【安防知识网】在数字科技突飞猛进的演变下，不论是在供货商还是客户方面，都已对今天的产业产生了巨大的影响。安防监控行业也不例外，我们现在可以非常清楚地看到数字技术是如何与原先独立的模拟监控单元整合成一个统一的、高效率的网络系统。其中，一个重要的发明就是数字硬盘录像机(DVR)，它改变了整个安防产业，并且为监控系统带来了更为显著的贡献。

　　“质”的飞跃

　　闭路电视监控系统(Closed Circuit Television，CCTV)这个词早在五十年前就开始采用了，它是为了和当时另一个已经常用的娱乐媒体——广播电视(Broadcast Television)，加以区别而使用的。

　　在那个年代，CCTV闭路电视监控系统还只是用来当作代替保安人员工作的一个替代品，不论是做私人用途，例如查看门外访客;还是用在重要的场所，例如大厦或停车场;此外，在对摄像机和监视器的使用上也是非常有限的，例如不能存储。但随着科技的进步和使用者经验的增加，CCTV监控系统开始变得越来越庞大而复杂起来。

　　多路处理器—— 80年代早期的革命

　　这段时期两个显著的发明就是四路分割器和多路处理器(Multiplexing)。当然，更加显著的就是在70年代发明的卡带式影像录像机(VCR)。早期的家用录像系统VCR的图像分辨率很低，并且四台摄像机共享一台监视器，更降低了图像质量。然而幸运的是，多路处理器的出现可以最多处理16台摄像机的信号，在一台监视器上同时提供全屏或者多屏显示。多路处理器又包括单工(Simplex)和全双工(Duplex)两种模式。前者只能处理一台长时间VCR，不允许同一时间内进行录像、播放或实时观看，但后者则可以提供同一时间内的录像、播放或实时观看。在那个时候，多路技术被视为一项重大突破，它意味着不再需要更多的转换器和监视器。然而，它仍然无法解决图像分辨率低的问题，此外另一个问题是录像的速度太慢——一般地，对于一个16路的系统而言，它的录像速度约为1.5幅/每秒。

　　之后，80年代有了下一个重大的突破，基于CCD的数字摄像机解决了图像质量的问题。另一方面，“实时监控”的VCR系统解决了24小时录像速度慢的问题，其速度可达10幅/秒。然而，除了实现这些突破之外，磁带式储存方式的价格昂贵、麻烦，仍然是许多大型监控系统所遇到的问题。此外，磁带式储存方式在使用上的缺点还包括：需要人工监控和换带，以及储存容量小、储存介质容易磨损等。大约在1997年，数字技术的发明对于监控系统的进一步发展起到了至关重要的作用。

　　DVR架起从模拟到数字的桥梁

　　随着硬盘取代了磁带，数字硬盘录像机DVR因此而产生。其中一个DVR新的功能就是不能随意更改储存下来的图像记录。这对于银行、赌场和某些国家的法律机构来说，可以使得被储存的记录成为了一个合法的证据。这一功能主要是通过加密技术，来确保记录资料的正确性。

　　有三个重要的因素使得DVR成为被普遍接受的产品。第一个就是压缩功能的提升，它使得更多的资料可以被储存在硬盘里;第二个就是硬盘的成本，近几年来硬盘的价格已经大幅下降了许多;最后一个就是Internet互联网。于是，数字化时代开始到来。

　　Internet以及IP时代的来临带动了对个人电脑、路由器、转换器、储存设备和软件的需求，这些也已不再是价格昂贵的产品。当IP技术被应用在监控系统时，可以让远程计算机同时处理数字视频流的打包、数据分析、播放和储存，而且不再只是局限于本区域内，而是在整个网络中。[nextpage]

　　动态侦测

　　另一个创新是动态侦测技术，它可以被设置在摄影机上或是管理软件中，以减少对监视人力的需求，例如，不需要雇用太多的保安人员持续地盯着屏幕上的每一个动作。

　　动作侦测的开发思路就是要节省有效的储存空间，只需要当事件或动作发生时才激活录像和储存功能。这项技术很快便成为最适合用在商业财产监控上的应用，不需要去考虑储存内存的问题。因为在大楼、办公室或广场等应用场所，这些地方通常到了晚上都是无人使用的状态，因此使用基本的事件录像的方式绝对是最佳的应用方法。因为如此，只有相关的影像资料才会被存储，节省了大量的存储空间。

　　PC-based vs Stand-alone

　　通常来说，DVR是可以被分成PC-based和Stand-alone两种。虽然现今还有许多顾客较倾向于采用PC-based的录像机，这因为人们对它的操作界面较为熟悉(基于Windows)，但现在，越来越多的顾客开始接受Stand-alone嵌入式的硬盘录像机了。和PC系统比起来，嵌入式DVR的所有部件都集成在一个操作主板上。

