網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是傳統(tǒng)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)相結(jié)合的新一代產(chǎn)品,，除了具備一般傳統(tǒng)攝像機(jī)所有的圖像捕捉功能外,，機(jī)內(nèi)還內(nèi)置了數(shù)字化壓縮控制器和基于WEB的操作系統(tǒng),，使得視頻數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮加密后,，通過(guò)局域網(wǎng),，Internet或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)送至終端用戶(hù),。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的應(yīng)用,，使得圖像監(jiān)控技術(shù)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍,。第一,，網(wǎng)絡(luò)的綜合布線(xiàn)代替了傳統(tǒng)的視頻模擬布線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了真正的三網(wǎng)（音頻,、視頻,、數(shù)據(jù)）合一，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)即插即用,，工程實(shí)施簡(jiǎn)便,，系統(tǒng)擴(kuò)充方便；第二,，跨區(qū)域遠(yuǎn)程監(jiān)控成為可能,，特別是利用互聯(lián)網(wǎng)，圖像監(jiān)控已經(jīng)沒(méi)有距離限制,，而且圖像清晰,，穩(wěn)定可靠；第三,，圖像的存儲(chǔ),、檢索十分安全、方便,、可異地存儲(chǔ),，多機(jī)備份存儲(chǔ)以及快速非線(xiàn)性查找等。圖1為典型的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用拓?fù)鋱D,。

　　圖1 典型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用拓?fù)鋱D

　　網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的技術(shù)結(jié)構(gòu)

　　大家可以看到,，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以直接接入到TCP/IP的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)中,，因此這種系統(tǒng)主要的功能就是在聯(lián)網(wǎng)上面，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或者內(nèi)部局域網(wǎng)進(jìn)行視頻和音頻的傳輸,。從內(nèi)部構(gòu)成上說(shuō),，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一般都是由圖像傳感器、視頻編碼器,、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,、外部報(bào)警、控制接口等部分組成,。

　　相比較傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī),，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)最核心的技術(shù)就是視頻編碼器。現(xiàn)在,，就網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的各部分我們做一個(gè)技術(shù)分析,，然后再重點(diǎn)分析一下核心的視頻編碼器部分。

　　*圖像傳感器：傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī),，就是通過(guò)圖像傳感器采集視頻信息,，然后直接輸出是模擬的視頻信號(hào)，通過(guò)視頻線(xiàn)對(duì)外輸出?，F(xiàn)在攝像機(jī)的圖像傳感器主要有2種,，即CMOS和CCD.由于CCD在圖像質(zhì)量方面比CMOS有一定的優(yōu)勢(shì)，因此在監(jiān)控工程中使用的圖像傳感器主要是CCD,而CCD的主流廠商大部分是日本企業(yè),，比如Sony,、Sharp等，幾乎占了全球CCD市場(chǎng)的90%以上份額,。

　　*視頻編碼器：其功能是把CCD的視頻信號(hào)按照一定的格式進(jìn)行數(shù)字化編碼,，有些是直接抓取CCD輸出的BT.656的信號(hào)，有些是采集CCD驅(qū)動(dòng)輸出的模擬信號(hào),，通過(guò)一個(gè)視頻AD進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化,。視頻編碼的標(biāo)準(zhǔn)很多，現(xiàn)在主要的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)有MJPEG,、MPEG4和H.264,。

　　*網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：其功能是把壓縮好的視頻信號(hào)，通過(guò)TCP/IP的協(xié)議輸出,，并且基本上要支持現(xiàn)階段主流的通信格式,，比如支持PPPOE、DNS,、UDP,、TCP等等。

　　*外部報(bào)警和控制接口都是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的輔助功能，主要是通過(guò)串口或者IO口來(lái)實(shí)現(xiàn),，串口的方式包括RS232和RS485等等,。

　　圖像的編碼標(biāo)準(zhǔn)

　　當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有M-JPEG,、MPEG4,、H.263、H.264等,，下面我們對(duì)這些技術(shù)再做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹,。

　　M-JPEG

　　M-JPEG技術(shù)即運(yùn)動(dòng)靜止圖像壓縮技術(shù)，它把運(yùn)動(dòng)的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來(lái)處理,，這種壓縮技術(shù)方式單獨(dú)完整地壓縮每一幀,，在編輯過(guò)程中可隨機(jī)存儲(chǔ)每一幀，可進(jìn)行精確到幀地編輯,。但M-JPEG只對(duì)幀內(nèi)地空間冗余進(jìn)行壓縮,，不對(duì)幀間的時(shí)間冗余進(jìn)行壓縮，因此壓縮效率不高,。

