-JPEG)压缩技术。它先传低清晰度的画面,故成像速度快很多;然后再补送细节的压缩资料,使画面品质改善;最后再补送更细节的压缩资料,使画面品质更加改善,这样JPEG的画面呈现由低清晰度到高清晰度、由模糊到清楚。

    2.MPEG1是面向普通家庭电视机分辩率水平的视音频压缩标准,用于CD-ROM上存储同步和彩色运动视频信号,旨在达到VCR质量,其视频压缩率为26:l。MPEG1的源输入格式SIF(Source Input Format)为352像素×288行。压缩后的数据率为1.5Mbps,亮度信号的分辩率为360×240,色度信号的分辩率为180×120,每秒30帧。

    3.MPEC2是面向广播电视级分辩率水平的视音频压缩标准。对每秒30帧的720×576分辩率的视频信号进行压缩,适用于计算机显示质量的图象,压缩后的数据率为6Mbps,它是将视频节目中的视频、音频、数据内容等组成部分复合成单一的比特流,以使在网上传送或者在存储设备中存放的压缩。在选择压缩设备时,应考虑是否支撑4:2:2编解码格式。

    4.MPEG4是利用电话线作为传输介质的超低码率的视音频压缩标准,用于每秒10帧低速率和64Kbps低带宽的中分辨率视频会议。新的目标确定为支撑各种多媒体应用(主要侧重于对多媒体信息内容的访问),并可根据应用的不同要求现场配置解码器。它与基于专用硬件的压缩编码方法不同之处是编码系统是开放的,可以随时加入新的有效的算法模块。

    5.小波变换 (wavelet transform)压缩比可达70:1,压缩复杂度约为JPEG的3倍,它为MPEG4采用,因为图像的小波分解非常适宜于视频图像压缩,使图像压缩成为小波理论最成功的应用领域之一。

 

3|数码录像机产品分类概况

    A. 欧美国家的产品
    美国Sensormatic企业的Intellex三工型数码录象管理系统开创了DVR系统的先河,此外代表性的产品还有英国DM(Dedicated Micros)企业的Unicord多画面数字信号存储主机、加拿大企业的ADR系列等。

    欧美产品的特点是产品的稳定性好,图像采集速率并不高,有的16路输入系统的总资源仅有25帧,一般最高也仅为100帧左右,价格偏高。美国Jams International Corp. 企业产品ProDVD,号称是全实时产品,性能指标如下:

    B.日本企业的代表产品
    对日本企业产品总的评价是质地优良,价格昂贵。池川(IKEGAWA)企业的SN——DVR160被称为是五工型数字硬盘监控系统,即现场监视、硬盘录像、智能回放、远程登录访问、资料备份这5种功能可同时同步进行。有每秒50场的独特录像方式。有16路视音频输入、5路监视器输出,1路音顿输出,在一定范围内可替代视频矩阵切换控制器,是DVR中性能较全面的产品。

    C.韩国企业的产品
    韩国追求数字立国,在DVR方面干劲十足,不断有新产品推出,特别是在图像的采集速度和影像回放速度上,均有上乘表现。韩国企业注重中国市场,千方百计迎合中国用户对"实时"的误区,即要求每路都达到每秒25帧,但价格相对较便宜。技术主要集中在几家企业,如EASTERN INFO-COM企业、KODICOM产品企业、LG International企业、IDIS企业等,由于其市场经济活耀,国际行销能力混乱,许多产品是往往是某块板卡的改头换面,选购时要格外小心。

    1.EASTERN INFO-COM企业的DRS产品有3016(总资源每秒30帧)、6016(总资源每秒60帧)、9016(总资源每秒90帧)、12016(总资源每秒120帧)等型号,均可接4路、8路、16路视频输入,采用的视频压缩技术每帧为3-10K。该企业产品技术较成熟,图像质量高,有的产品图像分辨率已达768(576,产品稳定性好,而且带有音频通道,适用面宽广。北京贝尔盾数码科技企业是其国内总代理和合资伙伴。

