如何選擇適用的DVR
目前市場上出現的 DVR 品牌及種類可說是五花八門、琳瑯滿目,標榜錄像速度快、儲存容量大、壓縮比大、圖像清晰度高的產品比比皆是,面對令人眼花撩亂的功能,我們應該如何辨其優劣、如何選擇適合自己的產品呢?
要區分數字錄像機( DVR )的優劣,可以從錄像速率、儲存容量、畫面清晰度、操作使用方式等重要性能來做判斷。但在這幾點的比較上,市場上卻存在許多誤解。很多用戶一味地追求速率快、容量大、清晰度高,卻不知實際上這三項指標是互相制約的,不可能要求三種都達到最好;而操作使用是否簡便,也常被大多數工程公司的設備選用人員忽略,直到安裝過程中才發現,徒然浪費了許多時間。
區分DVR優劣的指標
1. 錄像速度
對錄像速率而言,其實所有的 DVR 在實時狀態下都是 30 畫面 / 秒或 60 圖場 / 秒( NTSC 格式),凡是超過此指標的廣告宣傳都是不切實際的。如果同時記錄 16 路圖像,每路的速率只有每秒 30/16 張或每秒 60/16 圖場,多路錄像時,某些 DVR 采用先進的影像位移檢測的方式大幅度提高錄像速率,活動圖像的記錄速度實際上幾乎達到實時,比沒有影像位移檢測功能的錄像機快出許多倍。但要注意影像位移檢測錄像是指全畫面壓縮記錄有影像位移的攝影機全畫面,而不是只壓縮記錄每路攝影機圖像中有影像位移活動的部分,后者雖也可以提升錄像速率,但在歐美的法律中,這種圖像將不能作為呈堂證供。
2. 儲存容量及備份
錄像容量也是越大越好,但最重要的是要有接口連接外部數字儲存設備,進行圖象數據的備份,只有經常進行備份,才能保證有價值的圖象能夠被安全地保存下來,并方便進行傳輸。把幾個月的圖像都存在機器內置硬盤上是很不明智的,一旦機器損毀,所有資料都將完全丟失。
3. 圖像清晰度
圖像清晰度的高低直接反映了 DVR 的品質,但是從技術原理上來說,清晰度越高,占用的儲存容量就越大,所以讓用戶根據實際情況去調節清晰度的高低,才是最好的設計,這一點幾乎各廠牌的產品都已經做到了。
4. 操作簡便與否
操作使用是否簡便最終決定產品在實際應用中的適應性,越來越多的用戶希望自己使用的設備最好按一個鍵就能完成所有功能,很多廠家忽略了用戶使用電器設備的整體質素,把產品設計得功能繁多,操作過于復雜,結果難以得到推廣。為了改善這個缺失,現今很多廠家在不斷地改進自己的產品,例如采用人性化的鍵盤,簡化日常的操作使用,或者增加計算機網絡接口功能,及順應網絡發展潮流等,以擴大在國際市場的占有率。
選擇最適合您的 DVR
用戶在選用 DVR 的時候,應該避免陷入上述的一些誤解,而忽略了產品真正的優缺點;且應根據自己工程實際應用的需要選擇最適合的產品,不盲目追求各種高技術指標,畢竟不是功能愈多、技術性便愈高,就都適合每一使用者。以下提出三個選擇觀點,供各位工程商和最終使用者做參考。
1. 性能滿足項目要求
選擇 DVR 時,首先應確定設備要用在哪里?是保安監控項目(如樓宇、機場、博物館等),還是對錄像速度要求較高的銀行柜員項目? 用于保安監控項目的產品,其特點是功能齊全、具有良好的網絡傳輸功能、錄像速度較慢,但透過與傳感器、移動偵測的聯動,也能使錄像資源分配到最需要的地方。而用于銀行柜員監控項目中的產品,其特點是錄像速度高,每路均可達到 20 幀以上,要具備實時錄像、多路視音頻及音像同步的功能,但因在圖像處理的工作量非常大,故其網絡等其它功能相對較弱。在不同類型的監控項目中應使用不同類型的 DVR ,以免造成成本的浪費及運行效果不彰。舉例來說,在銀行柜員項目中若不當規劃了適用于保安監控項目的設備,其錄像速度將無法滿足用戶的需求。而由于銀行柜員項目對計算機的配置和硬盤容量要求較高,因此成本也相對提升。