一,、何謂高清
高清其實就是指視頻監(jiān)控圖像的清晰度更高,。對于視頻監(jiān)控而言,圖像清晰度是最關(guān)鍵的特性,。圖像越清晰,,細節(jié)越明顯,視覺效果就越好,,智能分析等應(yīng)用業(yè)務(wù)的準確度也越高,。所以,圖像清晰度是視頻監(jiān)控永恒的追求,。
筆者認為,,高清是一個標準,而不是一種概念,。標準不僅僅意味著它是一個像素數(shù)據(jù)或者是一個圖像的畫面比例,,它應(yīng)該是一個整體的解決方案,它要求從前端攝像到中端傳輸?shù)胶蠖孙@示都需要遵循著同樣的標準,。
衡量圖像清晰度的標準主要是分辨率,,單位是像素。這個值越大,,圖像則越清晰,。高清與標清的差異也就體現(xiàn)在這里。兩者之間的分界線就是百萬像素或720p,,達到百萬像素或720p及以上的就是高清,。當前業(yè)內(nèi)主要的高清標準有720P、1080P,、1080i三種格式,。
1.720P格式,是指在逐行掃描下達到1280×720的分辨率的標準視頻顯示格式,。其理論值為750條垂直掃描線,,實際有720條可見垂直掃描線,屏幕比例為16∶9,,頻率為60Hz,,行頻為45KHz。
2.1080P格式,,是指在逐行掃描下達到1920×1080的分辨率的標準視頻顯示格式,。其理論值為1125條垂直掃描線,,實際有1080條可見垂直掃描線,,屏幕比例為16∶9,。
3.1080i格式,是指在隔行掃描下達到1920×1080的分辨率的標準視頻顯示格式,。其理論值為1125條垂直掃描線,,實際有1080條可見垂直掃描線,屏幕比例為16∶9,,頻率為60Hz,,行頻為33.75KHz。
二,、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)高清解決方案
當前,,在大多數(shù)高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,圖像清晰度只有4CIF,,這樣的清晰度很難看清過往車輛車牌號碼及局部特征,。尤其對于大型橋梁、長大隧道,、大型互通式立交橋,、收費站、治超站,、服務(wù)區(qū),、事故多發(fā)地等重點監(jiān)控目標而言,其清晰度已遠遠達不到高速公路交警或高速公路管理處的應(yīng)用要求,,同時由于圖像存儲需要更高的視頻分辨率,,錄像回放也更加重視細節(jié)的再現(xiàn),因此,,急需引入先進的數(shù)字高清視頻監(jiān)控高清解決方案,。針對目前高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與存在的需求,深圳諾龍推出了一套基于數(shù)字高清在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的解決方案——UTN綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng),。
UTN綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng)是深圳諾龍針對數(shù)字化,、網(wǎng)絡(luò)化、高清化,、集成化,、標準化的視頻監(jiān)控發(fā)展趨勢,通過深度挖掘市場需求及現(xiàn)有產(chǎn)品,、技術(shù)的特點研發(fā)和生產(chǎn)的新一代綜合業(yè)務(wù)光傳輸平臺,。UTN高清解決方案包括數(shù)字高清視頻源采集編碼、傳輸及交換,、存儲,、顯示及管理控制等部分組成。
1.數(shù)字高清視頻采集編碼
高清視頻效果的保證首先來源于高清信息的采集,,如果沒有前端高清視頻采集,,就沒有后端的高清效果,。
UTN的遠端業(yè)務(wù)接入設(shè)備ONU主要完成各監(jiān)控點視頻信號、音頻,、報警開關(guān)量,、各種低速數(shù)據(jù)、VOIP及標準以太網(wǎng)信號等接入;遠端業(yè)務(wù)接入設(shè)備在接入視頻信號的同時進行數(shù)字化編碼處理,,可支持H.264等標準壓縮格式,。每臺ONU400支持4路標準視頻信號接入,每個端口可預(yù)置10-40Mbps網(wǎng)絡(luò)帶寬,,完全能滿足數(shù)字高清視頻的接入;ONU采用環(huán)網(wǎng)接入時最大支持24個節(jié)點,,支持環(huán)網(wǎng)自愈功能,其業(yè)務(wù)倒換時間小于30ms;各個ONU400支持ONU100星型擴展,。
2.數(shù)字高清傳輸及交換
高清意味著高帶寬,。而高清監(jiān)控在傳輸這一環(huán)節(jié)往往受到帶寬的影響。目前,,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸技術(shù)主要有視頻基帶傳輸,、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸,、微波傳輸和雙絞線平衡傳輸五種傳輸方式,。其中,視頻基帶傳輸距離非常短;微波傳輸則受環(huán)境影響比較大;雙絞線只適合1KM以內(nèi)的監(jiān)控傳輸,,且只能傳輸一路圖像;光纖傳輸則比較適合長距離傳輸;網(wǎng)絡(luò)傳輸易受網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響,。
