众所周知，目前高清摄像机（本文所说的高清摄像机都是指IP高清，非压缩的高清比如HD-SDI暂不讨论）已经渐渐成为视频监控系统的主流前端类型。一般来说，对于720P高清摄像机，4Mbps左右的码流基本能保证视频的流畅和优质，对于1080P高清摄像机来说，这个数值恐怕要到6-8Mbps左右，由此可见，高清摄像机产生的码流是相当大的，而且和通常的数据流不同的是，视频属于媒体流，其一个重要的特点就是不间断的持续大数据量，于是在建设一个全高清的IP数字监控系统时，有2个要素是必须慎重考虑的，其一是监控网络的承载能力，其二是存储容量的大小。可以这么说，目前建设一个高清IP视频监控系统，恐怕一半左右的成本都要花在构建承载网络以及采购足够的存储介质上。那么在保证画质和流畅性的前提下是否能有效的降低高清IP摄像机的码流从而极大地改善监控网络的负载同时降低存储成本呢？答案是肯定的，目前市场上某些厂家已经对此问题的解决做出了有益的尝试，并提出了一些解决办法。其中智能数字降噪技术（iDNR： intelligent DIGITAL NOISE REDUCTION）是其中较有代表性的一种。本文对这种技术的原理和实现方式做一简单的介绍，希望对读者有所帮助。

IP摄像机的结构
       IP摄像机其中DSP芯片主要用来做视频信号的各种处理，我们通常所知的技术比如亮度、饱和度、对比度、白平衡、自动增益控制等等对画面的调节都是通过DSP（数字信号处理）芯片来实现。除了这些通用的技术外，一些比较特殊的视频处理算法通常也由DSP芯片来实现，从DSP芯片中输出的视频为处理过的视频，这些视频会交给后面的编码芯片去通过特定算法进行压缩编码，最后通过网络芯片打包输出。

噪声和降噪技术
       其次，既然降噪技术和噪声相关，那么还是有必要讲一下什么是噪声以及降噪技术。
       由于技术和制造工艺的限制，电子设备或者电子器件在产生有用信号的同时也一定会产生一些没用的杂质信号，这些信号就是所谓的噪声，噪声只可以通过技术手段去降低，即所谓的提高信噪比，但是无法完全消除。好在当信噪比足够大时，与可用信号相比，噪声的幅度在大多数情况下很小，小到基本可以忽略其影响。具体到视频领域，噪声表现为画面上的不规则白色噪点。在白天或者画面较亮时，有用信号比噪声信号的幅度高很多，此时噪点在画面中不容易发现，可以忽略其影响。即使如此，在画面的某些较暗的区域，还是能看到噪点。到了晚上或者场景较暗时，情况有所不同，由于可见光很少，视频有用信号的幅度大为降低，有用信号和噪声信号的幅度已经到了可以比较的程度，此时若不做任何处理，则画面较暗，景物不容易分辨。为了提高这种情况下的监控效果，摄像机的DSP里一般都具备自动增益控制功能（AGC），自动增益控制的作用在于根据视频信号的幅度来对其进行动态的放大处理，一旦视频信号被放大，则画面表现为景物已经变得明亮可见，但是AGC的放大功能并不是那么智能，在放大有用信号的同时，噪声信号也被放大了，一旦被放大后，画面上的噪点就变得更明显了。当然如果画面变亮，可见光增加时，AGC会动态自动地降低增益幅度，此时噪点会变小甚至又不可见。
       噪点给观者直观的感觉就是画面不安静，使观者产生不悦，当场景很暗，AGC增益倍数很大时，噪点也会非常大，严重时会影响到画面的监看，所以AGC增益倍数上限需要有所控制，在提升有用信号的同时使画面的噪点处于可接受的程度。
       为了消除噪点带来的不利观感，降噪技术应运而生。降噪技术主要是由摄像机内部的DSP芯片来实现。降噪技术实现的原理就是捕捉画面中的噪点，然后用特定的方法加以抑制甚至消除。噪点虽然看上去杂乱且不规则，但其是具备某些特征的。举个例子，我们在观看画面时，可以轻易地感受或者分辨出画面中的噪点，基于此，DSP中特定的算法是可以将噪点的特征进行分析提取，并加以识别，一旦识别出噪点信号，就可以用各种方式加以消除。所以这种消除噪点的方式被统称为数字降噪技术DNR，可能各家的噪点消除算法各有不同，但是在实现的原理上基本一致，实现的效果也大致类似。
       正如一个硬币有正反两面，任何技术在带来好处的同时也不可避免会有副作用。具体到数字降噪技术来说，在降低噪点的同时带来的最大的副作用可能就是拍摄移动物体时产生的拖影了。笔者前些年调试某品牌模拟一体化球机时，客户反映晚上噪点很多，此品牌的球机里是具备数字降噪功能，并且分了3个级别，降噪的效果依次提升。在现场如果不开DNR功能，则画面的噪点非常明显，当然实际场景是很暗的，几乎没有照明。一旦开启DNR功能，随着降噪级别的提升，画面中的噪点有明显的下降。但是当笔者感到效果满意随意转动球机时，发现画面产生严重的拖影，这种拖影类似于慢快门的效果，关闭DNR功能，转动球机时拖影也消失。最后只得在2者中找平衡，把降噪级别定为中，同时向客户解释拖影产生的原因。
       如上所述，其实DNR技术是比较传统的技术，在模拟监控时代就已经比较普遍。
       在高清IP监控时代，情况有所不同。我们都知道，IP摄像机和模拟摄像机的不同主要在于摄像机内部存在编码模块，此模块接受从DSP芯片中输出的经过各种调节过的视频信号，然后对其进行特定算法（比如H.264等）的编码。静止画面和运动画面对编码芯片的资源要求是不同的，运动画面需要更多的编码芯片资源同时产生更多的码流数据量。一般来说，为了降低监控网络的负担并且提高存储利用率，目前监控系统中的高清IP摄像机都会采用变码率技术，根据画面的运动与否动态地调节码流大小。但是画面中的噪点也会被当作运动元素来处理，从而消耗更多的编码资源并产生更多的码流，最终造成更多的存储，而这一部分开支完全是不必要的。所以现在问题的关键就是如何降低由于噪点产生的这些开销，其实这些问题在模拟时代都已经得到了解决，一旦开启了DSP芯片里的降噪功能，就可以对画面中的噪点进行抑制，从而使编码芯片接收到安静的经过噪声抑制的画面，此时再进行编码无疑可以降低传输带宽和资源消耗。