換個方式說,如果在規劃保安監控項目時采用適用于銀行柜員項目的產品,則成本上會有所浪費,且保安監控項目往往有傳輸和分控的要求,而這正是銀行柜員項目系統的弱項。同時,有必要提醒大家的是, DVR 是「一機多能」的設備,而不是「一機全能」的設備。常會有用戶希望一臺設備能解決全部的問題,但事實上,目前計算機軟硬件技術水平基本上仍無法完全滿足用戶的要求。因為計算機的總線傳輸速度、 CPU 處理速度和硬盤的刻錄速度是有限制的,除非使用超級計算機,否則無法同時傳輸、處理和刻錄那么多的資料,然而如此一來,所花費的價格相當高,用戶是無法接受的。
2. 經過穩定性驗證
若 DVR 的穩定性不夠,在重要時刻未能錄下影像,將會導致許多嚴重的問題。而 DVR 的穩定主要可從硬件結構及軟件程序兩方面來考量。鑒于目前市面上 DVR 的種類以 PC-based 為多,因此以下僅就 PC-based 的機種舉例說明:
1. 硬件結構:
DVR 均為多路輸入,硬件可采用多卡或單卡方式。有時為了提高產品性能,如增加錄像速度,會采用多卡方式,但如此一來很容易造成硬件間的沖突,像前述的銀行柜員項目設備就常會有這樣的問題。一般來說,使用的采集卡越少越好,因單卡方式集成度高,穩定性也優于多卡方式。 此外,設備的散熱問題也是需要考量的因素。
2. 軟件程序:
軟件程序編寫得好壞必須透過長時間的運行和操作來驗證才能得知,尤其應特別注意硬盤的循環使用是否穩定的問題。 DVR 的關鍵優點之一是無須不斷更換存儲介質,它會不斷刷新硬盤,將過期資料清除,而將最新資料保存下來,然而,有些 DVR 在進行這項處理時卻常發生問題,而這往往是工程商和用戶最容易忽略的。因此,選擇已廣泛投入使用、且用戶反映良好的產品可能是最簡捷的辦法。
3. 追加硬盤的可行性及追加成本
一般來說, DVR 的自帶硬盤其容量是不敷使用的。例如,用于銀行柜員監控的 DVR 要求要保存 30 天的圖象,錄像長度至少 200 小時,如果使用八路實時 DVR ,即使將每幀圖象數據量壓縮至 2K ,需要的硬盤容量也至少為 300GB ,而且將圖象數據量壓縮至 2K ,圖象質量是否可接受還很難說。因此是否能追加硬盤以擴大儲存容量,就成了很重要的問題。此外,由于硬盤成本目前仍高,因此后續須追加的成本是否能堪負荷也須一并考量進去。
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結 論
綜上所述,工程公司和用戶在選擇 DVR 時,要充分考慮設備性能是否正好滿足需要,不能強求所有的功能都很強大;對設備的穩定性要進行多方面考察,避免在使用時出現問題;且為保證圖象保存時間達到要求,應事先考慮追加硬盤的可行性和方便性,以及追加成本;最后,要知道計算機軟硬件技術發展水平對硬盤錄象機性能的限制,才能清楚且正確地判斷產品的功能是否被夸大,此外基于「眼見為實」的道理,建議買主要多看產品在圖象、傳輸上的表現,才能在眾多產品中選擇出最適合自己的產品。
謬誤看法 1 : Windows* 作系統不穩定,影響硬盤錄像機的穩定性
系統的穩定性取決于兩方面:硬件和軟件,軟件有 * 作系統和錄像軟件兩部分,不管是 Windows98 , Windows NT , Windows2000 ,還是 Windows XP ,都是全世界通用的非常優秀的軟件,而作為硬盤錄像機僅僅使用了 * 作系統的很小部分功能,沒有理由懷疑任何一種 * 作系統的穩定性。
可是在使用過程中出現工作不穩定、死機等問題是什么原因引起的?可以說百分之百是硬件配置不合理或錄像軟件(應用軟件)編程不規范而導致死機。
謬誤看法2:一機多卡導致硬件沖突,影響系統穩定性。
