剖析：智能手機(jī)視頻監(jiān)控低碼率的必要性

智能手機(jī)監(jiān)控（以下簡(jiǎn)稱手機(jī)監(jiān)控）相對(duì)于傳統(tǒng)監(jiān)控最大的特點(diǎn)就是“AnyTime、AnyWhere、AnyDevice”(任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何設(shè)備)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)監(jiān)控的三大要數(shù)是智能手機(jī)、攝像機(jī)和3G網(wǎng)絡(luò)。攝像機(jī)和智能手機(jī)是手機(jī)監(jiān)控的前后端，攝像機(jī)通過(guò)有線或者3G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接，智能手機(jī)通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接，從而形成攝像機(jī)和智能手機(jī)的視頻信號(hào)通道連接，下面分別探討這三大要素目前的狀況以及在手機(jī)監(jiān)控中實(shí)現(xiàn)高清視頻的可能性。

智能手機(jī)和3G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

2013年7月，工信部發(fā)布了《2013年上半年電信業(yè)統(tǒng)計(jì)分析》，文中指出：“3G移動(dòng)電話用戶凈增8606.6萬(wàn)戶，超過(guò)去年全年凈增量80%，總數(shù)達(dá)3.19億戶”，從這些數(shù)字可以看出3G用戶數(shù)量發(fā)展迅猛。如此龐大的基數(shù)，為通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)部署的手機(jī)監(jiān)控應(yīng)用提供了廣泛的用戶基礎(chǔ)；同時(shí)，以ios和android操作系統(tǒng)為代表的智能手機(jī)和平板電腦也迅速普及，主流智能手機(jī)的屏幕分辨率也發(fā)展到了如今的1280×720，甚至出現(xiàn)了1920×1080這樣的全高清分辨率，這使得智能手機(jī)完全可以支持高清分辨率的視頻應(yīng)用；使用這些便攜智能終端，加上3G網(wǎng)絡(luò)的支撐，用戶可以隨時(shí)隨地地觀看來(lái)自任何地點(diǎn)攝像機(jī)的監(jiān)控視頻，這種的便捷性會(huì)大大促進(jìn)手機(jī)監(jiān)控應(yīng)用的發(fā)展。

在基于IP網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)作為視頻信息的采集者直接決定了監(jiān)控系統(tǒng)中視頻信息量。目前， 高清攝像機(jī)已經(jīng)被普遍應(yīng)用在監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)于攝像機(jī)來(lái)講，更高的分辨率，就可以提供了更多的細(xì)節(jié)特征或者更大的視野范圍，這些對(duì)于監(jiān)控應(yīng)用無(wú)疑是有利的。

從安防監(jiān)控?cái)z像機(jī)的發(fā)展來(lái)看，主流分辨率經(jīng)歷了CIF、D1到現(xiàn)在的百萬(wàn)像素、二百萬(wàn)像素甚至五百萬(wàn)像素，這樣的一個(gè)發(fā)展過(guò)程充分體現(xiàn)了監(jiān)控應(yīng)用對(duì)高分辨率的不斷追求。以前制約手機(jī)監(jiān)控應(yīng)用中使用高清分辯率的主要技術(shù)障礙就是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬不足和手機(jī)屏幕分辨率過(guò)低，而隨著智能手機(jī)和3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，智能手機(jī)已經(jīng)完全能勝任高清視頻的顯示，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬也比2G時(shí)代有了很大的提高，手機(jī)監(jiān)控的高清應(yīng)用將破繭而出。

低碼率視頻的必要性

前面提到3G的帶寬比2G有了很大的提高，那么目前在傳統(tǒng)監(jiān)控中應(yīng)用的高清攝像機(jī)是否可以直接用在手機(jī)監(jiān)控中的高清應(yīng)用呢？首先我們看看3G的實(shí)用帶寬是多少？國(guó)內(nèi)的三個(gè)3G網(wǎng)絡(luò)分別是聯(lián)通的W-CDMA、電信的CDMA2000和移動(dòng)的TD-CDMA，理論上傳速率從0.384Mb/s到5.76Mb/s，理論下載速率從2.8Mb/s到14.4Mb/s。但這三個(gè)網(wǎng)絡(luò)均是采用共享模式，每個(gè)基站提供的帶寬都是有限的，同一時(shí)間服務(wù)的用戶數(shù)量越多，每個(gè)用戶所獲得的平均網(wǎng)速就會(huì)越慢，所以實(shí)際應(yīng)用中的速率會(huì)遠(yuǎn)低于理論值。在市區(qū)住宅實(shí)測(cè)TD-SCDMA的下載速度大約為430 Kbps，CDMA2000的下載速度大約為720Kbps，W-CDMA的下載速度大約為1120 Kbps。

