淺談高清網絡數字矩陣的應用發展趨勢

文/魏加鮮

淺談高清網絡數字矩陣的應用發展趨勢

文/魏加鮮

高清網絡數字矩陣顧名思義就是百萬像素高清網絡視頻（720P視頻或1080P視頻）輸入，DVI或HDMI數字高清接口輸出的一款高清網絡視頻解碼產品。其輸出接口分辨率達到1920×1080，輸出畫質達到1280×720以上分辨率，前端能兼容多品牌高清網絡攝像機，具有超強的萬能解碼能力。

高清數字矩陣是高清網絡監控系統中最核心部分，處于監控電視墻系統的咽喉地帶，前端高清網絡信號的輸入以及后端高清視頻的輸出，都需經過高清數字矩陣來完成。許多人在一談到高清網絡數字矩陣，就認為是新興的、高端的、復雜的、昂貴的產品，只有政府監控項目才有可能用到，很難推廣應用到一般的監控項目中。然而并不是這樣，隨著DSP芯片技術的發展，一套高清網絡監控系統解決方案往往整體造價會低于傳統的模擬監控系統解決方案。下面就來分析一下如何使高清網絡數字矩陣應用到普通監控系統項目中。

要做好一個真正的高清網絡監控項目，必須得考慮網絡帶寬、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絡監控以來，這些影響高清監控發展的問題已經得到了不同程度地解決。

帶寬影響高清網絡監控的推廣

要實現高清監控，就要從整個監控系統上考慮高清，而傳輸無疑是一個重要的因素。從技術標準上來講，720P的分辨率是目前普通標清CIF的9倍左右、D1的2.5倍左右，1080P的分辨率則是目前標清CIF的20倍、D1的5倍左右，前端采用高清攝像機會帶來龐大的數據流，而系統能否實現高清，首先面臨的則是傳輸系統能否接納如此龐大的高清數據流。

目前IP高清監控的傳輸都是采用網絡的方式，由于網絡的異構性，高清視頻支持寬帶ADSL/VPN/Wireless/LAN/3G/光纖等異構網絡輸入信號，使得高清視頻傳輸具有多樣性。

網絡傳輸方面目前超6類網線真正達到千兆傳輸速率，萬兆交換機的面世也在根本上解決了局域網組網的問題。

工信部提出了寬帶普及提速的目標，而且制定了八項行動計劃，包括城市光纖到樓入戶計劃、農村寬帶入鄉進村計劃、寬帶使用體驗提升計劃、中小企業寬帶應用提升計劃等等。按照我國《通信業"十二五"規劃》，到"十二五"末期，要實現寬帶接入用戶超過2.5億戶，接入帶寬能力城市家庭平均達到20M以上，農村家庭平均達到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，三大運營商也都立下了寬帶提速的"軍令狀"，提出了2012年的發展目標, 對寬帶進行免費提速，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。這對于現有高清網絡監控項目都是利好消息,我們拭目以待。

高清視頻存儲挑戰

高清就意味著高碼率高分辨率，這不僅是對監控硬盤具有更大的考驗，還對于整個存儲系統的容量、性能、成本都是不小的挑戰。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，約為標清視頻的4-8倍。所以高清監控項目需要海量的存儲空間。

隨著IP-SAN存儲服務器、網絡智能存儲服務器（NVR）的發展，解決高清監控存儲問題迎刃而解。 單機最大都能做到24個熱插拔3T硬盤位，可同時擴展3個硬盤柜。

最近幾年，存儲硬盤技術一直在快速的進步。從最初的160G，快速的跳過 250G、320G、500G,然后進化到1T、2T,及目前最高的3T硬盤。這樣的技術進步直接影響到普通PC市場的變化，伴隨著硬盤技術的不斷進步，硬盤的成本也會不斷降低，而單塊硬盤容量增大，使網絡存儲服務器用量減少，這就大大降低了網絡高清監控的海量存儲成本，有利于網絡高清監控項目的應用推廣。

高清視頻解碼顯示問題

相對于標清視頻，高清視頻的信息量大為豐富，相對應的解碼顯示性能要求也大大提高。如目前主流的PC機可以輕松實現32路D1標清視頻的解碼顯示，但只能勉強解碼顯示4路1080P高清視頻。對于大型視頻監控平臺，若全部使用高清網絡視頻，對服務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，解碼器只能對應解碼同一品牌的前端網絡設備上墻，導致產品選型范圍比較窄；其次高清解碼器技術相對欠缺，除了行業主流的一些高清網絡攝像機品牌有對應的自己品牌的解碼器，市面上許多做百萬高清網絡攝像機的廠家并沒有對應的高清硬件解碼器；即使一些行業主流的品牌有自己配套的硬件解碼器，其解碼能力也是遠遠不能滿足市場對高清解碼能力的需求。

華賢迅高清數字矩陣能很好的解決這一問題，采用X86結構服務器，配置Intel Xeon 64位處理器，Intel芯片服務器主板，內存4G DDR3 1333MHz 帶ECC校驗，雙網絡接口：Ethernet 10/100/1000Mbps。能同時解碼32路720P畫質3M碼流每秒25幀/16路1080P畫質6M碼流每秒25幀/54路D1畫質2M碼流每秒25幀/128路CIF畫質512K碼流每秒25幀，能滿足用戶對解碼能力的需求。

隨著Intel發布新一代架構CPU，其運算能力會大幅度提高，相對應高清數字矩陣解碼能力也會得到進一步提升。

高清監控步入低成本時代

有人做過市場調查，在問到“哪些因素是高清視頻應用與普及的阻力”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控的主因。

目前，高清網絡攝像機輸出標準各異，通常不同廠家輸出格式會不同，這就不得不考慮前端產品與后端設備的匹配兼容問題。高清監控設備廠家在投入大量的資金和人力去研發高清編碼設備的同時，需要花更大的人力物力去研發后端高清解碼設備，這就導致整個高清監控系統造價較高。而目前市面上，往往是硬件高清解碼器設備的發展速度遠遠不及前端高清網絡攝像機的發展速度，出現了一些廠家只有高清網絡攝像機而沒有相對應的高清解碼器設備，只能用簡單的客戶端軟件裝到PC機里再輸出上電視墻，操作麻煩，導致高清監控系統出現“頭重腳輕”的現象；有些廠家雖然有硬件解碼器設備，但解碼能力相對較弱，成本較高，遠遠滿足不了市場對高清解碼能力的需求。

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

綜上所述，隨著國家光纖網絡的普及、數字矩陣性能的提升、存儲成本的降低，終將迎來數字高清網絡監控的發展高峰。

作者單位：深圳市華賢迅科技有限公司