超越模擬：數字優勢

2004年9月A版

　　毫無疑問，現有的模擬視頻系統表現非常優秀。它們可實現優秀的影像質量，從采集到顯示的延遲極低，而且可靠性很高。那么為什么每個人還希望從模擬視頻向數字視頻轉換呢？

　　數字視頻的興起突出顯示了模擬技術在監視系統中的缺點，包括麻煩費力的因素(即手工進行錄像帶的更換與存儲)、無法升級、難以與其它系統集成，還無法進行遠程訪問。由于數字視頻具備可編程功能，這是數字信號處理的內在功能，也是數字視頻技術的基礎所在，這就消除了上述障礙。

　　利用數字信號處理，您可將只有人才能理解的模擬視頻輸入轉換為0與1構成的數字流，這樣計算機就能理解它了。雖然數字信號處理技術背后似乎有許多高深莫測的復雜問題，但我們也已經建立了各種業界標準與算法來支持該技術。如果我們選擇處理能力大于壓縮數字視頻信號所需的數字信號處理器 (DSP) 的話，那么就可以采用可編程智能實施更多的算法，這就獲得了領先的特性，從而能實現真正獨樹一幟、面向未來的產品。

智能性至關重要

　　正是數字技術可帶來的智能特性使得數字視頻非常吸引人。攝像機不僅能夠記錄事件，現在它還能夠評估事件的重要性與相關性。

　　通過在攝像機層次上處理影像，攝像機本身可以確定如何采集影像。當影像運動等事件發生時，攝像機就可確定運動是否值得關注(比如距離安全門較近)，或者其是否重要(比如目標識別，如識別它是人、狗還是風中飄動的紙張等)，攝像機還可確定人是否需要了解該事件情況并自動啟動安全警報。該特性使得一個人能管理的攝像機數目比采用模擬系統時多得多，這就降低了人事費用。如果沒有情況發生，則攝像機可以較低的分辨率或幀頻進行采集，這就減小了數碼攝像機對網絡的影響，并節約了存儲容量。

　　攝像機自身進行上述判斷改善了攝像機的總體反應時間。例如，法庭上傾向于認為壓縮視頻可以造假。因此，您可能會希望在事件可能較重要時以更高的幀頻采集未壓縮的完全 JPEG 影像。但是，在提醒有關人員并等待響應做出捕獲事件決定的時間中，事件的重要時刻可能已經發生了。智能攝像機可自行做出決定，從而通過自動提高分辨率以及幀頻來提高響應性。攝像機還可智能拉進焦距以獲得更多細節與信息，而模擬攝像機在無人為干涉情況下無法完成此工作。

　　數碼攝像機的智能特性還幫助視頻安全制造商滿足客戶不斷發展的需求，并可就變化的隱私法做出調整。我們不妨以監視公寓樓房旁停車場的攝像機為例。攝像機可能會有盲點，因為涉及隱私原因，安放以公寓樓為目標的模擬攝像機是非法的。智能數碼攝像機會在人眼看到公寓樓之前將其模糊，這就既解決了隱私問題又消除了盲點。其它可集成于數字視頻監視系統的特性還包括面部識別與目標跟蹤，系統可利用它跟蹤人或物體在多個攝像機之間的運動。

視頻成本不斷降低

　　數字視頻還實現了模擬視頻無法做到的成本節約。我們不妨考慮存儲模擬視頻的成本。例如由于法律方面的原因，百貨商店的模擬視頻產品可能需要存放一年；每臺攝像機每天需要三盤 8 小時的錄像帶，一個包括 10 臺攝像機的系統一年的錄像檔案幾乎需要 11,100 盤錄像帶，此外還要考慮到存儲錄像帶的相關費用。

　　我們拿上述情況與一張可存儲 60 多小時的壓縮數字視頻的 DVD 進行比較。同樣一年的錄像檔案所需的 DVD 數量不到 150 張，所需的存放空間也較小。此外，硬盤驅動器存儲體可方便地存儲一周的視頻，這樣備份只需一周進行一次，而不必一天進行數次。對于很多攝像機的系統，我們可用自動換盤機來進行 DVD 盤片的物理更換，從而進一步減少了人力干擾，并提高了可靠性。

　　請注意，上述數據基于 MPEG4 典型的 30:1 壓縮比。MPEG4 是最新、最高效的 MPEG 視頻壓縮標準，在 30:1 的壓縮比上，它可在與一個未壓縮幀占用空間大小相同的空間內存儲 30 個壓縮幀。利用智能特性(如事件驅動或目標驅動的采集)，即便實現 100:1 或更高的壓縮比也是較保守的估計。舉例而言，在深夜百貨商店沒什么情況，因此需記錄的情況也很少。但不管記錄內容多少，模擬系統所需的錄像帶數量是不變的。

