云計(jì)算架構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控未來發(fā)展趨勢

標(biāo)簽：云計(jì)算  WIFI

事實(shí)上，隨著IP技術(shù)和視頻管理軟件平臺(tái)的快速應(yīng)用，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控行業(yè)尤其是以模擬攝像機(jī)加DVR，或者網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)加NVR的傳統(tǒng)架構(gòu)下的產(chǎn)品和解決方案正發(fā)生著巨大的變革。新的技術(shù)變革，不僅僅快速提升了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的質(zhì)量如更高的像素、更寬的監(jiān)控范圍，更高的解析度等，而且也在創(chuàng)造了新的應(yīng)用，并擴(kuò)展了傳統(tǒng)的安防行業(yè)的范圍。

IP浪潮無一避免，軟件革命改變世界，IP與軟件也正在快速改變著傳統(tǒng)的安防行業(yè)。本文對(duì)安防行業(yè)視頻監(jiān)控面對(duì)新的技術(shù)和應(yīng)用需求這樣的大背景下，所產(chǎn)生的發(fā)展趨勢以及自身發(fā)展的要求做一簡要分析。

視頻監(jiān)控更需要關(guān)注圖像質(zhì)量

高清化的發(fā)展趨勢使得無論是最終客戶、設(shè)備廠家或者工程商等言必稱“百萬像素”，“千萬像素”。在過去的幾年，HD高清和百萬像素?cái)z像機(jī)是所有人關(guān)注的寵兒，幾乎每個(gè)廠家都會(huì)在自己的產(chǎn)品列表里加上“高清”和“百萬像素”的產(chǎn)品，否則顯得不跟上潮流。事實(shí)上，也的確如此，按照新的預(yù)測統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，到2015年，將會(huì)有超過70%的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)全部為百萬像素以上的解像度。換句話說，行業(yè)內(nèi)也達(dá)成一個(gè)基本常識(shí)，只有達(dá)到百萬像素才可以解決視頻監(jiān)控目前的需要。

在這樣的趨勢下，設(shè)備廠家你方唱罷，我登場。芯片廠家如美光/Aptina、索尼/Sony、Ominivision、松下等CMOS/CCD感光元器件廠家不斷推出130萬、200萬、300萬、500萬、800萬以及1000萬以上級(jí)的CMOS產(chǎn)品，國內(nèi)廠家也陸陸續(xù)續(xù)推出同類級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品。而在國外，ArecontVision推出了2千萬像素的攝像機(jī)，Dallmeier甚至推出了2萬萬像素(2百百萬)的攝像機(jī)產(chǎn)品，使得安防攝像機(jī)從百萬像素(MEGAPIXEL)時(shí)代進(jìn)入百百萬像素(GIGAPIXEL)時(shí)代。

這樣的一種趨勢下造成了整個(gè)行業(yè)的一種錯(cuò)誤導(dǎo)向，那就是“更高的像素就是更好的圖像質(zhì)量”，片面地追求高像素。視頻監(jiān)控要解決的是看得到，看得清楚。清楚二字一方面是說要有更高的像素看到細(xì)節(jié)，即較高的解像度，另外一方面其實(shí)是關(guān)注圖像的質(zhì)量如色彩、照度、寬動(dòng)態(tài)等。所以，圖像質(zhì)量不僅僅取決于像素點(diǎn)，還取決于圖像處理技術(shù)(如圖像矯正、圖像處理、灰階處理、伽瑪調(diào)整、2A算法等)，以及高品質(zhì)鏡頭等。

因此，在現(xiàn)有百萬像素成熟產(chǎn)品和技術(shù)基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)百萬像素高清高畫質(zhì)將是高清化發(fā)展下的新的要求。有些廠家已經(jīng)開始關(guān)注到這一趨勢，除了推出更高像素的攝像機(jī)產(chǎn)品外，將更多的精力放在了提升圖像畫質(zhì)方面。

應(yīng)用決定趨勢。對(duì)于大多數(shù)情況下的視頻監(jiān)控應(yīng)用，并非一定要非常高的像素，比如智能分析，人臉識(shí)別，或者車牌識(shí)別等只要能夠有較高的識(shí)別準(zhǔn)確率即可，并非更高的像素就會(huì)有更好的效果。到目前為止，高像素?cái)z像機(jī)的需求量也并沒有隨著市場的增長而快速增長。所以，簡單地說，高像素?cái)z像機(jī)某種程度上并非技術(shù)問題，而是市場問題。