另外，根據(jù)2012年10月份，UMNet移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)估平臺(tái)發(fā)布的《全國(guó)3G用戶體驗(yàn)速率數(shù)據(jù)報(bào)告》顯示，“2012年10月份我國(guó)平均3G感知速率為52.51KB/S(420kbps)”，從這些數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)際的3G網(wǎng)絡(luò)速率與理論值有較大的出入，比較容易得到的帶寬大概是512kbps。其次我們?cè)倏纯磦鹘y(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用中的高清攝像機(jī)需要的帶寬是多少？

720P的高清視頻碼率大約是2Mbps，1080P的高清視頻碼率大約是4Mbps，很明顯即使是720P高清視頻所需要的帶寬也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3G所能提供的帶寬，所以傳統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用中的高清攝像機(jī)不能在手機(jī)監(jiān)控中得到高清效果，只有降低高清攝像機(jī)的編碼碼率，才可能在3G網(wǎng)絡(luò)中使用高清視頻。低碼率不僅意味著相同傳輸帶寬條件下可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，還更有利于對(duì)抗傳輸網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)帶寬抖動(dòng)。

從另一個(gè)方面來(lái)看，通信費(fèi)用也是一個(gè)制約手機(jī)監(jiān)控應(yīng)用普及的重要因素。國(guó)內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)際使用費(fèi)用不菲，以中國(guó)電信天翼3G資費(fèi)為例，189元的套餐包含了1GB的流量，超出部分按0.0003元/KB計(jì)算，如果視頻碼率為512kbps，每個(gè)月只能看1024×1024×8/512=16384秒=273分鐘=4.55小時(shí)，平均每天只能看9.1分鐘。在這種情況下，實(shí)現(xiàn)低碼率的視頻數(shù)據(jù)傳輸，可以大大降低通信費(fèi)用，這對(duì)那些小型企業(yè)和家庭用戶更加有利，他們對(duì)通信費(fèi)用更加敏感，而這些用戶在數(shù)量上占據(jù)了更大的比重。降低通信費(fèi)用，意味著降低了手機(jī)監(jiān)控的應(yīng)用門(mén)檻，從這個(gè)意義上講，實(shí)現(xiàn)低碼率攝像機(jī)，有利于促進(jìn)手機(jī)監(jiān)控應(yīng)用的普及和發(fā)展。

手機(jī)監(jiān)控應(yīng)用中的存儲(chǔ)位置，可以位于攝像機(jī)的本地存儲(chǔ)設(shè)備(通常是SD卡)，或者客戶端(例如智能手機(jī))的本地存儲(chǔ)，也可能位于網(wǎng)絡(luò)中(云存儲(chǔ))，無(wú)論哪一種方式，用戶都會(huì)傾向于更小的存儲(chǔ)空間占用。低碼率的視頻編碼文件，無(wú)疑更適合存儲(chǔ)要求。

通過(guò)以上的分析，低碼率和高清對(duì)于基于3G網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)監(jiān)控應(yīng)用都是需要的。針對(duì)智能手機(jī)的主流分辨率，1280×720×25fps是一個(gè)比較適中的攝像機(jī)視頻輸出指標(biāo)；在此基礎(chǔ)上，只要能把碼率限制在512kbps以下，就能基本滿足通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)部署手機(jī)高清監(jiān)控應(yīng)用的需求，而且目前最普及的ADSL和家庭光纖上傳帶寬就是512kbps，高清攝像機(jī)的碼率控制在512kbps以下將可以大大擴(kuò)展手機(jī)監(jiān)控的應(yīng)用范圍。