NVR为高清视频监控时代普及助力

2011-04-14 10:24:00 来源:安防知识网 作者:叶霞 有...人评论

[摘要] 随着高清视频监控时代的到来,NVR取代DVR的趋势愈发明显,业界主流厂商都开始陆续推出高清NVR,而NVR能够大行其道则正是因为它具有推动高清监控发展的强大力量。

  NVR是高清监控发展的核心力量

  随着高清监控时代的到来,NVR取代DVR的趋势愈发明显,主流厂商都开始推出高清NVR。这首先表现在高清监控必须基于全网络化部署方可实现应用,而模拟半数字化时代的DVR显然已无法适应这一点,只能退出历史舞台;其次,高清NVR具有的一系列卓越性能使它成为了推动高清监控发展的核心要素:一方面,要实现高清监控必然要采用具有高清性能的NVR对高清IP摄像机进行配合,这才能为用户提供完整的高清应用,并且高清NVR+高清IP摄像机也是最具性价比的高清建设方案,它可以有效降低部署成本,从而促进高清监控的普及;另一方面,NVR的灵活性以及一体化设计带来的低成本特质,能够大大增强高清监控的易用性和实用性,这对高清监控的应用也具有很大的推动。

  开放性:NVR成功的最后要素

  然而,NVR在普及市场的当前仍然遇有障碍,这就是没有完备的开放性。

  NVR的开放性包括多个方面,首先就是是否拥有支持标准化控制协议的接口,以实现各种网络前端的接入以及被接入其它网络管理平台。就当前而言,不仅NVR,即使整个网络监控产业也尚未很好的地建立起完善的标准化视频通信机制,厂商多各行其道,不同品牌的网络监控设备大部分都无法实现互通,很多品牌的NVR就只能接入自已品牌的网络摄像机,这对不仅影响NVR自身的普及,对整个产业的发展也会产生很大的负面作用。

  此外,相关存储技术、编码格式标准化,以及是否能顺利接入各种浏览终端等,也是NVR在开放性方面需要进一步完善的。

  NVR在开放性方面的不足为其目前在市场的推广和应用已经带来了问题,本文将从NVR在整个网络视频监控系统所承担的角色出发,对此谨作一浅析。

  作为网络视频监控系统中的一员,NVR担当着网络前端的汇聚与管理之责,向上后则要供上级平台接入与管理,除此之外,NVR还面临被不同浏览终端的接入,因此它的开放同样也包括向上前、向下后、向终端等不同环节的开放。

  NVR在接入IP前端环节的开放性

  NVR与IP前端互通之间的自由开放是网络视频监控系统中最重要的一环,因为NVR+IP前端是建设一套网络视频监控系统最基本的设备。这一环节的开放性包括这几个方面。

  1、标准化的控制协议

  在模拟半数字化监控时代,正是因为DVR没有统一的行业标准,而使得厂家各自为政,每个DVR厂家都采用自己的标准,其它品牌的摄像机和管理平台都不能接入,以致步入网络化时代后,用户面临监控系统联网等诸多核心需求时困难重重。现在,随着IP视频监控市场的迅速增长,产业链上下游的一大批企业都纷纷加入到了IP监控阵营。在市场日趋庞大的同时,产业链的分工也已越来越细——有些厂商专门做前端,有些厂商专门做NVR平台,之后再通过集成商进行集成并提供给最终客户。在这样的市场环境下,如果NVR厂商仍像模拟监控时期以前的DVR一样不提供统一的标准化接口,将何以应对当前市场这种紧密、成熟的产业合作模式?基于统一的控制协议下的标准化接口已成为NVR当前亟需解决的问题。为此,近几年,陆续有多家致力于标准化建设工作的组织或论坛成立,如ONVIF和PSIA。

  PSIA(Physical Security Interoperability Alliance)中文全称实体安全互通联盟,该联盟主要由Cisco Systems、Genetec、IBM等公司于成立,主要目标是推动网络型安全设备间的可互通性。参与成员包括来自监控摄像机、视频管理软件、门禁控制与系统整合等不同性质的厂商,以推动开放标准的相关工作。

