在平安工程高清的發(fā)展涉及到方方面面，由前文所述，可以總結(jié)為5個字，即“采、傳、存、顯、控”。從這五個部分，可以看到高清的現(xiàn)狀和問題，從而得到提高監(jiān)控質(zhì)量的方式方法。高清的視頻效果保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，無法談及后端的高清效果。

　　CMOS更適合高清時代

　　不管是高清還是模擬，其攝像機的清晰度主要取決于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS兩種，在高清監(jiān)控領(lǐng)域，也都有所應(yīng)用。

　　CCD，即感光耦合元件，它是一種可記錄光線變化的半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優(yōu)點。CCD對監(jiān)控場景的適應(yīng)性更佳，在低照度下效果表現(xiàn)更好。CCD由以前1/4英寸到現(xiàn)在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等等，代表了其技術(shù)的不斷發(fā)展，再經(jīng)過圖像處理芯片的配合，能夠達(dá)到分辨率720P甚至1080P的輸出。在高清的CCD領(lǐng)域，SONY擁有最高的話語權(quán)，它的IT1方案中基于ICX445的130萬CCD芯片是各大廠家采用最多的一款百萬像素CCD，其有效像素為1280，最高分辨率根據(jù)各家技術(shù)實力的不同可以到達(dá)720P或者更高的960P，如浙江信產(chǎn)、?？档裙镜陌偃f像素高清產(chǎn)品其最高分辨率都可以達(dá)到1280960，即960P這個分辨率；針對200萬像素的高清監(jiān)控，SONY推出了他們的ICX274芯片，該芯片的大小為1/3英寸，最高分辨率為1600×1200即UXGA分辨率，目前市面上絕大多數(shù)的200萬CCD高清產(chǎn)品都是基于該芯片方案而設(shè)計的。

　　CMOS，即互補性氧化金屬半導(dǎo)體。CMOS和CCD一樣同為可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的傳感器相對于CCD而言最大的缺點在于圖像噪點多，低照情況下表現(xiàn)差，但是，最大的優(yōu)點則是CMOS的制造原理更加簡單，體積更小，功耗可以大大的降低。CCD制造工藝復(fù)雜，只掌握在少數(shù)廠家手中，導(dǎo)致其制造成本居高不下，CCD尺寸每增大一點，成本就呈幾何數(shù)增長，因此如果監(jiān)控要走高清化，CCD顯然發(fā)展前景有限。而CMOS最大特點在于其成本低、功耗低。在獲得相同像素數(shù)的情況下，價格更低，具有很高性價比，可以不斷朝更高像素、更高分辨率發(fā)展，而高清監(jiān)控對成本是非常敏感的，也因此市面上大部分高清攝像機都采用CMOS。

　　要做到高清，還需要在寬動態(tài)、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數(shù)字降噪、色彩調(diào)整、光線補償?shù)榷喾矫婕夹g(shù)協(xié)作。

　　只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現(xiàn)，并且彼此能夠相互協(xié)調(diào)情況下，才可以說是高清的真正實現(xiàn)。CMOS與其他圖像處理技術(shù)的結(jié)合要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過CCD，動態(tài)范圍更高，響應(yīng)速度也更快，更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS的靈敏度也得到極大改善，在效果上，如今一些CMOS傳感器與CCD已經(jīng)不相上下甚至已經(jīng)優(yōu)于CCD的實際效果了。

　　高清攝像機需要搭配高清鏡頭

　　平安工程的高清監(jiān)控不僅對攝像機、也對專業(yè)鏡頭提出了高清化的需求。高清鏡頭對于高清監(jiān)控具有重要意義。高清時代的攝像機清晰度可達(dá)到百萬級別，但若所搭配的鏡頭與其不匹配，那就無法完全呈現(xiàn)出攝像機的超高分辨率效果。

　　在相同的攝像機情況下，畫面最終的表現(xiàn)，鏡頭的分辨率起了決定性的作用。高清鏡頭優(yōu)于普通鏡頭主要體現(xiàn)在三個方面：清晰度、光譜透射能力和光譜矯正能力。高清鏡頭能增強畫面的對比度和亮度，獲得高清的圖像效果，對畫面的細(xì)節(jié)表現(xiàn)更豐富。

