DVR各种操作系统及压缩技术的探讨 - 安防知识网

在数位录放影机的发展过程中，多数制造商认为操作系统及视频压缩技术是产品制造的重要关键点，也因此延伸出许多争议性的问题。为此，本刊将分别从此两方面的各式技术之优缺点加以讨论，以期为读者提供一个较清楚的技术全貌。

近年来，由於消费者逐渐无法满足於类比技术，因此，在资讯科技的发展带动下，数位技术产品异军突起，并以锐不可挡之姿席卷了全球安防产业。数位技术产品在提高产品的使用效率、减少用户开支的同时，也为用户提供了安防技术的全新概念。就CCTV领域来说，数位化产品在使用上不仅比类比产品方便，而且品质也远远超过了类比技术，比如数位录放影机，其在图像存储、事件查询、图像辨认以及其他的操作功能方面，较之类比产品技术有相当大的提升。

操作系统

目前市面上有两种类型的DVR产品，一种PC-based，一种单机系统，目前是PC-based占绝对多数，然而未来情势扑朔迷离，谁将成为市场的胜利者尚无人能下定论。而供应商对市场发展状况也抱持不同看法，更有部分供应商认为此两种类型的产品将长期分流。Ikegami公司海外部Yasuhiko Saito指出∶「近期内安全产品将会出现两种发展的可能性；一方面，鉴於RTOS(Real-time Operation System,实时操作系统)在运作时的可靠性，预料未来将成为发展主流。另一方面，对于基于局域网、Internet的安防产品，Windows操作系统则因为操作简单而成为这部分的主要操作系统」。

基於Windows的DVR

对於以PC为主要架构的安全产品来说，Windows以其使用简单、应用普遍等特点而名列各种操作系统名单的榜首。3R集团总裁Sung-Ik Chang表示∶「大多数DVR及其相关产品的厂商都采用基於Windows的操作系统；尤其在美国这样的大市场，用户为了日後维护方便，多倾向於使用基於Windows3.1或Windows95的DVR产品」。Digital Logic公司海外市场部经理Jonathan Kim也说∶「简而言之，我们认为Windows操作系统是最适合DVR系列产品的。因为Windows是目前较通用的操作系统，不论任何地方Windows都可以支援任何相关产品」。

除此之外，Windows操作系统在软件升级方面，也强於其他操作系统。由於IT产业与安防产业密切相关，因此当数位技术在IT产业日进万里的同时，安全产业必然无法置身事外。Winnertec System总经理M.Y.Shin说道∶「我相信Windows对於数位录放影机来说，是很不错的操作系统；这种操作系统具有强大的可升级性，而且可迎合各种市场需求」。Comart System公司业务经理Vitto Kim也同样认为∶「对於DVR产品来说，由於系统不可能长期停留在一个水平上面，因此可升级性成为一个系统发展关键点。然而，由於产品售价高，用户不太愿意去买一套崭新的系统来替换。因此，一旦用户对於监控系统有了更高的要求或者原有的系统暴露出一些缺陷，产品的升级就成为首要的解决方案」。

尽管供应商认为，系统的稳定性取决於用户的实际操作方式，然而，Windows操作系统本身不稳定性，仍令使用者相当质疑。佳锋集团总经理刘鸿钧表示∶「如果只单纯使用监控系统，Windows 98系统相当稳定；但如果在Windows平台上同时运行别的程式，则系统就会不稳定，甚至出现当机的情况」。

基於Linux操作系统的DVR

IT业界中Windows和Linux两者间的激烈竞争也继续延烧到安防产业，尤其是DVR产品。和Windows相似，Linux也因为它系统简单，而成为DVR制造商所采用的暂时性操作系统。有鉴於此，部分供应商甚至表示Linux比Windows更加合适应用在数位录放影机上。Eastern Info-Com公司海外市场部协理Hyoksang Kwon即表示∶「由於Windows的稳定性欠缺，且价格颇高，相形之下，Linux看起来是最有发展潜力的主流操作系统」。

实际上，现在就对「Linux作为DVR的操作系统会优於Windows」的问题下结论仍嫌太早。据其他制造商反应，Linux在相容性方面仍存在著一些问题，如列印机支援、Internet联接方面，都不如Windows。刘鸿钧即表示，「市面上的主流列印机一般都是针对Windows操作系统而不是Linux设计的」。

基於RTOS操作系统的DVR

对於单机型或非PC操作的DVR产品来说，RTOS（Real Time Operation System）是最佳的操作系统，以韩国和日本为主要供应商。许多韩国厂家，最近都推出了非PC操作的DVR，诸如3R、Korea Computer Technologies, Kodicom, Artinix等，而且都是采用基於RTOS接收机(Set-top box)的形式。这些厂家认为，单机型DVR具有高经济效益、高稳定性及高相容性等特点。此外，另一个让日本厂商热衷於单机型DVR的原因在於图像清晰度。目前，大多数基於PC的DVR的图像品质都不如单机型的DVR。

