IP网路摄影机及视频闸道的阐述 - 安防知识网

20世纪末提出了网路视音频监控的概念，其目的是借助於电脑网路实现电视监控系统图像与声音的传输与控制，这意味著网路上的任何一台电脑都可能通过其内置的视、音频采集卡完成图像及声音信号的采集、压缩、存储与传输（上载到网上），而网路上的其他电脑则可以通过专用软体或通用软体监看这些通过网路传来的图像，并通过其外接音箱监听该摄影机所在现场的声音，这不异於监控领域的又一次飞跃。

IP网路摄影机与视频闸道背景
随著嵌入技术的发展，将视音频信号接入网路的设备不再局限於电脑通过插卡的形式来实现，而是由采用嵌入式作业系统的专用网路视音频接入设备--视频闸道（video gateway）来实现。虽然也有不少厂家将这种接入设备称作视频伺服器（video server），但它与用於视频点播（VOD）的视频伺服器的差别还是相当大的。

其实，要将摄影机的视频信号（有些自带麦克风的摄影机还有音频信号）直接接入网路还有更简捷的方式，即摄影机本身内置数位视音频压缩处理晶片及符合网路传输协定的介面晶片，可将视音频信号以资料流程的形式直接输出到网上，这种摄影机被称为IP网路摄影机。这样，人们通过联网的PC机并运行专用或通用软体，就可以任意调看通过网路传输来的某台摄影机的画面，监听该摄影机内置麦克风采集的现场声音，还可对摄影机的云台及电动变焦镜头进行各种控制操作。

实际上，随著数位视音频压缩技术的发展，网路已不再单一用於电脑资料通信，电视监控、防盗报警、出入口控制（门禁刷卡管理）、电子巡更以及其他资料接入服务（如物业小区对水、电、气表的远端电子抄表）等都可以借助於电脑网路来实现。甚至有些智慧化的彩电、冰箱、洗衣机、微波炉等家用电器也都配置了网路介面，并具备了上网功能。它们可以通过网路下载家用电器的优化工作程式，还可以由用户在远端通过网路遥控启动某些家用电器的预定工作程式。

有鉴於基於网路传输的综合型监控系统除了可以在网路上传输图像、声音及控制资料外，还可以传输报警信号、门禁刷卡资料以及各种感测器在监控现场采集的各种类比量资料等，因此，电视监控系统与其他资料传感接入系统及电脑网路有机地结合在一起，是21世纪电视监控系统的发展方向。

从物理结构来看，电脑网路已经将所有的电脑通过网路接入设备及有线或无线介质连接在一起，因此，理论上，电视监控系统中的所有设备通过适当的网路接入设备都可以连接到电脑网路上，并且借助於该网路进行视音频信号的传输及设备状态的控制。例如，多媒体电视监控系统的各分控端（连网的PC机）即可借助於电脑网路实现对整个监控系统的分控功能，数位硬碟录影系统也可以借助电脑网路实现远端监视控制及录影功能。

IP网路摄影机概念

IP网路摄影机实际上就是具有网路接入功能的摄影机，与普通摄影机相比，它在内部增加了对类比视频进行数位化处理的晶片（DSP晶片），还可以将数位化的视频信号转换成符合网路传输协定（如TCP/IP协定）的资料流程，送到网上传输。因此，这种摄影机除了具有普通复合视频信号输出外，还有网路输出介面（LAN介面），可以通过RJ-45连接器直接将摄影机接入本地局域网。这样，网路上的任何一台PC机只要运用相应的软体，就可以根据网路摄影机的IP位址找到该摄影机，并在应用软体介面的视窗中看到该摄影机传来的现场即时画面，还可以通过萤幕按钮向该摄影机相连的解码器发出控制指令。

除了常规的电源及复合视频信号（BNC）介面外，IP网路摄影机最明显的特徵就是其机身上的网路（LAN）介面，另外还有通信（COM）和报警（ALARM I/O）介面。

除了图像上网传输外，这种网路摄影机内还同时具有控制资料的捕获及转换功能，并通过COM口（RS-485或RS-232通信方式）与外接的解码器相连。这样，网路上任何一台PC机（只要是授权用户）都可以对该IP网路摄影机进行各种控制，而这种控制即是通过网路传输再经由IP网路摄影机的COM口对其外接的解码器发送指令来实现。当然，通过合理设置，该COM也可以从前端接受资料并经过LAN传输到网路上的任一台PC机。

IP网路摄影机的报警信号接入端子可以接收由各类报警感测器传来的开关量信号，并对其进行编码，而後送入TCP/IP网路，通过应用软体对该报警信号进行各种联动回应设置。

视频闸道概念
与IP网路摄影机相比，视频闸道自身不带摄影机，因此需要有视频输入埠（有些产品具有一对视频输入/输出埠），可以接收由普通摄影机送来的视频信号，并通过其内部数位处理，输出符合TCP/IP传输协定的数位视频流到网路上，其视频输出埠用於外接类比监视器，其报警、通信介面与前述的IP网路摄影机功能完全一样。

