NVR的技術特點和應用

文/蘇會珍

NVR(Network Video Recorder)全稱為網絡視頻錄像機，主要工作模式是通過網絡接入數字攝像機的視音頻信號，通過硬盤進行音視頻錄像，其核心功能同DVR一樣仍然在于硬盤錄像，因此NVR也被稱為網絡硬盤錄像機。

NVR設備主要根據前端接入的網絡攝像機的數量來劃分為單路、4路、8路、16路、32路以及更多路數，銀行等金融行業主要以8、16路為主流產品，其它小的商店、學校的監控上比較傾向于4路的設備。

從2000年以來，DVR面世在安防行業以來，就開啟了數字視頻監控系統時代。DVR可以整合攝像機、報警輸入/輸出設備、控制鍵盤、顯示設備、鼠標、遙控器、遠程終端設備等組成一個完整的監控系統，實現對音視頻信號的圖像和語音進行長時間錄像、遠程監視、遠程控制、回放、備份的功能。

圖1 NVR監控組網圖

圖1是NVR監控組網圖，相對于DVR，NVR的使用上更加便捷，僅通過網絡接口便可以實現前段攝像機音視頻的接入。

監控組網圖主要組成部分說明如下：

攝像機：NVR 通過網絡接入網絡攝像機音視頻信號，由于不受物理接口限制，一臺NVR設備可以根據機器性能接入更多的音視頻信號。接入的一臺32路的NVR最多可以接入32個模擬攝像機。

報警輸入/輸出設備：報警輸入/輸出設備可以接入NVR設備相對應的報警輸入/輸出接口，在產生報警時，NVR設備可以及時錄像以及記錄報警信息并通過網絡或者報警輸出設備輸出，及時通知監控人員關注。

顯示輸出：硬盤錄像機接入顯示設備方式包括3種，一種是通過BNC接口輸出至普通CRT監視器，另一種是通過VGA接口輸出至具有VGA接口的其它類型顯示器，如電腦顯示器等，一般應用較多的是NVR均支持HDMI顯示高清輸出。通過顯示輸出可以直接查看設備接入的各個攝像機的實時、清晰的監視畫面。

遠程終端：可通過網絡端口將音/視頻信息傳輸至PC機，從而可在PC終端利用專門的監控軟件予以管理。在遠程PC終端可以通過IE瀏覽器或者專用的監控軟件登陸NVR設備，可以實現對NVR設備的遠程監控、遠程配置、遠程錄像調取回放。并可以對前端云臺鏡頭及預置位、自動巡航、軌跡、燈光、雨刷等進行控制，監控人員只需要坐在監控室就可以集中查看所有NVR設備連接的各個監控畫面及控制設備。

控制鍵盤：通過控制鍵盤可以遠程控制NVR設備；鼠標：鼠標通過USB接口直接接入NVR設備，操作配置NVR；遙控器：一般NVR均可以通過紅外接收窗口接收遙控器按鍵命令，對設備進行操作。

NVR性能表現

NVR的性能目前從如下幾個方面進行評測：

接入視頻圖像質量

目前NVR可支持3MP/5MP/6MP甚至4K分辨率的視頻，但接入圖像主要是分辨率為1920×1080的高清視頻，碼率一般設置在2M-10Mbps。與傳統D1相比較，其分辨率更高、畫質更清晰、畫面更細膩，色彩還原度更真實，滿足了對于視頻質量清晰度的要求。但是對于高分辨率接入的攝像機、NVR本身解碼分辨率、視頻輸出顯示器都對應調節為及1920×1080以上分辨率，接入NVR視頻圖像質量的顯示才是最佳的。對于相同分辨率，各個廠家在圖像色彩的亮度、色度、飽和度等參數上進行對比，還要考慮無噪點、馬賽克、抖動的問題。

接入的各個廠家的網絡攝像機的兼容性

NVR通過網絡接入網絡攝像機，各個廠家網絡攝像機支持協議不同，因此各個廠家網絡攝像機需要支持統一的onvif協議，NVR也需要支持標準onvif協議。NVR支持通過onvif協議或私有協議接入網絡攝像機的視頻穩定性及功能兼容性成為NVR的一個重要指標。