面對高清應(yīng)用的超大數(shù)據(jù)量帶寬以及實時性的要求,目前只有兩種傳輸方式在高清傳輸中得到認可,,一種是采用光纖專線傳輸,。采用光纖傳輸是解決長距離視頻監(jiān)控高速傳輸系統(tǒng)的最佳解決方式,通過把視頻及控制信號轉(zhuǎn)換為光信號在光纖中傳輸,。光纖傳輸具有衰減小,、頻帶寬、不受電磁波干擾,、重量輕,、保密性好等一系列優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于國家及省市級的主干通信網(wǎng)絡(luò),。而在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,,光纖傳輸也已成為長距離音視頻及控制信號傳輸?shù)氖走x方式。第二種是網(wǎng)絡(luò)傳輸,。隨著目前網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的迅猛發(fā)展,,通信網(wǎng)絡(luò)也逐漸朝1000M甚至10000M方向發(fā)展。因此UTN采用光纖+通信網(wǎng)絡(luò)兩種混合傳輸模式系統(tǒng)可解決高清監(jiān)控的高帶寬問題。
UTN針對高速公路監(jiān)控點具體分布的情況,,在前端各監(jiān)控點配置ONU400,,各ONU400組成光纖環(huán)網(wǎng)傳輸方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心OLT設(shè)備。其1.25G的業(yè)務(wù)接入卡可支持最多96路視頻輸入,,單機框則可達到192路視頻的接入能力交換。與上級監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)擴展級聯(lián)則通過千兆電口進行聯(lián)網(wǎng),。
UTN引入先進的TDM控制機制,,將ONU采集到的數(shù)據(jù),各自在自身的獨立通道內(nèi)傳輸,,各ONU之間不存在資源競爭問題,,從而徹底解決了網(wǎng)絡(luò)阻塞的問題,保證各業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量,。同時采用單纖雙環(huán)設(shè)計,,擁有專用的高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通道和低數(shù)數(shù)據(jù)通道,高低速數(shù)據(jù)在各自的通道中傳輸,,低速數(shù)據(jù)不需要進行IP打包分發(fā),,極大地提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性及安全性。與外網(wǎng)的通訊通過交換控制卡進行,,可有效隔離廣播風(fēng)暴,。
3.數(shù)字高清存儲
高清監(jiān)控視頻存儲大多以超大數(shù)據(jù)流為代價,因此對于高清視頻,,需要有足夠的存儲空間,。選擇什么樣的高清存儲方案將直接影響視頻流暢度、系統(tǒng)穩(wěn)定性等一系列因素,。UTN采用OTS-NVR網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器進行分布式存儲,、中心集中管理模式。OTS-NVR網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器采用IP構(gòu)架的以太網(wǎng)傳輸,,具備良好的擴展性,、共享性和較低的分攤應(yīng)用成本,是目前大規(guī)模高清監(jiān)控存儲主要采用的技術(shù)之一,。此種存儲方式多半是采用我們所常見的硬盤,,容量一般是TB級別。隨著2TB硬盤甚至更高容量的產(chǎn)品走入我們視線,,大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級海量存儲方案能得到更好的應(yīng)用,。
4.數(shù)字高清瀏覽顯示
高清效果必須使用優(yōu)秀的顯示設(shè)備才能表現(xiàn)出來。
UTN采用高清電視墻解碼卡將高清顯示到大屏幕上,,同時還具備音頻的解碼輸出和網(wǎng)絡(luò)接入功能,。可以把來自前端傳送過來的組播IP數(shù)據(jù)包進行數(shù)字化解碼進行高還原。還可以直接在PC瀏覽客戶端上對監(jiān)控內(nèi)容進行實時查看或歷史錄像回放查看,。此外,,UTN還支持SNMP網(wǎng)管,其利用網(wǎng)管進行配置及監(jiān)視其工作狀態(tài),,并對各類報警并加以直觀顯示和聯(lián)動,。
5.數(shù)字高清控制及管理
UTN完成對所有監(jiān)控設(shè)備、業(yè)務(wù)的管理及控制,,包括視頻管理服務(wù)器,、MCU控制器及網(wǎng)絡(luò)鍵盤等其他設(shè)備。視頻管理服務(wù)器不僅可對前端設(shè)備進行集中的管理和控制,,還可對分布在各區(qū)域的存儲終端設(shè)備進行遠程的集中管理,。用戶只需要在一臺客戶端上就可以對整網(wǎng)設(shè)備進行批量配置下發(fā)、遠程升級,、遠程操作,、業(yè)務(wù)實現(xiàn)等操作,另針對不同的用戶可以采用域管理,、用戶管理和云臺控制沖突管理等多種權(quán)限管理模式,。不同的用戶可以根據(jù)指定的權(quán)限對系統(tǒng)進行操作;MCU控制器可以通過網(wǎng)絡(luò)鍵盤、數(shù)字矩陣等設(shè)備相連接,。