　　MPEG4

　　MPEG標(biāo)準(zhǔn)就是指由ISO的活動(dòng)圖像專(zhuān)家組制定的一系列關(guān)于音視頻信號(hào)以及多媒體信號(hào)的壓縮與解壓縮技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn),。MPEG-4的著眼點(diǎn)在于解決低帶寬上音視頻的傳輸問(wèn)題，在164KHZ的帶寬上,，MPEG-4平均可傳5-7幀/秒,。采用MPEG-4壓縮技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)型產(chǎn)品可使用帶寬較低的網(wǎng)絡(luò)，如PSTN,，ISDN，ADSL等,，大大節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用,。另外，MPEG-4的最高分辨率可達(dá)720×576,，接近DVD畫(huà)面效果,，基于圖像壓縮的模式?jīng)Q定了它對(duì)運(yùn)動(dòng)物體可以保證有良好的清晰度。MPEG-4所有的這些優(yōu)點(diǎn),，使它成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品生產(chǎn)廠商開(kāi)發(fā)的重要趨勢(shì)之一,。

　　H.263

　　H.263是ITU-T提出的作為H.324終端使用的視頻編解碼建議，H.263經(jīng)過(guò)不斷地完善和多次的升級(jí)已經(jīng)日臻成熟,，如今已經(jīng)大部分代替了H.261,，而且H.263由于能在低帶寬上傳輸高質(zhì)量的視頻流而日益受到歡迎。

　　H.263是基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM的混合編碼,，在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM混合編碼,，在運(yùn)動(dòng)搜索的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后運(yùn)用DCT變換和“之”字形掃描編碼，從而得到輸出碼流,。H.263在H.261建議的基礎(chǔ)上,，將運(yùn)動(dòng)矢量的搜索增加為半象素點(diǎn)搜索；同時(shí)又增加了無(wú)限制運(yùn)動(dòng)矢量,、基于語(yǔ)法的算術(shù)編碼,、高級(jí)預(yù)測(cè)技術(shù)和PB幀編碼等四個(gè)高級(jí)選項(xiàng)；從而達(dá)到了進(jìn)一步降低碼速率和提高編碼質(zhì)量的目的,。

　　H.264

　　H.264是ITU-T的VCEG（視頻編碼專(zhuān)家組）和ISO/IEC的MPEG（活動(dòng)圖像編碼專(zhuān)家組）的聯(lián)合視頻組（JVT:joint video team）開(kāi)發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),，它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG4的第十部分。

　　在相同的重建圖像質(zhì)量下,，H.264能夠比H.263節(jié)約50%左右的碼率,，比目前根據(jù)MPEG4實(shí)現(xiàn)的視頻格式在性能方面提高33%左右。

　　主流的核心解決方案

　　剛才我們介紹,，傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),，主要的區(qū)別就是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)把傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為一定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)TCP/IP的協(xié)議進(jìn)行傳輸,，同時(shí)帶有一定的外部報(bào)警和控制接口的輔助功能?，F(xiàn)在，核心的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案都是采用一個(gè)芯片來(lái)完成視頻壓縮和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的核心功能?，F(xiàn)階段,，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的主要解決方案有DSP和ASIC兩大陣營(yíng)，DSP方面,，主要有TI,、ADI、Trimedia等,，而ASIC解決方案中,，近期比較成功的有映佳和海思的方案，下面我們就這些核心方案進(jìn)行一個(gè)分析,。

　　美國(guó)德州儀器（TI）

　　TI公司是世界上最知名的DSP芯片生產(chǎn)廠商,，其產(chǎn)品也應(yīng)用最廣泛，TI生產(chǎn)的TMS320系列DSP芯片廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,，DM642是TMS320系列中性能應(yīng)用最廣泛,、專(zhuān)為視頻應(yīng)用而優(yōu)化的高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），由于TMS320系列DSP芯片具有價(jià)格低廉,、簡(jiǎn)單易用,、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為目前最有影響,、最為成功的DSP處理器,。DM64X系列DSP以其多樣的視頻接口與豐富的板上資源被廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、高清視頻、視頻服務(wù)器等行業(yè)中,。