基于此趨勢，需要設(shè)備廠家開始投入更多的關(guān)注于圖像質(zhì)量，并提高同等像素條件下產(chǎn)品的差異化和性能，比如低照度、3D降噪處理、寬動(dòng)態(tài)等。如網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)廠家如AXIS推出的P-Iris鏡頭技術(shù)就是基于此，同方推出的網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)相對(duì)其他傳統(tǒng)廠家也在此方面有很大的提升，尤其是照度補(bǔ)償、實(shí)時(shí)寬動(dòng)態(tài)等方面做得非常細(xì)致。

短期內(nèi)基于同軸的高清無法挑戰(zhàn)IP高清

在過去的兩年里，高清領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)新的應(yīng)用技術(shù)，基于同軸的高清(HDOverCoax)，這個(gè)借鑒于高清數(shù)字廣播領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)字傳送技術(shù)，并且基于推廣此技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的聯(lián)盟組織如HD-cctv隨之建立。兩年的發(fā)展，HD-cctv并沒有快速的發(fā)展起來，并非技術(shù)的問題，主要是應(yīng)用上存在的巨大問題。HD-cctv的產(chǎn)品如HD-cctv攝像機(jī)、DVR等將不會(huì)對(duì)整體安防行業(yè)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展產(chǎn)生重大的影響，將會(huì)在局部應(yīng)用場景下對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控進(jìn)行補(bǔ)充。

在過去的一年多，除HD-CCTV系產(chǎn)品外，新的同軸高清產(chǎn)品如HD-SDI、SLOC(SecurityLinkoverCoax)等也逐漸推出市場，據(jù)統(tǒng)計(jì)，同軸高清的產(chǎn)品的銷售額并沒有更大的增長。HD-CCTV產(chǎn)品、HD-SDI產(chǎn)品以及SLOC產(chǎn)品都是期望于基于模擬視頻監(jiān)控的同軸電纜上傳輸高清數(shù)字信號(hào)。目前相對(duì)比較成熟的攝像機(jī)方案也陸續(xù)量產(chǎn)，各大廠家也都推出了類似的產(chǎn)品和解決方案。

長期來看，由于同軸高清產(chǎn)品采用和原有的模擬監(jiān)控相同的傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，因此同軸高清產(chǎn)品尤其是HD-SDI系列的產(chǎn)品包括攝像機(jī)、DVR、編解碼器、管理平臺(tái)、HD-SDI光端機(jī)等可能會(huì)在傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控向高清發(fā)展上有較大的機(jī)會(huì)和潛力。但是到目前為止，由于存儲(chǔ)、成本、傳輸距離、系統(tǒng)兼容性等諸多因素極大地限制了基于同軸的高清產(chǎn)品的快速成長。也就是說，在短期內(nèi)，同軸高清產(chǎn)品基本上不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)IP高清產(chǎn)生太大的影響。

基于同軸的高清產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展必須要解決如下三大問題：

首先，標(biāo)準(zhǔn)化的問題。隨著ONVIF和PSIA標(biāo)準(zhǔn)的日趨完善和成熟，越來越多的廠家都加入了這兩大組織，基本上解決了網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)問題。而對(duì)于目標(biāo)是替換原有模擬監(jiān)控產(chǎn)品的同軸高清產(chǎn)品，多廠家、多品牌之間的兼容性一定是必須要解決的問題。

目前，除了HDcctv聯(lián)盟組織之外，幾乎沒有一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)組織來定義HD-SDI的產(chǎn)品接口、技術(shù)發(fā)展、兼容性問題等。

其次，存儲(chǔ)成本過高的問題。HD-SDI的優(yōu)勢就是其無壓縮的高清視頻，這同時(shí)也對(duì)大容量存儲(chǔ)以及存儲(chǔ)成本提出更高的要求。目前基本上還是以硬盤存儲(chǔ)為主，而僅僅以硬盤作為主要存儲(chǔ)介質(zhì)對(duì)于1080P或者720P的無壓縮高清實(shí)時(shí)視頻顯然無法滿足的。

最后是市場的選擇問題。目前，網(wǎng)絡(luò)高清產(chǎn)品整體的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)非常成熟，無論是前端產(chǎn)品，存儲(chǔ)設(shè)備，還是管理設(shè)備行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈比較完全，整體解決方案的成本相對(duì)同軸高清有著巨大的優(yōu)勢。市場上的認(rèn)可和培育將是同軸高清產(chǎn)品需要解決的另外一大問題。