　　那么要如何選擇高清鏡頭呢？一般來說，在選擇鏡頭時要根據(jù)攝像機的最高分辨率來選擇相同或高于其像素的鏡頭產(chǎn)品。此外，還要根據(jù)項目特點具體分析。比如，在需要夜間拍攝的場所，為了讓日夜型攝像機具有更好的拍攝效果，必須依賴于高清鏡頭具有更大的口徑，如2/3英寸，以及更好的光圈值F，讓攝像機能夠獲取更多的光通量，協(xié)助攝像機在夜間獲得更好的拍攝效果。

　　某些項目攝像機在使用過程中需要配合紅外補光燈，那么應(yīng)該使用具備IR功能的鏡頭，這樣在夜晚也能得到更加明亮的畫面，同時也降低夜晚虛焦的問題。而對于較為苛刻的環(huán)境，例如配合激光燈，對遠(yuǎn)距離目標(biāo)監(jiān)控，就要保證非可見光波長在900um時依然能夠達(dá)到60%以上的透射率。

　　視頻處理器作用不容忽視

　　要實現(xiàn)清晰的圖像質(zhì)量，除了前端鏡頭、傳感器部分對光線的處理，影像處理部分也是攝像機中不可忽視的一環(huán)。

　　直接從傳感器中得到的圖像往往效果差強人意，不論色彩還是細(xì)節(jié)都與實際圖像有很大差距，難以作為事后證據(jù)。經(jīng)過圖像處理，包括面部檢測、噪聲過濾、去壞點、膚色矯正、自動白平衡、自動曝光以及邊緣加強等等操作后，可以使圖像變的更加細(xì)膩，更加貼近真實世界中的圖像。因此采用什么樣的處理器會直接影響監(jiān)控的效果。

　　當(dāng)前很多高清攝像機直接采用CMOS廠商提供的ISP或者一體化CMOS(內(nèi)置ISP圖像處理器)，這些ISP圖像處理器可以應(yīng)付一般的場景，但是對于需要寬動態(tài)的場景，處理效果差。而監(jiān)控系統(tǒng)和消費電子或者廣電應(yīng)用模式不同，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，被監(jiān)控對象無法配合攝像機的角度，所以在背光、逆光等情況下，普通的ISP圖像處理器則無法提供有效的寬動態(tài)圖像，從而造成可視圖像質(zhì)量下降。

　　在高清時代，處理器不僅承載了圖像處理與分析、編解碼壓縮等大量工作，還會嵌入大量的智能分析算法，對海量高清數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，負(fù)擔(dān)起更重要的作用。

　　此外，視頻處理器不但支持多格式解碼、多速率多流以及高清多通道功能，而且還可提供音頻、語音以及其它高清視頻編解碼器，可實現(xiàn)更高的靈活性與更低的設(shè)計復(fù)雜性。

　　視頻處理器支持從D1、720p乃至高達(dá)30幀每秒的1080p的全系列產(chǎn)品，從而使客戶能夠構(gòu)建可擴展的產(chǎn)品線，支持各種編解碼器。ISP軟件實施可提供視頻穩(wěn)定、面部檢測、噪聲過濾、自動白平衡、自動曝光以及邊緣增強等功能。

　　編碼傳輸

　　除前端采集外，高清編碼及傳輸也是在監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，高清視頻常見編碼格式有H.264、M-JPEG、MPEG4等格式。

　　在這幾種編碼格式中，H.264是目前最有前途的一種編碼格式，相對于MPEG2、MPEG4而言，其壓縮效率是三種編碼中最高的。H.264標(biāo)準(zhǔn)由國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部(ITU-T)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(ISO/IEC)共同研究發(fā)布，因此H.264有兩個名稱，一個是沿用ITU-T組織的H.26x名稱，叫“H.264”，另一個則是AVC(高級視頻編碼)。

　　H.264格式的最大特點是在保證畫面質(zhì)量的情況下，它可以把文件大小控制在MPEG2格式的二分之一甚至三分之一。所以其更高的壓縮比、更好的IP和網(wǎng)絡(luò)信道的適應(yīng)性，在數(shù)字視頻通信和存儲領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是需要注意的是，H.264獲得優(yōu)越性能的代價是計算復(fù)雜度增加，因此H.264的硬件要求是最高的。