　　特别是在数字技术发展的前几年，时间被认为是非常重要的因素。从商业的角度来看，提供顾客Stand-alone嵌入式产品是财务上必要的方法，因为提供了更多目标性的再投资在未来的研发工作上。此外，CCTV市场已经开始对影像技术的发展变得敏感，因为新技术的优点和适用性已经在实际应用中变得明显。

　　实时浏览/播放/录像

　　DVR的功能有播放、实时观看和录像。一些早期型号的产品或许没有同时具备上述三种功能，然而，对于最新的产品来说，它必须要能提供实时浏览的快速回放，以及网络上其它摄影机的快速回放。因此，使用友好的界面再度成为重要的课题。

　　另一个数字技术的优势就是平面显示器，不论是等离子技术或是LCD的技术，都能够实现更好的分辨率。

　　大容量

　　DVR内的硬盘有着不同的内存容量。第一款数字硬盘录像机大约在90年代推出。初期的DVR大约都是20MB内存，可提供大约20分钟的储存时间，Dallmeier在1993年推出了第一款100MB的DVR。当时的压缩技术并不理想，所以录像占去了大部分的硬盘空间。这也就是说，每秒大约只能储存2-3幅图像。

　　如今，一般低档产品的储存容量约为160MB，另外还可以选择10种录像速度，从25 ips到0.1 ips可选。在现今的许多工程中，DVR应该要具备600GB内存的硬盘，如果录像速度为6ips的话，大约可以录像10个星期;如果录像速度为50ips的话，则大约可以储存8.6天的影像。高档DVR则一般都有1600GB内存的硬盘，如果录像速度为6ips的话，大约可录像20个星期，如果录像速度为50ips的话，则可录像约23天。(每秒记录的图像越多，则可侦测到的行为动作越多)。因为要储存更多的图像，相对地就需要更大但更昂贵的硬盘空间，因此，此时就需要压缩技术来让影像资料可以变得更小。

　　压缩技术

　　压缩技术可以显著提高数字录像技术的效率，并且对其未来的发展起到了决定性的贡献。第一个在DVR中采用到的压缩技术是JPEG标准。DVR JPEG(1994/1995)是藉由Wavelet技术(大约在1998年时)研发出来的，压缩比可达100:1甚至更好，并且可解压缩还原回真实的影像。由于JPEG主要应用在静止的影像，并不是很适合用在实时影像上。Wavelet的出现成为较受欢迎的压缩方法，因为和JPEG相比起来，Wavelet对于人类的眼睛来说造成较少的刺激(黑阶影像误差是因为高度压缩所造成的)，所以可以提供一个较为舒服的影像。

　　虽然针对运动图像的压缩，M-JPEG已经被研发出来，但它仍然有其局限性。所以，才会有之后的MPEG-2出现，以符合当时DVD的标准。逐渐地，又诞生了被认为是未来最能被广泛应用的MPEG-4技术。MPEG-4和MPEG-2相同，都是由Moving Picture Experts Group所研发出的，它后来在2000年成为了全世界多媒体的标准，用以通过各种带宽来传送专业高质量的音视频流，包括移动网络设施和Internet。MPEG-2和MPEG-4现在已经成为各种压缩方法中最常用的格式之一，MPEG技术也已广泛地被应用在需要高画质影像、实时录像和播放的各种场所中。

　　不同的编码方法是由业内不同的公司所研发的，按照公司不同的需要制定标准。很多现行系统上的研发是由安防制造商自行研发的，但是这些发明主要针对消费品市场，如DVD播放器或DVD录像机。目前这些都是以MPEG-4的格式在光盘上储存尽可能多的资料。安防产业的厂商也是藉由此技术来获得最高的利润。区别在于安防产业会使用各种加密技术来增强系统功能，而在消费品市场则不需要这样做。

　　目前，最新的压缩格式是H.264，这也将会成为一种未来的标准。该压缩技术甚至在压缩率以及录像品质上都比之前的MPEG-4技术要好。[nextpage]

　　标准和法规

　　众所周知，监控系统及其各样组件都受限于严格的测试和安装程序，其中大部分都有严格的标准。然而，在美国可行的测试和安装标准，在欧洲并不一定适用。这些标准并不仅仅只是在各大陆之间不同，即使在不同的欧洲国家之间也存在着不同的标准。此外，有关安全防范的法律法规也会造成国与国之间标准的不同。举例来说，在隐私权上，某些国家可能允许录音资料成为有效的法律证据，而另一些国家可能就不允许。

