监控技术从上个世纪80年代进入我国以来,随着安防需求的急剧增加一直在飞速发展。从技术层面上来看,已经经历了多个不同的发展阶段。2000年中国第一台家用DVR问世后,它就开始进入中国安防领域。随后,在技术以及市场的双重驱动下,DVR开始突飞猛进地发展,到2006年,DVR已经占据了整个视频监控将近40%的市场份额。在视频监控从模拟向数字化发展的进程中,DVR扮演了极其重要的角色,可以说,DVR开创了一个数字监控时代。但是在监控市场网络化需求下,NVR被催生并迅速占领了传统DVR的大片市场,势不可挡。
NVR全称为Network Video Recorder,相对于DVR(Digital Video Recorder)而言,其核心优势主要体现在网络化和单通道的处理能力及个性化上。在DVR系统中,中心部署DVR,监控点部署视频设备(模拟摄像机)、音频设备(拾音器/麦克风)以及报警设备(温感/烟感)等,各个监控点设备与中心DVR分别通过视频、音频、控制、报警等线缆一一相连。DVR提供集中编码、录像以及监控信号回放,由于DVR本身的处理能力有限,不可能同时处理多路数的高清晰度视频。而在NVR系统中,中心部署NVR,前端监控点部署网络摄像机或视频服务器,监控点设备与中心NVR之间通过任意IP网络相连。监控点视频、音频以及告警信号经网络摄像机数字化处理后,以IP码流形式上传到NVR,再由NVR进行集中录像存储和管理。结合网络摄像机、视频编码器等IP前端,用户仅需借助现有网络即可完成整个NVR系统的快速部署,并可在任意时间、任意地点对任意目标进行实时监控和管理。基于全网络化处理,NVR在部署、应用以及管理等各个方面都提供了全新的解决方案,拥有前所未有的网络化优势。
由于NVR系统的前端网络摄像机独立进行数字化编码,因此可以灵活地针对不同的应用要求采用不同的清晰度摄像机,甚至可以采用720P或者1080P的摄像头来满足高清图像的要求,NVR主要用来对各网络摄像机进行集中管理、图像的集中存储和检索回放等。
NVR的发展演变
NVR是在DVR产品础上发展而来的。从概念上讲,数字视频录像机DVR接受复合视频信号,需要完成视频数字化(ADC)压缩编码,存储到介质中(硬盘),可以检索回放,可以按事件触发录像,支持网络用户通过IP网络访问录像数据。而网络视频录像机NVR接收通过IP网络传输的压缩视频流数据,不需要完成视频数字化(ADC)和压缩编码,同样要将压缩数据存储到介质中(硬盘),可以检索回放,支持网络用户通过IP网络访问录像数据。
针对两者的核心区别,主要在于信号或数据的来源不同,NVR不需要数字化和压缩编码。
如图1所示,DVR具有多路模拟音视频接入能力,能对音视频进行数字化编码、压缩、本地存储、显示和网络传输。DVR是一个功能齐全的数字化产品,能满足大部分中小区域的数字化联网管理要求。但DVR毕竟不是纯数字化系统,前端模拟摄像机、音频设备都是以模拟方式接入到DVR,模拟线路的铺设问题、信号的衰减和噪声干扰等模拟系统问题都会在该DVR中出现,同时由于DVR集多路视音频压缩处理、显示和传输功能于一身,因此无法提供足够的处理性能来满足每一路高清晰度的视频。在网络环境日益改善的前提下,人们开始对纯数字化的监控提出了需求,在这种情况下,对DVR的功能进行了拆分,提出了全新的IP Camera和NVR概念,如图2、图3所示。[nextpage]
在图2中,通过对DVR的功能重新划分,DVR在NVR模式中演变成重要的三部分:网络摄像机(视频服务器)、NVR控制管理器、网络集中存储,可见,NVR不是一个单纯的产品,它是一种技术和应用模式结合的产物。前端通过网络摄像机或网络视频服务器直接变成压缩的视音频流进入IP网络,通过NVR的有效控制和管理,实现网络存储,用户可通过客户端进行实时视频点播和历史视频回放,也可通过解码服务器解码后上电视墙显示。在整个系统中,NVR的核心功能演变成了管理和控制功能。
NVR现状
目前,市场上并存着NVR、DVR、混合型DVR(可同时接入模拟摄像机和网络摄像机,以海康9000系列为代表)。DVR、混合DVR和NVR的常规技术,并没有本质上的差异,它们都要完成录像、预览、回放、报警处理、云台控制、网络传输等功能,都有视频处理芯片和通用处理器(GPP),都有网络接口、显示接口、存储接口。DVR以编码为主,NVR以解码为主,编解码都需要专用的DSP或ASIC实现,因此,DVR、混合DVR和NVR在系统架构以及制造成本上,并不存在太大差异。
NVR的市场份额,也主要取决于IP摄像机应用的程度。相比模拟摄像机,IP摄像机具备很多特点,如IP摄像机增加和移动,或者对存储器扩容,都表现的更加容易和方便。并且IP摄像机的清晰度更高,可以有720P(1280×720)到1920×1080(Full HD)等多种分辨率,可以实现电子云台(ePTZ)技术,实现更高的帧率,更宽的动态范围,可以实现智能分析及VQD(Video Quality Detection)功能,满足客户对安防监控的多样化需求。
