数字视频录像机(DVR)的基本分类
3. 以 RTOS 为操作接口
对于单机型或非 PC-based 的 DVR 来说, RTOS ( Real Time Operation System )是最佳的操作系统,目前市面上这种类型的供货商以韩国和日本为主。许多韩国厂商如 3R 、 Korea Computer Technologies 、 Kodicom 、 Artinix 等认为,单机型 DVR 具有高经济效益、稳定性高及与既有的安防控制器有高兼容性等特点,因此在前一阵子都陆续推出了单机型的 DVR 。对于日本厂商而言,会致力于发展单机型 DVR 主要是基于对图像清晰度的考量,目前,大多数 PC-based DVR 的图像品质都不如单机型的 DVR 。
然而,单机型 DVR 目前面临的最大挑战在于联网功能。在联网工作普及的今天,已有越来越多的用户使用网络,韩国 Digital Logic 公司的 Jonathan Kim 即表示:「当我们谈论单机型 DVR 时,经常遗漏掉网络化的远程控制部分。但 DVR 系统如果不能和网络衔接,坦白说,那就不能称为 DVR 系统」。部份西方的制造商也有相同的观点,例如美国、德国、英国以及其它北欧国家,已经将网络功能视为是数字 CCTV 产品的关键。英国 Dedicated Micros 执行总经理 Mike Fawcett 举例说明:「英国的化工、制药厂采用了具备网络功能的 DVR 设备,除了节省大量人力的开销外,更可以在任何地方监看工作人员和生产线状况,因此节省不少成本」。可联网的特性让用户可以透过 LAN/WAN 、 Internet 等网络进行远程监看。这个特性已被预测成为将来 CCTV 市场的主流。为了让产品具备联网功能,单机型 DVR 制造商陷入「价格 vs. 功能」的两难局面。韩国 Korea Computer Technology 公司总经理 Y. H. Min 指出:「为了让 DVR 具备联网功能,我们必须在单机型 DVR 中添加某些芯片。为此,我们必须增加投资金额及成本,在价格竞争日益剧烈的情况下,成本的增加对我们相当不利」。
二.压缩技术
现阶段 DVR 所采用的压缩技术以 JPEG 、 MPEG1 、 MPEG2 为主。严格说起来,这些压缩技术都未必能完全符合长时间录像的需求。
1. JPEG
JPEG 的压缩倍数为 20~80 倍,适合静态画面的压缩,分辨率没有选择的余地。以往的 JPEG 压缩技术是直接处理整个画面,所以要等到整个压缩档案传输完成才开始进行解压缩成影像画面,而这样的方式造成传输一个高解析画面时须耗时数十秒甚至数分钟。而新一代的 JPEG 是采取渐层式技术,先传输低解析的图档,然后再补送细部之资料,使画面品质改善。这种方式所需的时间虽然与原先的方式一样,但由于可以先看到画面,所以使用者会觉得这种方式较好。
2. MPEG1 及 MPEG2
而 MPEG1 、 MPEG2 在影像移动不大的情况下其压缩倍数约为 100 倍(一般 VCD 、 DVD 约为 35 倍),若从 VCD 、 DVD 的规格来看, MPEG1 的分辨率为 320 × 240 (或以下), MPEG2 则通常为 720 × 480 。 MPEG1 、 MPEG2 是传送一张张不同动作的局部画面。
3. MPEG4
至于压缩倍数为 450 倍 ( 静态图像可达 800 倍 ) ,分辨率输入可从 320 × 240 到 1280 × 1024 的 MPEG4 ,则是专为移动通信设备 ( 例如移动电话 ) 在英特网实时传输音 / 视频讯号而制定的最新 MPEG 标准。 MPEG4 和 MPEG 以往的版本相比,最大不同之处在于 MPEG4 使用「图层」 (layer) 方式,能够智能化选择影像的不同之处,在压缩下个别编辑画面,使图文件容量大幅缩减,而加速音 / 视频的传输。有人认为 MPEG4 的出现,对于 DVR 厂商而言无疑是一大福音,然而也有厂商认为, MPEG4 规格虽已定出,但实际应用于 DVR 的技术上却尚未成熟,现阶段无论以软、硬件来实现都有待突破(详情《技术篇─ MPEG4 压缩技术于 DVR 的应用》一文)。
对于哪种压缩方式较适用于 DVR 产品的看法,厂商的意见相当分歧。韩国 3R 公司的 Sung-IK Chang 具体指出:「大体来说,压缩技术采用两种方法,一种是 intraframe ,另一种是 Interframe 。 Interframe 可区分每幅影像的差异,并只传送影像不同的部分, H.263 和 MPEG 是这种格式的代表。而 Intraframe 方式则把一个动画分解成若干个固定的画面一幅一幅的传输,以 Wavelet 和 Motion JPEG 为此方式的代表。从传输效率考量, Interframe 在性能上要远远优于 Intraframe ;而且, Interframe 技术在画面变动较小情况下,能提供相当不错的画质」。然而,安全产品的用户必须考虑到图象画质的问题,在这一点上 MPEG 较 Wavelet 和 JPEG 要逊色。 Digital Logic 公司的 Jonathan Kim 就表示:「我们承认 MPEG4 在视频压缩方面比较优秀,但 MPEG 系列皆存在着图象干扰和画面扭曲失真的情况。如果用户想购买存储量大的 DVR ,他可以考虑 MPEG 压缩格式;但如果用户希望能有良好的画质,则应该考虑其它的压缩方式;至于那种方式好,则取决于客户需求」。 Eastern Info-com 公司的 Hyoksang 认为:「图象清晰度,和图象的压缩率、 CPU 以及其它相关硬件的负载是成反比的,由于 MPEG4 具有极高的压缩率,因此导致图象的不清晰,要达到安防产业对于图象要求的标准,还有很大的改进空间」。 DM 公司的执行总裁 Mike Fawcett 进一步指出:「对于静止的画面,不论用 JPEG 方式压缩还是 MPEG 方式压缩,传输的速度都是一样的。然而,如果物体是呈现运动状态,则 MPEG 格式不会立即反应传输,这是因为 MPEG 格式传输的速度较慢,或者监控中的场景容易出现干扰」。他认为, JPEG 压缩技术不论在图象画质还是在传输速度上,都更加适合安防产业。他说:「我认为 JPEG 的品质较好,较具有竞争力,也较安全」。随着 DVR 技术的不断发展、存储容量逐步扩大,用户会对画质的要求必然越来越高。英国 Visionfactory 董事长 David Beanland 表示:「尽管 JPEG 和 Wavelet 格式的图象需要占用较大的存储空间,但这种压缩技术在 DVR 产业仍然是主流。毫无疑问地, DVR 的存储容量会逐步扩展,存储容量达 200GB 以上的 DVR 最慢会在 2 、 3 年后出现于市面上。一旦容量问题得到解决,使用者便会将焦点放在图象的画质,而 MPEG 压缩技术方式将会被淘汰」。 Beanland 也同时质疑 MPEG 压缩技术录制的图象是否能作为可靠的法庭证据,目前在欧美市场还值得商榷。现任职于飞利浦公司,具有 14 年经验的 Alan Everid 则认为对于 DVR 产品而言, Wavelet 是最好的压缩方式。主要原因在于 Wavelet 移除了图象的高频成分 (high frequency components) ,仅保留单帧图象信号。这个特点,特别适用于画面变更频繁的场合,例如多画面分时显示。不过, Wavelet 虽然符合安防产业的图象要求,但在考量联网与否的因素下,读者需注意 Wavelet 并非现行的 IT 网络所普遍支持的格式,所以在联网的使用上会有所限制。
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