　　因此，在对DVR影响上就出现：当一个新产品被推出时，必须要有多种型号规格，以符合不同国家的标准和法规。这要比不同应用上的需求复杂得多，例如，应用在银行监控系统就和应用在仓库或港口的需求不同，甚至更加严格。在某些国家，政府甚至还规定了图像录像的先后顺序，这些都是所有DVR厂商在开发产品时所要遵守的标准和法规。

　　应用方面

　　最早使用到高级别监控系统的场所就是银行和赌场了，为了能够拍到一些动作的细节，实时录像就显得非常重要。一般，这样的场所至少需要录像速度达到25幅/每秒，而非平时的5幅/每秒。特别是赌场，由于使用到了DVR，所以通常都会配置500台摄影机，甚至更多，如此庞大的影像资料要被记录在有限的硬盘空间上，储存容量成为关键问题。

　　DVR其中一项新的功能是解决了对于储存的图像不可以修改或是删除。这对于银行、赌场和一些可将录像资料当作合法证据的国家来说，是相当重要的。

　　交通部门、商店、仓库、超市、港口、机场、火车站和监狱，这些都是最常使用监控系统的场所，不论是从3-4台摄像机的小型系统，还是超过1500台摄像机的大型系统。而在最新的应用案例中，只有具备MPEG-4压缩格式、超大储存容量和最快录像速率的DVR，才能提供50万gigabyte的储存量和30天的连续录像。

　　最先进的DVR具备有内置的多路处理器和转换器，以便控制和浏览16台摄像机。其它功能还包括录像速度最高可达50 ips或60 ips，可实现同时播放、图像真实可靠、先进的搜索功能，以及智能侦测等等。如果有30台这样的DVR，便可以构建一个非常强大的监控系统，配置超过数百台的摄影机，并藉由网络连接到一个具有数台PC机的中央控制中心。

　　NVR

　　但是，在基于IP网络的监控系统中，DVR的角色可能发挥不了太大的作用。因为，视频资料已经被数字化，并被压缩在IP信息包中，通过DVR进行录像就变得没有必要——信号首先被解压缩和转换为模拟信号，然后再转换回数字信号，已不再需要。使用NVR(Networked Video Recorder)就可以做到这些，这是一个智能服务器，配备有多个硬盘，通过运行特定的软件程序，实现对数字视频资料的储存和搜索。

　　事实上，NVR可以记录任何东西，不单单是视频，还包括音频、门禁资料、遥感数据等等。它还可以从任何一台远程摄影机上记录资料，并且可以在任意一台监视器上进行回放。NVR是全数字化的产品，且可以支持数量众多的摄像机，例如它可以同一时间为高达64路的视频提供足够的储存空间。

　　NVR也非常的灵活，它易于增加新的摄像机和监视器，另外还可以很容易地增加或减少储存容量，而且它具有优秀的性价比。由于NVR是按照安防产业的服务标准和磁盘阵列所开发出来的产品，因此，平均每台摄像机每天使用NVR的成本是使用DVR的二分之一到三分之一。

　　NVR其实早已被使用在大型的交通工程上，因为网络视频技术已经成为大中型监控系统的选择方案了，特别是在某些大型或远程监控项目中。正因如此，现存的网络基础架构可以被利用起来，大量的视频画面可以被不同的使用者观看，灵活性成为了关键。

　　另一个非常重要的突破就是混合式DVR的开发，它同时适应于IP网络录像和模拟录像。它意味着，厂商们可以通过一个录像解决方案从而拥有一整套产品线。使用者可以保留原有系统的模拟摄像机，而只需要增加新的摄像机，并藉由IP网络将所有的图像记录联接在同一个录像机中。这将会非常容易地实现向NVR解决方案的延伸。

　　未来

　　未来趋势可能会是，数字技术如何才能使监控系统从只是提供简单基本功能的 “盒子(boxes)”式连接，发展成为成熟的网络系统，以传输视频资料——就像在广播行业里一样——可以在一个或多个DVR和NVR上储存视频。另一个趋势是增加使用权限，特别设定软件和操作系统，以克服标准产品的局限性，例如可以防止电脑病毒攻击。另外一个新的功能会是在DVR中加入更精确的视频内容分析系统，以针对可疑事件做快速搜索。

　　另一方面，进一步针对压缩方式和资料备份的问题仍然在持续的开发之中。节省储存空间是其中一个关键点。随后，带有人工智能分析功能的数字硬盘录像机会逐渐掌控整个监控系统，从最初的录像、存档到分析，DVR将为所有的监控系统提供完整而可靠的解决方案。