　　目前編碼芯片有以海思為代表的ASIC和以TI為代表的DSP兩大陣營，海思從Hi3510開始，就對監(jiān)控專用的視頻壓縮技術(shù)進(jìn)行重點研究。在使用H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)下考慮到視頻的時延性和打包的方便性，推出了2M帶寬的720P實時Hi3512高清解決方案，Hi3515芯片方案在此基礎(chǔ)上將性能提升到了1080P@30fps，強化細(xì)節(jié)效果等等。TI的DSP如達(dá)芬奇數(shù)字媒體處理器TMS320DM6467，是基于DSP的SOC(片上系統(tǒng))，集成了300MHz的ARM內(nèi)核和600MHz的DSP內(nèi)核，并采用高清視頻協(xié)處理器，在執(zhí)行H.264HP@L4(1080p30fps、1080i60fps、720p60fps)的同步多格式高清編碼、解碼與轉(zhuǎn)碼方面，表現(xiàn)出色。

　　在傳輸過程中，高清意味著需要更高帶寬。早期，H.264編碼D1(720×576)畫質(zhì)的碼流為1.5M左右，那么以1080P計算，畫面尺寸約是D1的5倍，簡單計算，碼流也是5倍。因此，H.264編碼的一個1080P高清畫面所用帶寬約為8M，與D1畫質(zhì)的MPEG2相當(dāng)。而如今，隨著H.264最高制式H.264Highprofile以及H.265的應(yīng)用開發(fā)，1080P尺寸畫面的碼流也已經(jīng)可以做到2M左右了，由此可以看出，對于“高清”，網(wǎng)絡(luò)傳輸并沒有特別的要求。目前，在一些平安城市或多級聯(lián)網(wǎng)的項目中，大都采用專網(wǎng)或者光纖。相比模擬傳輸，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸高清視頻具有得天獨厚的優(yōu)勢。

　　目前高清在編碼傳輸中遇到一個最大的問題就是各個廠家雖然都采用H.264編碼但是格式不統(tǒng)一，各家的編解碼設(shè)備不能混用，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，雖然ONVIF的出現(xiàn)使得這一現(xiàn)象有解決辦法，但是由于各家對ONVIF協(xié)議的理解和認(rèn)知層面的差異，即使IPC和平臺都做了對ONVIF的支持，也可能面臨著對接及互訪不成功的現(xiàn)象。

　　高清存儲

　　對于高清平臺存儲來說，存儲的類型一般采用兩種方式：分布式存儲和集中存儲；存儲設(shè)備部分，一般會有：NVR網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機和IPSAN兩種存儲設(shè)備。其中NVR作為一個新興的產(chǎn)品，在網(wǎng)絡(luò)攝像機尤其是高清攝像機的普及中扮演著非常重要的角色，其主要功能是對網(wǎng)絡(luò)視頻流進(jìn)行錄像、存儲，并提供實時顯示和代理轉(zhuǎn)發(fā)等功能，一般多采用嵌入式架構(gòu)，硬解碼支持多路網(wǎng)絡(luò)標(biāo)清或者高清攝像機接入。有些廠家的NVR可以支持16路標(biāo)清或者8路高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的接入；嵌入式硬解碼，可以實時預(yù)覽，錄像；內(nèi)置硬盤可以存儲；內(nèi)置代理轉(zhuǎn)發(fā)模塊可以對接入的視頻流進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；此外還帶有VGA、BNC以及HDMI等多種輸出接口可以解碼上墻顯示；此外它還可以作為節(jié)點設(shè)備，在系統(tǒng)做中做節(jié)點監(jiān)控和分布式存儲；高清存儲的另一個重要設(shè)備就是IPSAN。