智能降噪的实现
       所谓iDNR就是intelligent DIGITAL NOISE REDUCTION，这是一种从传统的DNR数字降噪技术的基础上发展起来的新技术，这种技术的关键在于i，即智能。实现智能的关键又在于将传统的降噪技术和传统的移动侦测技术有机结合起来，使摄像机能自动判断画面的内容，有选择地启用或者停用降噪技术，保证正常运动物体不产生拖影，同时静止画面时压制其中的噪点。具体工作过程应该是：摄像机的DSP判断画面中的运动是正常的运动还是噪点，如果分析出噪点，就利用特定的降噪算法将其抑制，从DSP里输出的画面将是经过噪点抑制的画面，后面的编码芯片也不会浪费过多的资源去对噪点编码，从而也会输出码流较低的压缩视频；如果摄像机的DSP判断画面中是正常的运动，则暂时取消噪点抑制算法，保证画面流畅不造成拖影，此时DSP输出的当然是不具有噪点的运动画面，编码芯片也会充分工作，用充裕的码流来保证视频的流畅。
       经过以上的描述，可以看出，iDNR中的智能主要体现在摄像机能有效判断画面中的运动到底是正常运动还是噪点，并根据判断结果有选择地实施或者取消降噪算法。其实iDNR中运用的几种技术都不新鲜，都是已经存在的或者并不复杂的，但是一旦把这些技术有机地结合起来，就能实现智能降噪功能。在画面中没有正常运动的时候（在很多场景下，这种情况占绝大多数的时间），摄像机画面安静，输出的码流很小，从而有效地减轻了监控网络的负载，同时节省了后端存储的成本。
       值得注意的是，即使是白天，开启智能降噪功能的摄像机也能明显地降低视频带宽。

智能降噪的技术
       智能数字降噪技术是对已有技术的充分理解和有效运用，借助智能数字降噪技术，摄像机能大幅度降低视频的带宽，目前某厂家可以达到的水平是在720P分辨率时，带宽稳定在平均2Mbps左右，在1080P分辨率时，带宽平均稳定在3Mbps左右，这相对于以往的产品，监控网络的负载和存储的成本均下降一半以上，有效地提高了建设高清IP视频监控系统的效益。