解碼技術

市面上主流的NVR采用的編解碼技術有JPEG、、MPEG-4、H.264、M-JPEG,而MPEG-4、H.264是國內最常見的編解碼方式；

JPEG的壓縮倍數為20～80倍，適合靜態畫面的壓縮，分辨率沒有選擇的余地。以往的JPEG壓縮技術是直接處理整個畫面，所以要等到整個壓縮檔案傳輸完成才開始進行解壓縮成影像畫面，而這樣的方式造成傳輸一個高解析畫面時須耗時數十秒甚至數分鐘。

M-JPEG源于JPEG壓縮技術，是一種簡單的幀內JPEG壓縮，壓縮圖像質量較好，在畫面變動情況下無馬賽克，但是由于這種壓縮本身技術限制，無法做到大比例壓縮，錄像時每小時約1-2GB空間，網絡傳輸時需要2M帶寬，所以無論錄像或網絡發送傳輸，都將耗費大量的硬盤容量和帶寬，不適合長時間連續錄像的需求，不大實用于視頻圖像的網絡傳輸。

MPEG是壓縮運動圖像及其伴音的視音頻編碼標準，它采用了幀間壓縮，僅存儲連續幀之間有差別的地方 ，從而達到較大的壓縮比，MPEG-4是為移動通信設備在Internet網實時傳輸視音頻信號而制定的低速率、高壓縮比的視音頻編碼標準。

H.264最大的優勢是具有很高的數據壓縮比率，在同等圖像質量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍,H.264可提供更高的壓縮效率和更好的圖像質量，滿足視頻監控市場的需要，因此目前各廠家的NVR錄像編解碼均以H.264方式為主。

錄像保存時間

監控應用上要求的錄像段保存時間一般為3個月，隨著壓縮技術的發展以及硬盤容量的不斷擴大，對于1080P分辨率的錄像段，錄像保存時間上沒有問題。以一臺8路NVR為例，8路均接入1080P，碼流為4Mbps的錄像段，每天按照12小時錄像，保存3個月錄像段需要的硬盤容量為15T，NVR上可以插入5塊3T硬盤即可滿足使用要求。目前硬盤最大容量已經可以支持到6T，主流也在4T左右。主流的NVR產品一般可以支持8-24塊硬盤，均可以滿足錄像保存時間要求。

智能視頻分析

智能視頻分析是通過自動識別和提取圖像中所含的關鍵信息，讓計算機代替人去監看視頻圖像，根據檢測的視頻圖像進行智能錄像和報警。智能視頻分析的應用性能受多種環境因素的影響，如攝像機安裝的角度、高度，環境的光照條件，場景中人員的密集程度等。需要完成安裝后需要對應用進行現場調試，針對具體的現場環境調整最佳的應用性能。當前市場上多家廠商的IPC產品均支持包括周界保護、絆線檢測、遺留物檢測、物品丟失檢測、人數統計、斗毆檢測、人員滯留、人員貼近、哨兵管控、ATM看護等智能功能，在目前的ATM自動取款機上有很廣泛的應用。NVR上也可以接入帶智能視頻分析功能的IPC后，可以接收智能報警并在NVR上顯示智能報警信息。

數據備份

NVR設備均支持數據備份的功能，可以通過USB接口將需要的錄像段從設備上截取備份出來。隨著USB3.0的發展，NVR設備上的USB備份速度也得到很大提高。可以快捷的備份用戶需要的資料。并且備份的資料可以在通用播放器上進行播放，方便用戶對錄像的查閱。

網絡功能

通過網絡連接廠家的專用監控軟件或平臺，實現同時監控多臺NVR設備的所有畫面，全部畫面能達到清晰、實時、流暢，長時間連接穩定性高。在保證性能基礎上還需要網絡功能全面，可以實現NVR基本配置，錄像段下載備份等功能，操作快捷簡單，比如在查看NVR設備時，可以通過網絡搜索顯示出設備的基本信息，確認設備后，通過點擊一個按鈕就可以實現該設備添加所有畫面的預覽。尤其對于民用的一些應用上，對于一鍵配置、自動打開預覽畫面，可以簡化用戶的操作。