基于云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控成為未來發(fā)展的主要趨勢

最近幾年在IT領(lǐng)域發(fā)生著最大的技術(shù)革命，即云計(jì)算技術(shù)。基于云計(jì)算技術(shù)這一新的IT服務(wù)的架構(gòu)和實(shí)施，所有的IT基礎(chǔ)設(shè)施將被虛擬化，僅根據(jù)用戶的需要，通過互聯(lián)網(wǎng)提供所需要的軟件、數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)等服務(wù)，用云計(jì)算的語言就是：SaaS，軟件即服務(wù)，PaaS，平臺(tái)即服務(wù)，IaaS，架構(gòu)即服務(wù)。

云計(jì)算技術(shù)將對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控應(yīng)用帶來革命性的變革，即視頻即服務(wù)，VSaaS。這對(duì)用戶而言，將極大地減少用戶學(xué)習(xí)IT技術(shù)的巨大壓力，另外后端存儲(chǔ)等設(shè)備對(duì)于用戶將不再可見，所以避免了需要專人進(jìn)行設(shè)備維護(hù)的巨大投入。

眾所周知，實(shí)時(shí)視頻是視頻監(jiān)控的主要特征，而滿足這一特征的代價(jià)就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)的高要求。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)諸如EPON、GPON等的FTTH、FTTB光纖到戶網(wǎng)絡(luò)的快速部署，3G、4GLTE、WIFI等無線寬帶技術(shù)的應(yīng)用，以及編碼壓縮技術(shù)的優(yōu)化，帶寬問題將不再是主要問題。而云化的存儲(chǔ)解決方案將對(duì)用戶提供海量的存儲(chǔ)服務(wù)。虛擬化、負(fù)載均衡以及網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)在后端部署，將極大地解決存儲(chǔ)的問題。

目前，基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的架構(gòu)、部署、產(chǎn)品、管理、安全保障、運(yùn)營等已經(jīng)成熟，尤其是在歐美等國家正以每年20-30%的速度增長。國內(nèi)以同方云計(jì)算、華為、中興等廠家也開始在部分區(qū)域部署基于云計(jì)算架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品。目前的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的云計(jì)算架構(gòu)主要以“私有云”的方式進(jìn)行，隨著中國電信、中國移動(dòng)和聯(lián)通等在平安城市、數(shù)字城市和智慧城市的投入，視頻監(jiān)控的“公有云”也將逐步走入民用安防，如中小型企業(yè)、連鎖企業(yè)和個(gè)人用戶等。

除此之外，雖然智能化是視頻監(jiān)控的趨勢之一，智能分析一直是發(fā)展熱點(diǎn)，但從未很好的實(shí)現(xiàn)，原因就是缺乏良好計(jì)算的基礎(chǔ)，如網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或者NVR的CPU技術(shù)能力等。而基于云的視頻分析將為此提供最好的平臺(tái)和計(jì)算能力。

只有通過在云端對(duì)視頻進(jìn)行內(nèi)容分析，用戶才能夠借助巨大的虛擬計(jì)算能力來對(duì)海量信息進(jìn)行分析，如進(jìn)行人臉統(tǒng)計(jì)、計(jì)數(shù)、基于特征的快速搜索等智能功能。這種應(yīng)用也被稱之為架構(gòu)即服務(wù)IaaS(InfrastructureasaService)，這也是IaaS在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控領(lǐng)域的主要應(yīng)用。在IaaS之上，基于云計(jì)算架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控可以為用戶提供易于擴(kuò)展的海量存儲(chǔ)空間和無可限量的計(jì)算能力。

云計(jì)算提供的技術(shù)能力將實(shí)現(xiàn)用戶終端即網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的即插即用，隨需配置的需求，即VSaaS功能。根據(jù)根據(jù)用戶自己的需求配置存儲(chǔ)空間，錄像計(jì)劃以及移動(dòng)應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)了根據(jù)需要的任何地方，任何時(shí)間的隨意訪問。