此問題往往是使用技術不成熟的視頻壓縮卡或盜版卡引起的,另一個原因就是硬件系統設置有問題。一機多卡是廣泛應用工業標準,毫無理由懷疑其穩定性。
謬誤看法3:硬盤錄像機總會“死機”
新一代數字硬盤錄像機一般都有軟件或硬件看門狗保護系統,當發生硬件故障時,它會發出報警提示;當發生軟件故障時,它會自動重啟、自動恢復。所以,在無人執守的監控室一樣可以放心使用。
謬誤看法4:嵌入式硬盤錄像機不會“死機”
雖然嵌入式硬盤錄像機脫離PC機的軟件環境,表面上看徹底解決了死機問題,但是,如果硬盤發生故障時,它照死不誤。事實上硬盤故障是硬盤錄像機的主要故障之一。
謬誤看法5:PC式硬盤錄像機已經落后,嵌入式硬盤錄像機才是發展方向
PC式硬盤錄像機永遠與IT業同步發展,在網絡傳輸,畫面質量,視頻處理速度等方面遠遠優于嵌入式系統,另外在*作使用上直觀、靈活、快速等特點也是嵌入式系統無法比擬的,但是它的最大弱點是容易遭到人為的惡意破壞,而這點恰恰是嵌入式系統的優勢所在。所以目前這兩種類型的硬盤錄像機各有所長,會有一段共存時期。
謬誤看法6:嵌入式的all-in-one單板集成系統就不是PC系統了!
all-in-one 多媒體電腦主板,不過是高度集成的多媒體單板電腦。為何會成了PC構架以外的產品?
圖像質量
圖像質量是評價數字錄像機產品質量的核心問題。模擬的視頻圖像信號輸入到 DVR 變成數字信號后,經壓縮、存儲、再經解壓縮,其轉換的優劣及轉換的速度,可以從圖像的清晰度、灰度、色彩還原、實時性能等多個方面加以評價,其中清晰度是評價圖像質量的最重要的指標。 DVR0 清晰度可以分成為顯示清晰度、錄像清晰度和回放清晰度,一般顯示清晰度 > 錄像清晰度 > 回放清晰度,回放清晰度能表達 DVR 的錄像和回放的總效果,清晰度評價的度量標準主要為兩個方面:
1. 圖像的分辨率
圖像的分辨率是指一幅圖像能分解成多少個像素所組成,國際標準是按其水平和垂直的像素點的乘積來表征的。最常見的圖像格式有 176*144 ( QCIF )、 352*/288 ( CIF )、 704*576 ( FCIF )三種。
2. 畫質
對于同樣的圖像分辨率,由于應用的壓縮方式和 / 或壓縮數據速率的大小的不同,造成圖像的大面積對比度和小面積對比度的不同,這樣人們肉眼所能觀察到的圖像效果也有所不同,這就是我們所說的圖像的畫質。
影響 DVR 回放清晰度的因素有:
① 視頻 A/D 轉換器的時鐘( CP )速度和帶寬;
② RAM 的存取速度;
③ 圖像的壓縮方式;
④ 硬盤存取速度。 其中圖像的壓縮方式的選取是十分重要的,另外,硬盤是一種機電設備,它的存取速度也可能是個瓶頸。
壓縮方式
壓縮方式是 DVR 的核心技術,壓縮方式很大程度上決定著圖像的質量、壓縮比、傳輸效率、傳輸速度等性能,它是評價 DVR 性能優劣的重要一環。 隨著多媒體技術的發展,相繼推出了許多壓縮編碼標準,目前主要有 JPEG/M-JPEG 、 H.261/H.263 和 MPEG 等標準。
1. JPEG/M-JPEG
①、 JPEG 是一種靜止圖像的壓縮標準,它是一種標準的幀內壓縮編碼方式。當硬件處理速度足夠快時, JPEG 能用于實時動圖像的視頻壓縮。在畫面變動較小的情況下能提供相當不錯的圖像質量,傳輸速度快,使用相當安全,缺點是數據量較大。
②、 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。
2. H.261/H.263
①、 H.261 標準通常稱為 P*64 , H.261 對全色彩、實時傳輸動圖像可以達到較高的壓縮比,算法由幀內壓縮加前后幀間壓縮編碼組合而成,以提供視頻壓縮和解壓縮的快速處理。由于在幀間壓縮算法中只預測到后 1 幀,所以在延續時間上比較有優勢,但圖像質量難以做到很高的清晰度,無法實現大壓縮比和變速率錄像等。
