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安防知識：談一談監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢及衍生的新需求

        隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的安全意識不斷提升，以及安全防護(hù)的使用成本與其產(chǎn)生的效益拉開距離，整個社會對安防的需求在不斷增加，市場提出了企業(yè)大范圍、遠(yuǎn)距離監(jiān)控的需求，如銀行跨地區(qū)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。由于模擬監(jiān)控存在的各種問題，通過網(wǎng)絡(luò)將圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸?shù)募斜O(jiān)控方式應(yīng)運(yùn)而生。
　　傳統(tǒng)模擬監(jiān)控（閉路電視監(jiān)控）一般采用同軸電纜直接傳輸攝像機(jī)的模擬視頻信號，采用雙絞線來傳輸其他設(shè)備的數(shù)字信號。由于監(jiān)控中心不可能（也不需要）對每個前端的攝像機(jī)配置對應(yīng)的監(jiān)視器，所以往往需要在同一個監(jiān)視器上對若干個攝像機(jī)的圖像進(jìn)行輪回顯示。模擬信號傳輸?shù)胶蠖撕?，一般是通過音視頻切換矩陣來切換控制各模擬信號上電視墻或單個監(jiān)視器，但由于整個系統(tǒng)都是模擬信號傳輸，所以可做到畫面效果非常清晰，并且可以無延時情況發(fā)生。
　　不過模擬監(jiān)控系統(tǒng)的弊端也是明顯的，由于同軸電纜傳輸距離短，信號容易衰減和被干擾（雖然可以傳輸過程中增加信號放大器，但不能改變其本質(zhì)），使得該系統(tǒng)的傳輸距離被同軸電纜限定在一個小范圍內(nèi)，并且模擬信號管理非常不方便，使用的矩陣系統(tǒng)一般也就能處理簡單的切換等管理，使得在大項(xiàng)目應(yīng)用時，還要面對龐大的模擬信號的存儲問題。雖然目前也有新一代的數(shù)字硬盤錄像機(jī)來替代原來的VCR，解決了視頻的存儲問題，但其傳輸前端還采用模擬方式，使得模擬監(jiān)控前端的存在的本質(zhì)問題沒有改變。
　　數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化集中管理應(yīng)運(yùn)而生
　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，根據(jù)馬斯洛需求理論，人們對安全需求增加，并隨著安全防護(hù)的使用成本與其產(chǎn)生的效益拉開距離，安防需求不斷增加，市場提出了行業(yè)、企業(yè)大范圍、遠(yuǎn)距離監(jiān)控的需求。如銀行跨地區(qū)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控時，由于模擬監(jiān)控存在的各種問題，通過網(wǎng)絡(luò)將圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸?shù)募斜O(jiān)控方式應(yīng)運(yùn)而生。在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控方案中，攝像頭前端設(shè)備出來的信號已經(jīng)從數(shù)字化并經(jīng)過了壓縮，可以直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而解決了同軸電纜的傳輸距離和傳輸成本的問題，圖像上百倍壓縮的效果，使得視頻監(jiān)控多路傳輸成為可能，使得大型項(xiàng)目集中監(jiān)控成為可能。
　　目前，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟及互聯(lián)網(wǎng)的大范圍普及，遠(yuǎn)程監(jiān)控已經(jīng)滲透到教育、醫(yī)療、政府、娛樂場所、道路交通、城市治安等多種領(lǐng)域。
　　網(wǎng)絡(luò)化帶來傳輸及安全技術(shù)需求
　　由于目前的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)并不是針對現(xiàn)在的這種恒定碼流的圖像傳輸用的， TCP/IP協(xié)議把數(shù)據(jù)打成小數(shù)據(jù)包傳輸，然后到目標(biāo)端再重新組合，使得網(wǎng)絡(luò)傳輸時產(chǎn)生了數(shù)據(jù)延時。眾多的小數(shù)據(jù)包容易在公網(wǎng)中丟失，造成圖像解碼出錯。針對網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻的需求，催生了一些新技術(shù)的發(fā)展。
　　壓縮算法的需求：標(biāo)準(zhǔn)化的H.264算法