顯然，網(wǎng)絡(luò)的方便性必然會(huì)對(duì)視頻數(shù)據(jù)的安全性帶來要求。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全的服務(wù)(PaaS)，云計(jì)算平臺(tái)之上的安全功能將會(huì)更加完善，尤其是可以彌補(bǔ)目前的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)監(jiān)控幾乎不設(shè)防的漏洞?？梢酝ㄟ^在網(wǎng)絡(luò)層采用IPSec或者在傳輸層采用TLS對(duì)傳輸數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)安全加密，在應(yīng)用層采用S/MIME機(jī)制的端到端加密，傳輸過程中采用RSA對(duì)對(duì)話進(jìn)行加密，而傳輸?shù)膬?nèi)容則可以采用DES、3DES、AES等算法加密。

而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以采用3DES、AES或者SM1等算法進(jìn)行加密。比如同方推出的系列安全加密攝像機(jī)則更進(jìn)一步，采用支持128位SM1，SM2，DES/3DES對(duì)稱加密算法，傳輸過程采用1024位的RSA算法，支持符合PKCSII標(biāo)準(zhǔn)PADDING方式。簽名算法支持1024位RSA算法，雜湊算法支持HASH包括SHA-1，MD5，SCH等，來保證數(shù)據(jù)安全。

軟件系統(tǒng)的友好性欲兼容性

注重用戶接口(UserInterfaces)和現(xiàn)場集成能力(FieldIntegration)視頻管理軟件或者平臺(tái)(VMS)的用戶界面將更加友好和方便，行業(yè)應(yīng)用更加集中。

對(duì)于現(xiàn)有的已經(jīng)部署的VMS廠家而言將下來將面臨兩大主要問題，一是將面臨新的應(yīng)用需求，如最新國標(biāo)SIP的支持，開放接口等;其次是逐步降低部署的難度，逐步向普通用戶進(jìn)行裁剪，以覆蓋更多的用戶。這必然要求VMS必須具有良好的可擴(kuò)展性，彈性，也對(duì)VMS廠家的技術(shù)能力提出了更高的要求。

目前VMS的主要發(fā)展方向是“開放(Openness)”，兼容性要很好。除此之外，VMS未來的發(fā)展需要解決如下的三大問題：

首先是更加友好的用戶界面。更進(jìn)簡潔和方便、美觀的用戶界面實(shí)際上已經(jīng)成為了VMS發(fā)展過程中諸多廠家越來越關(guān)注的重要方面。要使得用戶用起來方便，學(xué)習(xí)起來更容易上手并不是一件輕而易舉的事情。

其次是移動(dòng)應(yīng)用。比如對(duì)移動(dòng)終端平臺(tái)IOS，Android等的支持。移動(dòng)應(yīng)用的良好支持是滿足客戶對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控需求的必須之路。但是這不是傳統(tǒng)的安防廠家的優(yōu)勢。對(duì)于新進(jìn)入的設(shè)備制造商，尤以IT類廠家，和對(duì)移動(dòng)平臺(tái)開發(fā)有研發(fā)能力廠家不啻于一個(gè)重要的發(fā)展機(jī)會(huì)。

最后是現(xiàn)場集成。良好的集成性不僅僅體現(xiàn)在一個(gè)開放的接口，比如對(duì)三大安防系統(tǒng)：防盜報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的完美集成，此外VMS必須更有良好的現(xiàn)場集成能力。

所謂現(xiàn)場集成能力就是應(yīng)用于安防領(lǐng)域的VMS能夠有良好的接口或者通過完善的SDK，或者通過其他標(biāo)準(zhǔn)接口接入其他行業(yè)的管理平臺(tái)之中的能力。比如和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)以及各行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的集成能力。

其他技術(shù)也在隨需而變，比如超越H.264的更有效率的編碼方式，能夠提供更為有效率的編碼和壓縮，減少存儲(chǔ)空間和對(duì)帶寬的要求。比如應(yīng)用H.264高級(jí)模式，H.264SVC的開始使用，新的編碼如WebM，HEVC，以及國內(nèi)的AVS等編碼技術(shù)都將成為關(guān)注方向。

安防監(jiān)控?cái)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向，越來越明確清晰，這個(gè)變化，對(duì)用戶帶來的直接影響就是拉近了用戶端和監(jiān)控前端的距離感。結(jié)合了安防技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的“同方云安防整體產(chǎn)品和解決方案”將產(chǎn)生出更加創(chuàng)新的安防產(chǎn)品和應(yīng)用，并將領(lǐng)導(dǎo)整個(gè)安防行業(yè)的發(fā)展。