②、 H.263 的基本編碼方法與 H.261 是相同的,均為混合編碼方法,但 H.263 為適應極低碼率的傳輸,在編碼的各個環節上作了改進,如以省碼字來提高編碼圖像的質量,此外, H.263 還吸取了 MPEG 的雙向運動預測等措施,進一步提高幀間編碼的預測精度,一般說,在低碼率時,采用 H.263 只要一半的速率可獲得和 H.261 相當的圖像質量。
3. MPEG
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 現有 MPEG-1 、 MPEG-2 和 MPEG-4 三個版本,以適應于不同帶寬和圖像質量的要求。
①、 MPEG-1 的視頻壓縮算法依賴于兩個基本技術,一是基于 16*16 (像素 * 行)塊的運動補償,二是基于變換域的壓縮技術來減少空域冗余度,壓縮比相比 M-JPEG 要高,對運動不激烈的視頻信號可獲得較好的圖像質量,但當運動激烈時,圖像會產生馬賽克現象。 MPEG-1 以 1.5Mbps 的數據率傳輸視音頻信號, MPEG-1 在視頻圖像質量方面相當于 VHS 錄像機的圖像質量,視頻錄像的清晰度的彩色模式≥ 240TVL, 兩路立體聲伴音的質量接近 CD 的聲音質量。 MPEG-1 是前后幀多幀預測的壓縮算法,具有很大的壓縮靈活性,能變速率壓縮視頻,可視不同的錄像環境,設置不同的壓縮質量,從每小時 80MB 至 400MB 不等,但數據量和帶寬還是比較大。
②、 MPEG-2 它是獲得更高分辨率( 720*572 )提供廣播級的視音頻編碼標準。 MPEG-2 作為 MPEG-1 的兼容擴展,它支持隔行掃描的視頻格式和許多高級性能包括支持多層次的可調視頻編碼,適合多種質量如多種速率和多種分辨率的場合。它適用于運動變化較大,要求圖像質量很高的實時圖像。對每秒 30 幀、 720*572 分辨率的視頻信號進行壓縮,數據率可達 3-10Mbps 。由于數據量太大,不適合長時間連續錄像的需求。
③、 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。 MPEG-4 標準是面向對象的壓縮方式,不是像 MPEG-1 和 MPEG-2 那樣簡單地將圖像分為一些像塊,而是根據圖像的內容,其中的對象(物體、人物、背景)分離出來,分別進行幀內、幀間編碼,并允許在不同的對象之間靈活分配碼率,對重要的對象分配較多的字節,對次要的對象分配較少的字節,從而大大提高了壓縮比,在較低的碼率下獲得較好的效果, MPEG-4 支持 MPEG-1 、 MPEG-2 中大多數功能,提供不同的視頻標準源格式、碼率、幀頻下矩形圖形圖像的有效編碼。 總之, MPEG-4 有三個方面的優勢 ①、具有很好的兼容性;
②、 MPEG-4 比其他算法提供更好的壓縮比,最高達 200 : 1 ;
③、 MPEG-4 在提供高壓縮比的同時,對數據的損失很小。所以, MPEG-4 的應用能大幅度的降低錄像存儲容量,獲得較高的錄像清晰度,特別適用于長時間實時錄像的需求,同時具備在低帶寬上優良的網絡傳輸能力。
每秒處理圖像的總幀數
DVR 每秒處理圖像的總幀數取決于 DVR 圖像處理速度