    2.LG International 企业的产品 LOGIX/LDVR

 

4|非PC类硬盘录像机

    硬盘录像机的发展方向之一是从以PC机为平台中脱身,这样能克服因Windows98原因引起的当机及存储图像混乱。改为无Windows的专业化机,由硬件作压缩与解压缩,可达到实时录像和实时回放图像的理想境界。目前已有专业化机产品问世,典型产品如下:

    1.索尼企业的数码监控录象机 HSR-1P

    数码监控录像机HSN-1P,不仅将硬盘和DV磁带相结合作为存储媒体,而且内置多画面处理功能。

    该数码监控录像机内置的双工多画面处理功能,使之可独立地记录和监视多达16路摄像机输入,无须外接多画面处理器或切换器,监视模式灵活可选,从而可在一台监视器上监看多种图像显示方式.

    该数码监控录像机以硬盘作为最初的记录媒体,提供迅速、高质量和连续的逐场记录,之后这些记录内容会按要求转移到第二记录媒体——DV磁带,DV磁带能提供迅高密度和高质量的长时间记录,使用一盘(270分钟)DV磁带,可提供超过6OGB的存储量。而且刷新率很高,在24小时记录模式时,16台摄像机输入情况下,每台摄像机的记录间隔仅为0.8秒,性能价格比非常高。

    2.美国GYYR企业的数字视频管理系统DVMS

    GYYR企业的DVMS数字硬盘录象系统,不基于PC机,其采用的操作系统QNX,是来源于UNIX并成功应用于核反应堆控制的实时操作系统,杜绝丢帧现像或系统性能的降低;采用Wavelet格式压缩,图像质量和压缩要优于MJPEG;具有音频记录和远程接入功能;与传统的CCTV设备能很好地兼容。

    3.韩国SK Global企业的产品

    传统的DVR采用的是存储在硬磁盘中的Windows操作系统,这种开放式的系统有着用户友好的图形用户接口GUI等优点,但它也有如Windows固有的不稳定性及支撑CPU受到限制等缺点。该企业产品采用能嵌入ROM/快闪存储器中的实时操作系统RTOS,其最大优点是它能够支撑TI企业的DSP。同时还具有其它的特点。

 

5|未来硬盘录像机的走向

    1.追求接近800(600像素的高品质画面,同时能够对每路的清晰度作动态分配。

    2.除记录图像外,还有同步录音功能。录音功能已被越来越多的应用所要求,当前,在DVR图像压缩与声音压缩还存在不完全同步的情况下,有的企业改为使用VCD机板卡来实现图像与声音的同步,采用MPEG-1压缩方式,也不失为另一种途径。

    3.硬盘容量与图像资料的转存备份应作统一考虑。单体硬盘容量较大的为8OGB,一台DVR机可挂4个,从而达到32OGB。虽然价格较高,但受到银行类用户的青睬。不过对于一般应用来说,还是以一台3OGB硬盘加上一台DV格式磁带机的配置更为合理。

    4.DVR虽是硬盘录像机,应主要用作图像的记录装置,但是因其采用数字化技术,符合未来发展方向,因此在其基础上有可能逐步提升为数字式监控主机的雏形,而赋于其更多的切换与控制功能。

美国Jams International Corp. 企业产品ProDVD,号称是全实时产品,性能指标如下:

  ProDVR8000 ProDVR8000 ProDVR8000
同时输入视频路数 32路摄像机 24路摄像机 16路摄像机
同时录像路数 8路(CIF/QCIF) 6路 4路
音频输入/输出 1路录音RCA连接,1路音频输出
显示输出 主显示器(PC VGA显示器)和TV监控输出
显示速度 25帧/秒/每路,不丢帧
录像速度 在允许的同时录像路数内,录像速度为25场/秒/每路
回放 在允许的同时录像路数内,回放速度为25场/秒/每路
分辩率 1024×768,640×480,640×240,320×240,160×120
影像压缩方式 采用多层动态MJPEG、JPEG和专有的压缩方式,每副图健小于1.5kB
录像时向 采用正常清晰度录制时(25帧/秒),每GB的硬盘容量可最大录17小时
采用高清晰度录制时(25帧/秒),每GB地硬盘容量可最大录6小时
采用略低于正常清晰度录制时(25帧/秒),每GB的硬盘容量可最大录 34小时
远程传输 PSTN:3-5帧,ISDN:5-10帧,LAN超过30帧/秒
监视方式 活动侦测、报警记录查询
PTZ控制 有

 

  SN-DVR160 
视频输入 16路摄像机
图像分辨率 720×484
音频输入/输出 16路可选择播放/录音RCA连接,8kbit/s数据压缩率,1路音频输出
影像输出 1路多画面,4路现场定点监视
显示速度 50场/秒
录像速度(最大) 50场/秒,可单独设置每路摄像机的录像速度
回放 可同时录像和回放,速度为50场/秒
硬盘容量 内部可接4个EIDE型硬盘,外部可接15个SISC型硬盘
影像压缩方式 WAVELET格式可编程压缩
画面分割显示模式 1、4、9、16、1+12、2+8、3+4、PIP 
远程传输 PSTN、ISDN、LAN
监视方式 活动侦测、报警记录查询
PTZ控制 有,内置3种控制协议,也可通过标准解码/驱动器IRX-100进行控制

 

  D-TEG POS-Watch Standard 2.0
摄像机输入 16路摄像机
视频输出 主显示器(PC VGA显示器)
TV显示器S-Video, BNC
图像分辨率 640×480、352×240
压缩方式 H.263
压缩等级 高速率方式,平均每帧12KB,16路总资源每秒12
12KB×120bps×3600s = 5.184GB/小时
高压缩方式:平均每帧3KB,16路总资源每秒60帧
3KB×6Obps×3600s = 648MB/小时
运动动记录方法:与高压缩方式相同,但仅当有运动时才记录
显示速度 400帧/秒(16路,25帧/秒/路)
录像速度 最大120帧/秒
显示分割方式 1、4、9、16
远程控制 通过PSTN、ISDN和LAN实现
移动检测 动态感知区域设置,可调节灵敏度
录像模式 连续录像、事件录像、手动录像、定地录像 
PTZ控制 RS485接口

 

  JDVRS2060 JDVRS5000
摄像机输入 16路摄像机
摄像机输出 主显示器(PC VGA显示器)和PAL TV输出
图像分辨率 320×240
压缩方式 MJPEG
压缩比 MJPEG:3…12KB
显示速度 100帧/秒 200帧/秒
录像速度 100帧/秒 160帧/秒
报警输入/出 16个报警输入 8个报警输入
显示分割方式 1、4、9、16 
远程控制 通过PSTN、ISDN和TCP/IP实现
移动检测 每路10个区域,可调节灵敏度
记录模式 连续录像,根据移动检测、传感器或按日程录像
PTZ控制 RS485接口
音频输出 有

  版权所有: 《中国安防产品信息》编辑部、北京中联通达科技发展有限企业
 


版权所有 如用做商业用途请先与zlt@bj-traffic.com联系 | 联系电话:(010)67537818

来顶一下
返回首页
返回首页


上一篇: 防盗与防火功能结合 安防与消防技术交融 下一篇:图像和图形常识

相关文章
    无相关信息


发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表

推荐资讯
微波红外探测器
微波红外探测器
对讲门铃可视通化电子可视门铃
对讲门铃可视通化电子
楼宇防盗对讲,智能门禁系统
楼宇防盗对讲,智能门
校园安全管理一体机 孩子安全有保障
校园安全管理一体机 孩
热门资讯
最新资讯
XML 地图 | Sitemap 地图