　　數字網絡還幫助工程師充分利用幾種產品線的設計投資。利用模塊化設計，單一的板就可為從日托護理監視到餐廳安全直到機場監視等各種市場提供服務。這些板通過插入包括影像傳感器與處理器適當組合的子卡，就能夠針對特定應用進行定制。由于數字視頻所需的處理器針對各種應用有不同的價位，覆蓋了低成本到高端整個市場，因此這一點是可以做到的。

　　軟件也可在各產品領域應用，并為從當今功能豐富的產品向未來低成本設備移植提供了清晰的發展藍圖。因此，智能攝像機的基本設計在各產品線上以及各產業中均非常相似。每種產品之所以不同，是由于所賦予的具體功能不同。

　　智能數碼攝像機的價格開始會與模擬攝像機相當。這是由于軟件開發的原始成本使然，這也可能是向數碼攝像機過渡所面臨的最大障礙。但是，隨著工程師可長期在各條產品線上使用相同的軟件，成本將大幅下降。盡管支持數字視頻的大部分軟件都涉及復雜的算法，但許多算法已經開發完成，并已作為現成的軟件庫提供。

　　即便就相同的定價而言，數字系統仍會實現大幅節約。模擬系統很難升級，常需替換整套攝像機。此外，模擬組件會隨時間推移而老化，因而降低了其清晰度。如果數碼攝像機上的影像傳感器開始老化，您只需更換傳感器即可，其他數字組件都可保留。此外，由于功能以軟件而不是硬件為基礎，因此我們可以創建用戶能夠根據需要向已經安裝的攝像機遠程添加功能的視頻系統。

　　設置數字視頻網絡的初始費用也不像模擬系統那么嚇人。CAT5 線纜除抗噪性更好外(可獲得更好的影像質量)，它比同軸電纜要廉價得多，而且大多數建筑物已為計算機網絡部署了 CAT5，攝像機可以接入使用。此外，使用更智能的攝像機也意味著可實現更高層次的可靠性，同時降低操作人員總數以及費用。

互操作性與兼容性

　　數碼攝像機還將開放視頻市場，使競爭更加激烈。許多模擬系統采用專有設備，這就是說您只能從單一一家公司購買攝像機?；谕ㄓ靡曨l標準的數碼攝像機將為系統帶來靈活性，這樣就可向網絡添加任何攝像機。因此，兼容性就成了軟件問題而不是硬件問題。換言之，重要的不是攝像機是否采用某種專有輸出信號，而是主控軟件是否能識別攝像機。

　　最后，我們不用再購買放在控制間的昂貴模擬管理控制臺。網絡上的任何 PC(當然，應獲得適當許可與密碼)都能查看并控制任何攝像機。

　　但是，公司可能已經花了大量投資購買模擬攝像機，還不準備完全重新配備監視系統實現向數字化過渡。幸運的是，您也可分階段實施數字技術?？赡艿谝徊绞菍⒘畠r的數字轉換器或編碼器添加到模擬攝像機上。這使得公司能夠繼續使用已經購買的攝像機。編碼器還可以提供許多智能攝像機所具備的功能。第一步的另一個可能選擇是用數字設備替換控制室的模擬設備。這樣，所有模擬信號進入控制室時就都轉換為數字信號，從而避免影響大部分現有的模擬系統。上述兩種情況中，公司都能立即利用數字視頻的優勢。

　　現在我們能夠獲得數字技術的優勢。舉例而言，TI與法國視頻與信號處理軟硬件解決方案供應商 ATEME 提供的因特網協議視頻安全 (VSIP) 開發平臺以 DM642 數字媒體處理器為基礎，為開發智能網絡攝像機提供了完整的軟硬件平臺。盡管該平臺是為開發智能攝像機的工程師設計的，但它也是一個完整的子系統，可以連接至網絡以演示數字視頻的功能。

　　數字視頻已經開始改變我們處理安全問題的方式。今后幾年整個視頻市場的增長預計為15%，而其中數字部分的增長預計將達 45%(J.P. Freeman Co. “2003 年全球 CCTV 與數字視頻監視市場”報告)。這并不是說模擬視頻有很多問題與障礙，而是數字技術提供了更多的功能，讓攝像機變得更智能化，這將實現僅靠模擬系統所不能實現的應用。數字技術還為設計帶來了靈活性，不僅有望大幅降低視頻系統的總成本，而且還促進不同廠商組件之間的互操作性。