然而，由於越来越多的用户介入到网络，使得文件、资源共享在安全行业也越来越普及，因此网络连结成为单机型DVR所面临的最大考验。Digital Logic公司的Jonathan Kim表示∶「当我们谈论单机型DVR时，经常遗漏掉网络化的远端控制部分。但DVR系统如果不能和网络衔接，那就不成其为DVR系统」。尤其是西方制造商，如美国、德国、英国以及其他北欧国家，已经将网络功能视为是数位CCTV产品的关键因素。Dedicated Micros执行总经理Mike Fawcett举例说明∶「英国的化工厂是成本很高的地方，因此需要很多的人员进行监控，然而，效果不是很好。现在采用了网络设备，除了可以在任何地方观察工作人员和生产线状况之外，制造商也可以节省不少成本」。

现在，用户可以通过LAN/WAN、Internet等网络来监视他们所关心的事务，比如从远端通过网络浏览器观察生产线的现场情况或预录的影像。这个特性既为现有的CCTV摄像系统提供更加多元的使用方式，又大幅降低操作时的危险程度。为了达到这个目的，单机型DVR制造商陷入两难的局面，因为，这需要在产品中增加晶片才能使DVR相容於现有系统，而此举将增加厂商生产成本。Korea Computer Technology公司总经理Y.H.Min指出∶「这种状况（指增添晶片）迫使我们增加投资金额，但在价格竞争日益剧烈的情况下，对我们相当不利」。

MPEG4是更好的DVR压缩方式吗？

再从视频压缩技术来看。MPEG是由Motion Picture Expert Group所制定的的图像压缩标准；而MPEG4是专为移动通信设备(例如行动电话)在英特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。和MPEG以往的版本相比，MPEG4最大不同之处在於使用「图层」(layer)方式，能够智慧化选择影像的不同之处，使图档容量大幅缩减，而加速音/视频的传输，因此，MPEG4的出现厂商而言，无疑是一大福音。3R公司的Sung-IK Chang具体指出∶「大体来说，压缩技术采用两种方法，一种是intraframe，另一种是Interframe。Interframe，可区分每幅影像的差异，并单只传送影像不同的部分，H.263和MPEG是这种格式的代表。而Intraframe方式则把一个动画分解成若干个固定的画面一幅一幅的传输，以Wavelet 和Motion JPEG为此方式的代表。从传输效率考量，Interframe在性能上要远远优於Intraframe；而且，interframe技术在画面变动较小情况下，能提供相当不错的画质」。

然而，安全产品的用户必须考虑到图像画质的问题。在这一点上MPEG较之wavelet和JPEG要逊色。Digital Logic公司的Jonathan Kim认为∶「我们承认MPEG4在视频压缩方面比较优秀，但MPEG系列皆存在著图像干扰和画面扭曲失真的情况。如果用户想购买存储量大的DVR，他可以考虑MPEG压缩格式；但如果用户希望能有良好的画质，则应该考虑其他的压缩方式；至於那种方式好，则取决於客户需求」。

Estern Info-com公司的Hyoksang认为∶「图像清晰度，同图像的压缩率、CPU和其他相关硬体的负载是成反比的，由於MPEG4具有极高的压缩率，因此导致图像的不清晰，要达到安防产业的标准，还有很大的改进空间」。

DM公司的执行总裁Mike Fawcett进一步指出∶「对於静止的物体，不论用JPEG方式压缩还是MPEG方式压缩，传输的速度都是一样的。然而，如果物体是呈现运动状态，则MPEG格式不会立即反应传输，这是因为MPEG格式传输的速度较慢，或者监控中的场景出现干扰」。Fawcett认为，JPEG压缩技术不论在图像画质还是在传输速度上，都更加适合安防产业。他说∶「我认为JPEG的品质更好，更加具有竞争力，也更安全」。

扩展存储容量有助於更高画质的要求

随著DVR技术的不断发展、存储容量逐步扩大，用户会对画质的要求必然越来越高。Visionfactory董事长David Beanland表示∶「尽管JPEG和Wavelet格式的图像需要占用较大的存储空间，但这种压缩技术在DVR产业仍然是主流。毫无疑问地，DVR的存储容量会逐步扩展，存储容量达200GB以上将不再只是一个梦想。而用户在容量问题得到解决之後，便会将焦点指向图像的画质，MPEG方式将会被排除在外」。Beanland同时也指出，采用MPEG压缩技术录制的图像是否能作为可靠的法庭证据还值得商榷。

现任职於飞利浦公司，具有14年经验的Alan Everid指出，事实上对於DVR产品而言，Wavelet是最具潜力的压缩方式。其原因在於Wavelet省略了图像的高频成分，仅保留了单帧图像信号。这个特点，特别适用於画面变更频繁的场合，比如多画面分时显示。

不过，用户需要考量连网与否，作为选择压缩方式的依据，因为，Wavelet虽然适合安防产业使用，但并非现行的IT网络所普遍支援的格式，所以在使用上会有所限制。