而目前的市场情况显示,大量的模拟摄像机仍然在持续销售和安装,DVR应用仍然占据主流的地位,以IP摄像机和NVR为代表的新型视频监控方案,在国外的进程走得更早一些,国内才刚刚开始。新老交替需要一个过程,这个过程,取决于IP视频监控解决方案的成熟速度,综合成本的下降速度,以及整个市场与客户对IP视频监控解决方案的接受程度,这个时间可能还需要3、5年甚至更长。 [nextpage]
在这一段时间内,模拟摄像机与IP摄像机是共存的,它们既可以在不同监控系统中共存,也可以在一个监控系统内共存。通过混合DVR,模拟和IP摄像机的操作不但基本一致,而且系统资源可以动态调整分配,可以灵活地接入不同数量组合的模拟和IP摄像机,既可以让客户将其完全应用到新建的模拟摄像机监控系统中,也可以在已建的模拟摄像机监控系统中,添加一些IP摄像机,比如高清摄像机,还可以应用到全新的IP摄像机监控系统中作为NVR使用。即使客户在从模拟升级为纯IP的系统后,也不必重新购买NVR,可以节省大量的开支。它既起到应用方案的平滑过渡,又能避免客户的重复投资,对厂商而言,也能减少产品的型号、库存、宣传费用。
DVR和NVR各有优劣,主要表现在以下几个方面:
1、部署与扩容
DVR为模拟前端,监控点与中心DVR之间采用模拟方式互联,因受到传输距离以及模拟信号损失的影响,监控点的位置也存在很大的局限性,无法实现远程部署。而NVR作为全网络化架构的视频监控系统,监控点设备与NVR之间可以通过任意IP网络互联,因此,监控点可以位于网络的任意位置,不会受到地域的限制。
2、存储的可靠性
DVR由于不依赖于网络直接写入到存储硬盘中,因此不会受到网络系统的性能和可能发生的故障影响,而NVR必须依赖于网络设备,一旦出现网络故障,将会造成无可挽回的损失。在存储设备上,DVR用的不是专业的存储设备,往往是选用一些价格低廉的非专业硬盘,造成硬盘的故障率较高,相对于NVR所采用的磁盘阵列和选用的工业级硬盘,可靠性差很多,这是NVR的优势所在。但目前很多硬盘厂商已经陆续推出了适合于数字视频频繁写入、读出的专业SATA接口硬盘,而且越来越多的DVR设备支持SATA硬盘的挂接,可靠性上面也得到了很大程度的提高,在一定程度上弥补了这一层面的劣势。
3、安全性和可管理性
DVR的存储资料直接分布在编码设备中,每台设备只能存储不到16路的视频图像,比较分散,管理起来不太方便,很多用户担心信息泄漏;而NVR方式往往是将存储资料集中存放在一个地方或几个地方,每台设备可以存储几百路的录像资料,管理起来就比较简单,而且容易配置一些安全方面的设施,防止信息泄漏,这是NVR的优势。在这方面,需要注意管理的问题。其实真正通过DVR的硬盘窃取而造成的泄密案件很少,多数还是通过后台的客户端软件复制、拷贝和删除这些录像资料,从而造成信息泄漏和丢失。
NVR发展趋势
NVR代表了数字和网络监控的发展方向。市场和产品技术的发展,随着IP摄像机的全面兴起,必然采用NVR作为后端存储的最终表现形式,安防行业的数字化、网络化、智能化的发展方向没有改变,数字化、网络化、智能化的安防监控系统,将会为客户带来更大的价值。
目前的主流DVR本身已经网络化,NVR则是在DVR基础上进一步进行的网络化演变。NVR是与DVR一脉相承的,传统的DVR厂商,积累了大量安防监控应用项目的深厚技术和经验。因而有充分的理由相信,传统的DVR厂商,仍然在NVR的技术研发上占据优势地位,甚至可以推断,主流的DVR厂商会演变为主流的NVR厂商。在市场巨大的惯性下,如果期望短时间内以NVR全面替换DVR,反而违背了市场自身发展的规律。 [nextpage]
从DVR作为主流设备到NVR作为主流设备还需要一些条件,需要解决一些问题:首先,在产品开发上,要突出和强化IP监控系统的优点,实现可靠的传输和存储,实现已经被业内用户所习惯了的显示控制方式,提升系统性能,诸如简洁性,弹性和可靠性等;其次,在产品标准上,通过企业界和安防行业监管部门的协同合作、共同努力,及早实现IP摄像机产品的标准化和NVR产品的标准化。许多业内人士认为IP监控产品的标准化已经成为阻碍产品推广的障碍,必须吸取以往一些产品标准制订工作的经验教训,尽快科学有序地组织产品标准制订工作,以期实现NVR标准的有效性、普适性和长期生命力;最后,在产品推广上,从事IP监控产品研发的企业不能急于求成,要充分吸取嵌入式DVR在推广阶段举步维艰的尴尬局面,只有在产品的性能、可靠性方面取得成效,才能实现IP监控系统的健康有序的发展。
结语
DVR和NVR具有各自的应用场合,主要决定于视频录像资料对用户的重要性、网络状况和系统建设资金等几个方面。一般来讲,银行系统主要还是采用DVR的存储方式,城市治安监控系统则往往采用两者相结合的方式,即一般监控点采用DVR存储方式,重要监控点和重要录像资料则采用DVR和NVR的双模式存储。另外,由于成本过高或者稳定性等因素,某些适合用DVR的地方也并不适合用NVR。具体来说,稍小范围的集中监控比较适合用DVR(如银行),而点分散、范围广的监控则更适合用NVR(如:道路交通监控、机场、铁路等)。(本文作者姚卓任职于金鹏电子信息机器有限公司)