  2008年,安讯士、博世、索尼公司三家公司联合成立了另一个标准化组织——ONVIF(Open Network Video Interface Forum),即开放式网络视频接口论坛,并以公开、开放的原则共同制定开放性行业标准。ONVIF标准将为网络视频设备之间的信息交换定义通用协议,包括装置搜寻、实时视频、音频、元数据和控制信息等。ONVIF基于完全开放的Internet思想,采用Internet最成熟的协议来实现点到点之间视讯业务接口的标准化。通过ONVIF可以基于标准Web Service的commands、RTP/RTCP、RTSP和WSDL就可以很好的地实现设备间的互联互通,而设备的统一呈现、管理则基于一个类似门户的逻辑单元。ONVIF这一完全开放、实现简单的标准化建设思想,非常适合市场需求,从而也使得ONVIF在近两年获得了比其它标准化组织更多的关注与参与。截止2010年5月,ONVIF已经有超过150多家成员,这些成员除了三家发起者之外,还包括松下、三星、科达、思科、西门子、TI德州仪器、海康威视、浙江大华等诸多知名安防视讯厂商。并且,这些厂商的市场份额占到了72%以上的绝对性比重。

  因由此可见,基于标准化控制协议的NVR也是必然趋势。业界最早推出NVR的厂商——苏州科达科技有限公司也已于2010年正式加入了ONVIF成为新成员,科达整个NVR产品线更是已全面基于ONVIF框架进行设计,以为上下游的网络监控设备厂商提供标准化接口。目前,在前端环节,科达NVR已经可成功接入SONY、AXIS、海康、VIVOTEK等多个主流品牌的IP摄像机,使其NVR的市场应用空间迅速获得了提升。[nextpage]

  2、标准化的流媒体协议

  NVR与IP摄像机之间信息数据的传输还涉及到流媒体协议。过去,在市场通用RTP/RTCP的时代,监控设备厂商都要通过开发自有控制协议与RTP/RTCP相配合才能实现管理中心(包括NVR、DVR或监控管理平台)与前端之间的通信,而不同厂商的控制协议又必然各有千秋,这就导致了不同品牌的管理中心与摄像机之间无法实现互通。而近两年随着网络监控的飞速发展,越来越多的监控厂商开始采用RTSP(实时流协议),RTSP基于RTP之上,并定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。作为应用层协议,RTSP提供了一个可供扩展的框架,并使得实时流媒体数据的受控和点播变得可能,大大提升了协议的适用性,而只要基于统一的RTSP,各监控厂商就不必再开发相应的控制协议即可实现中心与前端的通信,这对NVR与IP摄像机互通的自由开放来说可谓意义非凡。

  3、统一的编码格式

  编码格式是视频监控设备的一项关键参数,它决定了所传输视频的图像质量以及需要的网络带宽,而不同品牌的NVR与IP前端要取得互通,统一的编码格式也是一项必然前提。目前业界最通用的视频编码标准主要有MJPEG和H.264两种。

  MJPEG(Motion JPEG)是在JPEG基础发展起来的动态图像压缩技术,它只单独的对某一帧进行压缩,而基本不考虑视频流中不同帧之间的变化。通过此压缩技术可获取清晰度很高的视频图像,而且可灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数,并且压缩后的画面还可任意剪接。但它的缺陷也非常明显:①丢帧现象严重、实时性差,在保证每路都必须是高清晰的前提下,很难完成实时压缩;②压缩效率低,传输带宽和存储空间占用大。

  H.264是ITU-T和ISO共同成立的JVT联合视频工作组制定的新一代视频编码标准,用来实现视频的高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等目标。H.264不仅比MJPEG节约了80%以上的码率,而且对网络传输具有更好的支持功能。H.264引入了面向IP包的编码机制,有利于网络中的分组传输,支持网络中视频的流媒体传输,支持不同网络资源下的分级编码传输,从而获得平稳的图像质量。H.264可以在更低的带宽下实现720p、1080p的广播级高清视频分辨率。

  尽管MJPEG能够获得比较好的单幅图像质量,但由于它在运动性、带宽占用以及存储空间占用方面均有致命缺陷。而H.264则在不断获取更多应用,尤其是高清监控市场开始迅速扩张以来,越来越多主流的高清NVR/平台、高清IP摄像机设备都在采用H.264编码技术,编码格式的统一也必然会为不同NVR与IP摄像机之间的自由通信锦上添花。

  4、统一并可靠的存储技术

  对包括NVR在内的视频监控产品来说,存储性能的重要性几乎与图像质量是一样的。并且,随着NVR开放性的不断提升、与之互通的IP前端不断增多,采用统一并可靠的存储技术亦会显得愈发重要。这里,最重要的为以下两项存储技术。

