文/魏加鮮

淺談高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣的應(yīng)用發(fā)展趨勢

文/魏加鮮

高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣顧名思義就是百萬像素高清網(wǎng)絡(luò)視頻（720P視頻或1080P視頻）輸入，DVI或HDMI數(shù)字高清接口輸出的一款高清網(wǎng)絡(luò)視頻解碼產(chǎn)品。其輸出接口分辨率達(dá)到1920×1080，輸出畫質(zhì)達(dá)到1280×720以上分辨率，前端能兼容多品牌高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，具有超強(qiáng)的萬能解碼能力。

高清數(shù)字矩陣是高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中最核心部分，處于監(jiān)控電視墻系統(tǒng)的咽喉地帶，前端高清網(wǎng)絡(luò)信號的輸入以及后端高清視頻的輸出，都需經(jīng)過高清數(shù)字矩陣來完成。許多人在一談到高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣，就認(rèn)為是新興的、高端的、復(fù)雜的、昂貴的產(chǎn)品，只有政府監(jiān)控項目才有可能用到，很難推廣應(yīng)用到一般的監(jiān)控項目中。然而并不是這樣，隨著DSP芯片技術(shù)的發(fā)展，一套高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案往往整體造價會低于傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。下面就來分析一下如何使高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣應(yīng)用到普通監(jiān)控系統(tǒng)項目中。

要做好一個真正的高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控項目，必須得考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬、中心視頻存儲、視頻解碼上電視墻顯示及總體造價成本的問題。近幾年普及推廣高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控以來，這些影響高清監(jiān)控發(fā)展的問題已經(jīng)得到了不同程度地解決。

帶寬影響高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的推廣

要實現(xiàn)高清監(jiān)控，就要從整個監(jiān)控系統(tǒng)上考慮高清，而傳輸無疑是一個重要的因素。從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上來講，720P的分辨率是目前普通標(biāo)清CIF的9倍左右、D1的2.5倍左右，1080P的分辨率則是目前標(biāo)清CIF的20倍、D1的5倍左右，前端采用高清攝像機(jī)會帶來龐大的數(shù)據(jù)流，而系統(tǒng)能否實現(xiàn)高清，首先面臨的則是傳輸系統(tǒng)能否接納如此龐大的高清數(shù)據(jù)流。

目前IP高清監(jiān)控的傳輸都是采用網(wǎng)絡(luò)的方式，由于網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，高清視頻支持寬帶ADSL/VPN/Wireless/LAN/3G/光纖等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)輸入信號，使得高清視頻傳輸具有多樣性。

網(wǎng)絡(luò)傳輸方面目前超6類網(wǎng)線真正達(dá)到千兆傳輸速率，萬兆交換機(jī)的面世也在根本上解決了局域網(wǎng)組網(wǎng)的問題。

工信部提出了寬帶普及提速的目標(biāo)，而且制定了八項行動計劃，包括城市光纖到樓入戶計劃、農(nóng)村寬帶入鄉(xiāng)進(jìn)村計劃、寬帶使用體驗提升計劃、中小企業(yè)寬帶應(yīng)用提升計劃等等。按照我國《通信業(yè)"十二五"規(guī)劃》，到"十二五"末期，要實現(xiàn)寬帶接入用戶超過2.5億戶，接入帶寬能力城市家庭平均達(dá)到20M以上，農(nóng)村家庭平均達(dá)到4M以上。在寬帶普及提速工程動員部署會上，為了"十二五"這個目標(biāo)，三大運營商也都立下了寬帶提速的"軍令狀"，提出了2012年的發(fā)展目標(biāo), 對寬帶進(jìn)行免費提速，原512K用戶升速為1M，1M用戶升速為2M，2M用戶升速為10M，4M/8M用戶升速為20M。這對于現(xiàn)有高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控項目都是利好消息,我們拭目以待。

高清視頻存儲挑戰(zhàn)

高清就意味著高碼率高分辨率，這不僅是對監(jiān)控硬盤具有更大的考驗，還對于整個存儲系統(tǒng)的容量、性能、成本都是不小的挑戰(zhàn)。以1920×1080@30幀視頻為例，利用H264的編碼算法，為保證清晰度，碼流需保持在6Mbps以上，約為標(biāo)清視頻的4-8倍。所以高清監(jiān)控項目需要海量的存儲空間。

隨著IP-SAN存儲服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)智能存儲服務(wù)器（NVR）的發(fā)展，解決高清監(jiān)控存儲問題迎刃而解。 單機(jī)最大都能做到24個熱插拔3T硬盤位，可同時擴(kuò)展3個硬盤柜。