　　隨著高清的普及，IPSAN在存儲中扮演著越來越重要的角色，尤其是在當(dāng)今的平安工程建設(shè)當(dāng)中，幾乎都已經(jīng)采用了直存方式的IPSAN集中存儲。IPSAN通過采用IP構(gòu)架的以太網(wǎng)傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分?jǐn)倯?yīng)用成本，而存儲介質(zhì)使用的是高可靠的監(jiān)控級硬盤甚至是企業(yè)級硬盤，容量一般是TB級別，隨著4TB硬盤甚至更高容量的產(chǎn)品走入我們視線，大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級海量存儲解決方案也得到普遍應(yīng)用。

　　存儲的可靠性在平安工程中處于相當(dāng)核心的地位。通過高清監(jiān)控系統(tǒng)，將會有海量的存儲數(shù)據(jù)存儲到IPSAN中，而每一路每一時刻的數(shù)據(jù)對于用戶而言都可能是關(guān)鍵核心數(shù)據(jù)，這就要求IPSAN存儲數(shù)據(jù)的高可靠性。目前在業(yè)界，專業(yè)的監(jiān)控用IPSAN已經(jīng)占據(jù)了大部分網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控存儲市場。

　　專業(yè)存儲的可靠性體現(xiàn)在多方面，不僅僅有專業(yè)的針對數(shù)據(jù)的監(jiān)控級或企業(yè)級數(shù)據(jù)硬盤作為數(shù)據(jù)保護(hù)，還有專門的數(shù)據(jù)備份方案，因為單靠硬盤的穩(wěn)定性還不能保證數(shù)據(jù)的不丟失，必須要針對硬盤可能出現(xiàn)故障而采取相應(yīng)的措施，目前市場上主要采用RAID技術(shù)，硬盤熱備份技術(shù)來進(jìn)一步加強多塊硬盤的穩(wěn)定，另外針對設(shè)備本身的冗余方案，如冗余電源、冗余風(fēng)扇、冗余電池、雙BIOS系統(tǒng)等等，可以保證存儲主機在出現(xiàn)一些硬件故障時能繼續(xù)正常工作，當(dāng)然隨之而來的還會有容災(zāi)備份方案，這就升華到解決方案級別的存儲方案了，可以在之前所提及的幾種方案均失效的時候給存儲系統(tǒng)以更全面的保護(hù)，加之現(xiàn)今提及的云存儲方案，實際上市容災(zāi)備份方案的升級和衍生，云存儲直接可以避開硬件設(shè)備的限制，將所有存儲資源進(jìn)行云分配，從而從應(yīng)用層層面對存儲進(jìn)行可靠性保護(hù)。對于存儲系統(tǒng)尤其是高清存儲系統(tǒng)的保護(hù)，隨著新技術(shù)新理念的不斷深入，存儲數(shù)據(jù)的零丟失可以說已經(jīng)成為了平安工程項目體系中的現(xiàn)實目標(biāo)了。

　　目前高清存儲面臨的一個問題就是在大路數(shù)多級聯(lián)網(wǎng)的高清項目中，如何降低存儲的成本，一方面這需要壓縮算法的改進(jìn)，一方面需要硬盤及IPSAN的成本下降。在算法方面，目前已經(jīng)有廠家在使用H.264或H.265編碼制式，使得單路存儲碼流大大下降：如浙江信產(chǎn)，可以實現(xiàn)2M碼流傳輸720P的高清圖像，使一路高清一小時的存儲空間大約在1.8G左右。

　　而硬件成本的下跌也是IT化的一個趨勢，所以，在IT不斷發(fā)展的過程中，存儲質(zhì)量的提高讓平安工程和高清監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量有著傲人的成效。

　　平臺控制

　　目前在平臺尤其以大規(guī)模高清監(jiān)控平臺遇到問題最為典型，例如：視頻設(shè)備數(shù)量龐大；由于項目是分期建設(shè)，前端設(shè)備的品牌很雜，如何實現(xiàn)統(tǒng)一管理；實施過程中網(wǎng)絡(luò)環(huán)境多種多樣，非常雜亂；在多級聯(lián)網(wǎng)的情況下，還經(jīng)常涉及到多級聯(lián)網(wǎng)的問題，對接起來非常困難；平安工程規(guī)模不斷發(fā)展，系統(tǒng)的擴容型、維護(hù)性如何保證，這些都是平臺控制面臨的非常嚴(yán)峻的問題。