  1、ANR智能存储

  进入高清监控时代以后,NVR存储的安全可靠性也必将受到严峻考验:一方面,由于高清NVR要完全依赖网络来运行,而网络条件的复杂性势必直接影响承载于上的存储业务之稳定性,因而采用ANR智能存储将不可避免。ANR,Automatic Network Replenishment Technology,它是一种结合本地存储和网络存储的技术,ANR技术包括三个部分:①侦测网络状况,即在网络失效时,能记录下失效前的传输数据,以待网络连结恢复后把数据转回到管理中心(图1) ;②双重录像,即当网络出现问题或不稳定时,管理中心和前端双方都会把图像数据单独存储在缓冲区以作备份;③自动修复数据,即当网络恢复正常后,管理中心和前端双方会对比各自的数据,检查对比在网络失效时的图像数据,然后自动修复管理中心错误或遗失的数据。据此就可明白,具备ANR技术的NVR会在网络出现故障时自动启用前端存储,网络恢复后再将前端存储数据自动同步至NVR中心,并且是在不影响实时视频传输质量的前提下,从而实现了中心与前端的双存储备份,有效提升存储的可靠性与灵活性。

图1 网络失效时,能记录下失效前的传输数据,以待网络连结恢复后把数据转回到管理中心[nextpage]

  2、RAID存储

  RAID(Redundant Array of Independent Disk),即独立冗余磁盘阵列,主要功能有两方面:一是通过同时使用多个磁盘,提高传输速率;二是通过数据校验,可以提供容错功能。采用了RAID技术的NVR将可以确保用户监控存储硬盘的有效合理使用、实现数据的冗余校验,使图像数据即使在部分存储介质损坏的情况下也不会丢失,从而提升了存储的可靠性,进一步为其与各种IP前端之间有效互通提供保障。

  NVR在接入平台环节的开放性

  在一套网络视频监控系统中,NVR作为末端汇聚层,大部分情况下还要向上再接入上级管理平台,一款成熟的NVR产品还需在这一环节做好开放工作。

  1、通过API接入非标准化平台

  对于支持ONVIF标准的平台,NVR可以通过ONVIF协议直接接入平台。而针对非标准化平台,NVR则需要通过提供API接口来解决开放问题,即让平台厂商通过调用NVR开发包中提供的相关API(Application Programming Interface)函数,对NVR进行连接、视频浏览、云台控制、录像管理、磁盘管理、用户管理、日志管理、前端参数管理、告警管理,网络参数设置、图片抓拍管理、系统管理等操作,实现非标准化的第三方平台与NVR之间的互通。

  此外,NVR接入平台后还需要通过标准的网管协议实现完全的被管理,以更深层意义上实现NVR的全面开放。

  2、基于SDK直接开发应用

  除了直接接入平台之外,NVR还可以通过提供SDK二次开发包满足平台厂商开发其它上层应用。SDK(software development kit)是第三方平台开发NVR应用的重要材料,用户可以通过NVR提供的SDK定制开发各自的需求。SDK中包括了开发NVR客户端所需要的函数和常数定义、API函数说明文档和相关示例,用户参照SDK DEMO中的相关示例,即可自行开发各种应用。

  NVR在接入浏览终端的开放性

  作为视讯产业的一份子,视频监控系统的浏览终端正日益多样化,尤其是向个人/家庭市场逐步渗透以来——PC机、平板电脑、手机等,十分丰富。此外,不同的浏览终端又可能采用不同的播放器,对此,NVR首先要面向不同的终端开发相应不同的客户端,以真正实现网络化时代用户随时随地的浏览需求。

  其次,在与浏览终端的接入方面同样存在终端设备的图像编码格式的支持问题,而就目前看来,以手机为代表的大部分个人视讯终端可兼容的图像编码格式依旧是以H.264为主,这就进一步对包括NVR在内的视频监控设备编码格式明确了技术方向。

  最后加之高清在整个视讯领域的发展蓬勃,浏览终端的高清化也已成燎原之势,基于高清,市场将要求包括NVR在内的整个视频监控产业在各种技术领域都全面统一化、标准化,以实现真正无障碍的自由通讯。

  结语

  高清视频监控时代,NVR取代DVR已成定局,再加上近两年的市场沉淀,NVR无论是本身性能的完善还是用户认知的提高都已经拥有了良好的基础。如果能解决开放性问题则必将有效推动NVR市场取得更长足的进步,而这一点也已被很多NVR厂商意识到并开始在为此付诸努力和投入。当然,开放性,并不只是NVR的问题,它将是整个视频监控产业进入高清化、网络化、高清化、智能化时代以后都要面临的,加强开放与合作,必然会促进产业更良性的发展。

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[责任编辑:kunny]

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