手機監控

隨著3G網絡發展及手機應用軟件的普及，目前監控也在手機業務上轉移。在手機上通過專用的監控軟件，對于公司和商店的業主外出期間，可以隨時隨地查看公司和商鋪運作情況，提供公司和商鋪24 小時的晝夜監視和布控，按用戶要求對異常情況即時錄像，供分析破案參考。醫院和幼兒園，可以使用本系統讓用戶隨時了解父母和幼兒情況。其他特殊場所：城市交通狀況的監管；以及一些不適合看管人員長久坐班但又需要看管的場所如機房、倉庫、藥庫等等。

DVR與NVR的區別

目前隨著網絡高清攝像機的發展，網絡硬盤錄像（NVR）也在逐漸取代DVR成為最新一代的網絡監控設備。對于NVR和DVR的主要區別如下：

接入攝像機方式

DVR是通過BNC物理接口及物理線纜接入模擬攝像機的信號。而NVR僅需要一根網線通過網絡鏈接接入網絡攝像機，物理布線上會更加簡單。

分辨率

DVR支持的分辨率為D1或者WD1，清晰度一般在400線，而NVR可以支持高清分辨率720P（1280×720）及1080P（1920×1080）的攝像機的接入，甚至目前更高的500W、4K分辨率的接入，清晰度可達到1000線，接入后進行解碼顯示及編碼存儲，視頻監控畫面表現更加清晰，同樣也需要較高的網絡帶寬，對于圖像的壓縮控制及硬盤存儲也會有較高要求。

NVR新技術應用

針對當前NVR高清監控帶來的網絡帶寬不足和硬盤存儲空間不足的問題，藍色星際在技術和產品形態上都有創新：

藍色星際推出了高清轉碼雙碼流回放技術，即在NVR上接入高清1080P的4M的碼率，高清預覽及存儲錄像，遠程客戶端在調閱視頻時，在高速帶寬情況下，可以選擇高清的視頻預覽及回放。如果帶寬不足，無法調閱高清視頻，那么在遠程預覽時，可以選擇低分辨率標清D1的預覽，遠程回放的時候同樣也可以根據網絡情況選擇標清D1/CIF低碼率，將已經錄制好的高清視頻流轉換為標清低碼率視頻流進行網絡傳輸，解決高清錄像遠程窄帶調閱的問題，破局高清化應用難題。

推出16/24盤位的NVR存儲設備，可支持前板插拔硬盤，安裝方便，設備形態如下：單塊硬盤容量均可支持到6T，16/24塊硬盤可分組對前端視頻圖像錄制，硬盤解決高清存儲硬盤空間不足的問題。為提高大盤位設備上硬盤讀寫速度及硬盤損壞的冗余及容錯性能，藍色星際還增加了磁盤陣列RAID功能，將多個硬盤配置在一個陣列中同時存儲和讀取數據來提高硬盤的吞吐量，當單個硬盤損壞時，可以通過新加入的熱備盤自動進行數據的重構，保證錄像數據不丟失，提供系統運行的穩定性。

NVR未來發展

在很多金融行業，由于線路已經鋪設完成，并且可以穩定運行使用，因為并不著急額外花成本去更換為NVR設備。對于新的對于監控質量要求較高的場所，投入一些高清的網絡硬盤錄像機是一個明智的選擇。因此，在DVR和NVR的結合上有混合式硬盤錄像機HDVR的應用，同一臺設備既可以接入模擬攝像機，保持原有鏈路的使用，也可以新接入網路攝像機，適應新的高清網路監控的需求。各個廠家在對于HDVR的使用上也保持靈活性，一般的HDVR也可以擴展為一臺高路數的網絡硬盤錄像機使用。

隨著網絡高清和數字化的發展，NVR的應用會越來越廣，NVR與前端接入的網絡攝像機兼容性和穩定性上不斷提高。配合現場高熱度的云視頻，可以實現在云上查看高清或者標清監控視頻。H.265發展后可以大大降低高清視頻流的帶寬，對于4K甚至8K高清流的存儲和傳輸都有很大提高。為了配合高清存儲，NVR 也不斷在推出高路數16盤、24盤的型號，支持磁盤陣列功能，提高硬盤存儲的效率和安全性。