最近幾年，存儲硬盤技術(shù)一直在快速的進(jìn)步。從最初的160G，快速的跳過 250G、320G、500G,然后進(jìn)化到1T、2T,及目前最高的3T硬盤。這樣的技術(shù)進(jìn)步直接影響到普通PC市場的變化，伴隨著硬盤技術(shù)的不斷進(jìn)步，硬盤的成本也會不斷降低，而單塊硬盤容量增大，使網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器用量減少，這就大大降低了網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控的海量存儲成本，有利于網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控項目的應(yīng)用推廣。

高清視頻解碼顯示問題

相對于標(biāo)清視頻，高清視頻的信息量大為豐富，相對應(yīng)的解碼顯示性能要求也大大提高。如目前主流的PC機(jī)可以輕松實現(xiàn)32路D1標(biāo)清視頻的解碼顯示，但只能勉強(qiáng)解碼顯示4路1080P高清視頻。對于大型視頻監(jiān)控平臺，若全部使用高清網(wǎng)絡(luò)視頻，對服務(wù)器解碼壓力會非常大。如采用高清硬件解碼器來解碼上墻，首先是品牌匹配問題，解碼器只能對應(yīng)解碼同一品牌的前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上墻，導(dǎo)致產(chǎn)品選型范圍比較窄；其次高清解碼器技術(shù)相對欠缺，除了行業(yè)主流的一些高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)品牌有對應(yīng)的自己品牌的解碼器，市面上許多做百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的廠家并沒有對應(yīng)的高清硬件解碼器；即使一些行業(yè)主流的品牌有自己配套的硬件解碼器，其解碼能力也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場對高清解碼能力的需求。

華賢迅高清數(shù)字矩陣能很好的解決這一問題，采用X86結(jié)構(gòu)服務(wù)器，配置Intel Xeon 64位處理器，Intel芯片服務(wù)器主板，內(nèi)存4G DDR3 1333MHz 帶ECC校驗，雙網(wǎng)絡(luò)接口：Ethernet 10/100/1000Mbps。能同時解碼32路720P畫質(zhì)3M碼流每秒25幀/16路1080P畫質(zhì)6M碼流每秒25幀/54路D1畫質(zhì)2M碼流每秒25幀/128路CIF畫質(zhì)512K碼流每秒25幀，能滿足用戶對解碼能力的需求。

隨著Intel發(fā)布新一代架構(gòu)CPU，其運算能力會大幅度提高，相對應(yīng)高清數(shù)字矩陣解碼能力也會得到進(jìn)一步提升。

高清監(jiān)控步入低成本時代

有人做過市場調(diào)查，在問到“哪些因素是高清視頻應(yīng)用與普及的阻力”時，答案中比重最高的一個就是“造價太高”。這項調(diào)查顯示，有80%以上的受訪者表示價格依然是讓他們放棄高清監(jiān)控的主因。

目前，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)輸出標(biāo)準(zhǔn)各異，通常不同廠家輸出格式會不同，這就不得不考慮前端產(chǎn)品與后端設(shè)備的匹配兼容問題。高清監(jiān)控設(shè)備廠家在投入大量的資金和人力去研發(fā)高清編碼設(shè)備的同時，需要花更大的人力物力去研發(fā)后端高清解碼設(shè)備，這就導(dǎo)致整個高清監(jiān)控系統(tǒng)造價較高。而目前市面上，往往是硬件高清解碼器設(shè)備的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及前端高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展速度，出現(xiàn)了一些廠家只有高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)而沒有相對應(yīng)的高清解碼器設(shè)備，只能用簡單的客戶端軟件裝到PC機(jī)里再輸出上電視墻，操作麻煩，導(dǎo)致高清監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)“頭重腳輕”的現(xiàn)象；有些廠家雖然有硬件解碼器設(shè)備，但解碼能力相對較弱，成本較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場對高清解碼能力的需求。

高清數(shù)字矩陣的推廣為各個廠商解決了后端解碼上墻的煩惱，高清數(shù)字矩陣能兼容多廠家網(wǎng)絡(luò)編碼設(shè)備，多廠家視頻混合上電視墻，并且具有超強(qiáng)的解碼能力，但是相對高昂的高清硬件解碼成本，數(shù)字矩陣解碼成本卻大大降低。

綜上所述，隨著國家光纖網(wǎng)絡(luò)的普及、數(shù)字矩陣性能的提升、存儲成本的降低，終將迎來數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的發(fā)展高峰。

作者單位：深圳市華賢迅科技有限公司