在早期數字錄像機的應用中,主要考慮的是錄像功能,以少路數、大存儲容量為主,當要求視頻監控點比較多時,必然會降低每路的時間分辨率或 / 和減少實時錄像的路數,而采用多機層疊應用來增加輸入路數時,則會使控制 * 作很不方便,同時在圖像網絡傳輸中,又會由于多機傳輸,遠程客戶端需要逐個切換登錄,造成網絡資源的浪費。所以, DVR 每秒處理圖像的總幀數也是評價 DVR 性能優劣的一個方面。 DVR 每秒處理圖像的總幀數取決于 DVR 的圖像處理速度,在基于 PC 機的 DVR 中,圖像處理速度又決定于 CPU 的處理速度 . 總線的傳輸速度,硬盤的存取速度和內存容量。 目前,基于 PC 機的 DVR 中,常見的提高圖像處理速度的辦法有:
①、選擇高的 CPU 處理速度和大的內存容量的 PC 機;
②、采用純硬件的解壓縮方式。 采用純硬件解壓縮,盡可能節省占用 PC 機的 CPU 和內存資源。在采用軟件或硬件、軟件相結合的解壓縮技術的 DVR 中,因軟件解壓縮占用 CPU 和內存資源較多,因而使每秒能夠處理和錄制圖像的能力受到影響。例如純軟件解壓縮的數字錄像機處理圖像幀數一般不能超過 200 幀 / 秒,在有些要求圖像質量好 . 壓縮比大的壓縮算法,能處理的圖像幀數會更少。另外,采用純硬件解壓縮還將減少軟件運行的不確定因素,提高 DVR 的工作穩定性。
③、視音頻采集、編碼壓縮、解壓縮顯示采用一片集成芯片,利用 PC 機 PCI 總線結構將多路視音頻流直接分配傳輸到顯卡, IDE 總線進行圖像顯示和存儲,使 CPU 只起到控制和分配作用。 然而,總線傳輸速度 .CPU 處理速度和硬盤存取速度是有限的,所以提高 DVR 的圖像處理速度將受 PC 機的限制。
監控功能
具有監控功能是 DVR 的一個優越性能的表征, DVR 的監控功能應具備:
①、報警輸入輸出和多云臺、鏡頭的控制 支持外接的各種報警器及聯動報警設備,支持云臺、鏡頭一體化快球,這樣在發生事故時,控制攝像機到預定的位置并自動啟動錄像機進行錄像。
②、具有矩陣切換功能和多畫面處理顯示功能,使 DVR 的錄像功能得到更充分的發揮。 ③、遠程監控 可通過 Internet 網、局域網、電話網進行遠程實時監控,控制遠程的云臺、鏡頭、報警器,支持遠程設置報警區域、檢索、回放等功能的 * 作及遠程錄像。
穩定性
穩定工作對DVR是至關重要的,也是當前DVR最主要的問題。
對于基于PC機的DVR,影響其穩定運行的主要因素有:
①、PC機 兼容的PC機用于24小時不間斷工作的性能不是很穩定,工控機相對兼容PC機的穩定性是一種檔次上的提高,適用于較復雜的工作環境,對外部電/磁場的干擾有一定的抑制功能。
②、*作平臺 Windows98*作系統的穩定性不高,容易死機。WindowsNT,Linux等*作系統較Windows98有更穩定的性能。
③、應用軟件 應用軟件的設計也必須進行穩定性的考證,其能力上應支持多任務并發處理,如監控、錄像、回放、備份、報警、控制、遠程接入等的多工處理能力。
④、硬件壓縮與軟件壓縮 硬件壓縮在多工模式和系統穩定性上比較軟件壓縮更為優越,其主要原因是軟件壓縮占用CPU資源非常大,使其它功能在運行時,CPU來不及處理造成DVR死機。
⑤、視頻采集的結構 視頻采集可采用多卡方式,也可采用單卡方式,單卡方式集成度高,穩定性會優于多卡方式,有時為了提高性能,如提高圖像的處理速度,采用多卡方式,甚至一路一卡方式,這樣很容易形成軟.硬件沖突,對DVR的穩定性有較大的影響。解決DVR穩定性的根本出路在于選用一體化嵌入式的DVR,但目前這種嵌入式DVR 4路以上的機型還較為少見,在網絡功能、視音頻同步等方面的功能也不令人滿意。 目前,有部分DVR產品,由于無法保證系統的長時間連續正常運行,而采用硬件看門狗功能具有防死機重啟電路,可維持DVR穩定的運行,雖然在啟動期間無法錄像,對安全上是一個漏洞,但是作為權宜應急措施還是可取的。
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