　　由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的改變是一個重要工程，根據(jù)目前的技術(shù)和運(yùn)營商的情況，網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用成本是制約大家使用更大帶寬的主要因素，所以為了盡量在目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳輸更多的視頻，市場對視頻的壓縮算法提出了要求。H.264算法以運(yùn)算復(fù)雜來提升壓縮質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了在低碼流下（包括無線傳輸用的碼流）保持清晰完整的圖像技術(shù)，并能適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)帶寬，為視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了保證。
　　網(wǎng)絡(luò)安全傳輸技術(shù)的需求：加密算法
　　前面提到，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞經(jīng)Q定了網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，數(shù)據(jù)包容易丟失或者被截取，使得視頻安全性受到挑戰(zhàn)。一般通過計(jì)算機(jī)傳輸可以實(shí)現(xiàn)很好的數(shù)據(jù)加密傳輸，但是在前端設(shè)備直接接入網(wǎng)絡(luò)，其沒有計(jì)算機(jī)處理復(fù)雜加密的性能存在，很難實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的加密。
    圖像完整性保證的需求：WATER－MARK技術(shù)
　　由于數(shù)字化的圖像是通過數(shù)學(xué)模型算出來的，存在圖像容易被修改的情況，使得整個錄像證據(jù)不能被法庭采用，而失去了很多應(yīng)用價值。而水印技術(shù)本來是一種很好的保護(hù)方式，但是由于算法復(fù)雜，而且增加水印算法后，會增加編碼處理性能，使得現(xiàn)在很多場合并沒有使用標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜度的水印技術(shù)。
　　網(wǎng)絡(luò)傳輸流暢性需求：動態(tài)碼流及壓縮格式變化技術(shù)
　　前面已經(jīng)提過，因?yàn)楝F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)并不是針對固定視頻流的傳輸而設(shè)計(jì)，所以目前視頻在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸時，網(wǎng)絡(luò)并不穩(wěn)定，制約了我們需要的固定視頻流傳輸?shù)男Ч?。而且在一些場合中，視頻的實(shí)時傳輸是遠(yuǎn)程監(jiān)控的必要條件，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須具備網(wǎng)絡(luò)動態(tài)偵測環(huán)境，并動態(tài)自身調(diào)節(jié)碼流和圖像編碼格式的功能。
　　解決方式
　　由于主流DSP處理性能的不足，不能解決上述功能需求，而高性能DSP的成本非常高，所以我們建議以ASIC的方式解決DSP處理能力不足的問題。由以上需求所提出的現(xiàn)存技術(shù)難點(diǎn)，我們得出：網(wǎng)絡(luò)化視頻傳輸?shù)那岸吮仨毦邆鋸?qiáng)大的壓縮處理能力，并且具備計(jì)算機(jī)的一些處理能力，以方便對加密算法，水印技術(shù)等進(jìn)行處理。
　　普通的ASIC芯片不具備上述能力，所以我們認(rèn)為具有復(fù)雜處理能力的SOC架構(gòu)的ASIC具備解決視頻網(wǎng)絡(luò)化帶來的技術(shù)需求和成本矛盾。
　　ASIC SoC是一種面向特定應(yīng)用的片上系統(tǒng),具有高性能、強(qiáng)實(shí)時、高可靠、低功耗、低成本化等特點(diǎn)，一般具備以下特征：至少有一個以上的CPU核；具有規(guī)范的總線架構(gòu)；具有RAM 資源(或片上訪存控制器)；具有適量的I/O設(shè)備；具有可擴(kuò)展的接口等。
　　由于SoC是面向特性應(yīng)用的片上系統(tǒng)，結(jié)合硬件加速等技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)H.264的高復(fù)雜度的算法運(yùn)算，并可針對視頻編碼方面進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化效果。SoC ASIC除了具備如處理那樣的系統(tǒng)處理能力，同時硬件芯片的其他優(yōu)點(diǎn)，如實(shí)現(xiàn)硬件加密等功能。
　　就如在國內(nèi)推出的H.264的3510系列芯片，它就是針對視頻網(wǎng)絡(luò)化的趨勢開發(fā)出來的一款SOC芯片，它采用了專業(yè)H.264硬件編碼器和加速引擎 (可使用標(biāo)準(zhǔn)的解碼器來播放)、硬件的DES/3DES加密算法等，使得該芯片克服了目前DSP運(yùn)算能力不足和ASIC芯片系統(tǒng)不夠靈活的缺點(diǎn)。