三,、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的高清應(yīng)用
高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)包括隧道監(jiān)控、收費站監(jiān)控,、道路監(jiān)控及監(jiān)控分中心幾部分,。隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要完成隧道變電所、隧道口,、左右隧道內(nèi)的數(shù)字高清圖像的視頻監(jiān)控,。收費監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費站的車道、收費廣場,、收費亭的收費情況,,對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄,,并實施有效的監(jiān)督,。道路監(jiān)控系統(tǒng)主要是對高速公路干線、互通立交等高速公路重點路段進行監(jiān)視,,掌握高速公路交通狀況,,及時發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛,,及時給予引導(dǎo),,以保證高速公路的安全通暢。監(jiān)控分中心系統(tǒng)主要完成道路、隧道,、變電所,、收費站及外場的所有數(shù)字高清圖像集中監(jiān)控管理,通過通信系統(tǒng)與市中心或省中心監(jiān)控系統(tǒng)互連,。
1.收費站視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
在收費站視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,,收費亭、車道的視音頻及低速數(shù)據(jù)通過ONU400組成單纖環(huán)網(wǎng)接入收費站監(jiān)控室的OLT,。廣場的高清網(wǎng)絡(luò)高速球機視頻信息通過ONU100直接以點對點式接入收費站監(jiān)控室的OLT,。其他如投包房、票據(jù)室等地的高清攝像機信號則直接接入收費站監(jiān)控室OLT的數(shù)字視頻編碼卡上,。
2.隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
隧道內(nèi)監(jiān)控的數(shù)字高清圖像直接采用ONU400組成光纖環(huán)網(wǎng),,將高清數(shù)字圖像傳輸至隧道管理所OLT,。隧道口高清數(shù)字攝像機圖像采用ONU100通過光纖接入就近ONU400環(huán)網(wǎng)節(jié)點,,通過光纖環(huán)網(wǎng)回傳。隧道內(nèi)橫洞高清數(shù)字攝像機圖像可就近接入ONU400光纖環(huán)網(wǎng)節(jié)點回傳至隧道管理所OLT,。
3.道路及分中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
基于系統(tǒng)優(yōu)化和降低成本兩方面考慮,,將路段的外場高清數(shù)字攝像機按照就近集中的原則,相距在200米內(nèi)的高清數(shù)字攝像機集中到一個監(jiān)控點,。集中監(jiān)控點配置1臺ONU400遠端接入設(shè)備,,支持4路高清數(shù)字視頻的輸入以及2路RS232/485透明數(shù)據(jù)通道。監(jiān)控分中心監(jiān)控系統(tǒng)可以通過通信系統(tǒng)與隧道監(jiān)控系統(tǒng),、收費站監(jiān)控系統(tǒng),、路段監(jiān)控系統(tǒng)互連,可實現(xiàn)所有數(shù)字高清圖像的查看,、切換和控制,。
4.UTN系統(tǒng)的組網(wǎng)
在進行省級聯(lián)網(wǎng)時,UTN可以通過通信系統(tǒng)很方便地將視頻等數(shù)據(jù),,通過網(wǎng)絡(luò)進行發(fā)布,。保證了各個UTN傳輸網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的可靠性同時,兼具有傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的各種優(yōu)點,。
四,、結(jié)語
UTN綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng)是一個真正標準的全數(shù)字壓縮全光網(wǎng)絡(luò)的傳輸平臺,其高清晰圖像采集編碼,、網(wǎng)絡(luò)+光纖混合傳輸,、高清存儲、高清顯示和高清的管理控制更適合高速公路數(shù)字高清監(jiān)控系統(tǒng)的需求,。