　　日前,，TI又推出四款基于DSP的新型數(shù)字媒體處理器：達(dá)芬奇處理器（DaVinci）。這四款新型TMS320DM643X處理器是達(dá)芬奇技術(shù)中首批僅基于DSP的產(chǎn)品,，結(jié)合了增強(qiáng)型DSP內(nèi)核與最新視頻處理子系統(tǒng)（VPSS）,，DM643X處理器能夠提高視頻性能，以D1解析度實(shí)現(xiàn)高達(dá)H.264的視頻解碼,。而且與前代DSP數(shù)字媒體處理器相比,，成本降低了50%。達(dá)芬奇平臺(tái)的開(kāi)發(fā)又使網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)監(jiān)控解決方案在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用向前邁出了重要一步,。

　　TI非常關(guān)注網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)這個(gè)市場(chǎng),，去年10月份，TI就曾經(jīng)聯(lián)合上海威乾數(shù)字技術(shù)有限公司,，在深圳進(jìn)行了一次網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案的產(chǎn)品發(fā)布會(huì),。作為一家數(shù)字視頻核心解決方案的廠商，上海威乾數(shù)字技術(shù)有限公司采用TI的DM640完成了網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的產(chǎn)品化,，并將在2007年推出基于DM643X的新一代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案,。

　　美國(guó)模擬器件公司（ADI）

　　ADI公司在DSP芯片市場(chǎng)上也占有一定的份額，先后推出具有自己特點(diǎn)的DSP芯片,，其Blackfin系列的DSP具有功耗小,，運(yùn)算能力強(qiáng)的特點(diǎn)。其中的BF531具有非常好的性?xún)r(jià)比,，批量?jī)r(jià)格只有5美元,，比較合適在低端的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的方案中采用，不過(guò)現(xiàn)在BF531只能處理到CIF的MPEG4編碼,，在很多對(duì)于圖像清晰度要求高的場(chǎng)合無(wú)法滿(mǎn)足,。另外ADI還有一款BF561也是比較合適的產(chǎn)品，這是一個(gè)雙核的DSP,，能夠處理到D1的分辨率。

　　臺(tái)灣映佳（Imagia）

　　映佳最近在視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展不錯(cuò),，在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)市場(chǎng)上面,，已經(jīng)有一些攝像機(jī)廠商開(kāi)始采用映佳的產(chǎn)品。映佳的解決方案是ASIC的方式,，采用的壓縮算法是標(biāo)準(zhǔn)的MPEG4,，單片芯片可以做到D1，映佳的ASIC主要在推的是MPG440,，之前映佳還推出過(guò)MPG420核MPG430,，相比而言，MPG440基本上比較成熟，也得到了一些客戶(hù)的認(rèn)可,，同時(shí)映佳還提供比較完整的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的解決方案,，并且可以提供在應(yīng)用軟件上面強(qiáng)大支持。

　　華為海思（Hisilicon）

　　海思半導(dǎo)體是華為投資的半導(dǎo)體公司,，在數(shù)字媒體方案推出標(biāo)準(zhǔn)H.264的視頻處理芯片Hi3510,，并將該芯片定位在視頻監(jiān)控行業(yè)，其中重點(diǎn)的方向就是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)市場(chǎng),。Hi3510內(nèi)部有一個(gè)ARM9的處理器,，同時(shí)推出標(biāo)準(zhǔn)H.264的硬件壓縮處理器。該產(chǎn)品一經(jīng)推出就在市場(chǎng)引起很大的震動(dòng),，雖然現(xiàn)階段Hi3510在D1的處理方面還有些不成熟,，但是由于是標(biāo)準(zhǔn)H.264的產(chǎn)品，相信在市場(chǎng)方面會(huì)逐步獲得行業(yè)的認(rèn)可,。

　　由于監(jiān)控行業(yè)的輔助性功能要求不斷增加,，DSP還將在一定時(shí)期內(nèi)成為監(jiān)控行業(yè)的主流，因此在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的核心解決方案中,，DSP也將是一個(gè)主流的方案,。在國(guó)內(nèi)，不少公司就采用了DSP作為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)核心解決方案,，比較成功的例子有上海威乾數(shù)字技術(shù)有限公司采用TI的DM640推出的高性?xún)r(jià)比的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)模塊,。隨著網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，相信會(huì)有更多更好的解決方案出現(xiàn),。