这种视频闸道（视频伺服器）之所以与用於VOD的视频伺服器的差别很大，是因为它要对由摄影机传来的类比视频信号进行即时采集并进行数位压缩处理，运算量很大，且速度要求很高；而VOD伺服器则一般不涉及对类比视频信号的即时采集及数位化处理，而是事先已将大量的数位视频素材存入其内置或外置的海量存储单元--磁碟阵列，供网上的多台PC机即时/准即时调用。

一般来说，IP网路摄影机与视频闸道的基本功能是一样的，处於监控系统後端的网路监控系统软体对网路摄影机及视频闸道可谓「一视同仁」，但由於视频闸道选用的晶片数量及功能可以不受摄影机机身有限空间的限制，因此，视频闸道的功能往往比IP网路摄影机多一些，比如说，视频闸道可以很容易将多路晶片集成於一体，因此可以同时连接多路摄影机。

IP网路摄影机/视频闸道的应用软体

当按下了「Search Camera」（搜索摄影机）按钮後，系统可以自动查找连接到网路上的摄影机或视频闸道，并将它们一一列出。如图2所示，New及New2即为找到的连网摄影机或视频闸道的名称，其中括弧内前4组数位为该摄影机/视频闸道的IP位址，後6组为其MAC地址。

如果系统连接无误，但是在上述介面中却找不到IP网路摄影机/视频闸道，则可以根据产品出厂时设定的IP位址，在命令行输入「pingx.x.x.x」（其中x为该产品的IP地址），以确定网路是否有问题。在找到IP网路摄影机/视频闸道的情况下，一旦用滑鼠双击图2中找到的某一台摄影机的名称，就会弹出要求输入用户名称及密码的介面，当用户名及密码输入正确并按下OK按钮时，就可弹出该摄影机画面了。

在控制选项「Digital」介面中，可以对数位化图像的格式、帧率、比特率、I帧的帧率和量化级数进行设定（图中的图像格式为CIF，帧率为13.00帧/s，比特率及I帧的帧率均没有作限定，量化级数设定为5级）。除此之外，在控制选项「LENS&CCD」介面中可以对自动光圈镜头、背光补偿、消除闪烁和自动白平衡进行设定；在控制选项「Video Input」介面中可以对图像的对比度、亮度、饱和度和色调进行设定；在控制选项「Digital I/O」介面中可以对报警输入/输出埠的性质进行设定；在控制选项「UART」（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter，通用非同步收发器）介面中可以对RS232/RS485通信方式（串列传输速率、资料位元、奇偶校验位、停止位）进行设定。

需要说明的是，网路视音频接入设备的应用程式介面一般有两种形式∶一种是普通的Windows应用程式介面，它们通常是用Visual C++或Visual Basic语言编写而成，因此未安装网路电视监控应用程式的用户不能通过网路看到IP网路摄影机/视频闸道传来的图像，当然也不能对其进行控制；另一种是通用Internet浏览器介面（如微软的IE介面），它们采用HTML语言编写而成，用户不需要安装专用的网路电视监控应用程式，用IE浏览器即可以看到上述网路监控设备传来的监控画面，此时，只有通过使用密码验证才能限制非授权用户非法接入本监控系统。

IP网路摄影机/视频闸道的灵活运用

电视监控系统的配置其实是很灵活的，IP网路摄影机/视频闸道与常规监控系统设备的组配同样也很灵活。任何一台联网并安装了监控软体的电脑都可以显示经视频闸道传来的16画面分割器输出的视频画面。这里，画面分割器输出的既可以是某一单路画面，也可以是4、9或16画面同屏显示，但是在多画面同屏显示时，每一个摄影机画面的有效清晰度将下降到最大清晰度的1/N（N为同屏显示的小画面数）。需要注意的是，图中对於画面分割器的各种选择控制是通过对IP网路摄影机/视频闸道的RS-232口进行编程，并使其与画面分割器後面板的RS-232口进行通信，从而实现通过TCP/IP网路对多画面分割器的控制。

结论
作为传统电视监控系统的新鲜事物，IP网路摄影机/视频闸道一经面世便引起业界的极大兴趣。然而IP网路摄影机/视频闸道的很多技术还有待进一步开发完善，仅以其采用的数位视频压缩编码标准为例，可用的标准就有MPEG-1、MPEG-2、H.263或H.261，还有结合小波演算法的MPEG-4等。由於视频压缩国际标准还在不断地修改，专用的积体电路晶片也不断推陈出新，这些都预示著新一代的IP网路摄影机/视频闸道可以在有限频宽的网路中传输清晰度更高、即时性更强的监控图像，IP网路摄影机/视频闸道在电视监控系统中的应用前景更加广阔。