嵌入式DVR在国内安防市场的兴起,并逐步广泛地应用到各个领域的视频监控系统当中,其功能技术也渐趋成熟和齐备。这主要是因为它在具备自身独特性和优越性的同时,更具有不断创新的技术,并且符合市场在功能上与时俱进的需求。
嵌入式DVR发展现状
功能和市场优势
嵌入式DVR自始至终都一直在高举“高稳定性”的大旗——“稳定压倒一切”。虽然嵌入式DVR在刚问世时,有着极高的返修率,使其所引以为傲的稳定性大打折扣,但是,从一个产品的发展过程上看,不稳定是产品面向市场和用户时的必经之路,因此,当时厂家考虑的不是嵌入式DVR能不能稳定的问题,而是它需要多长时间才能稳定。因此,当嵌入式DVR产品在成功跨越“稳定”的那道坎后,它开始真正展现稳定性的魅力,也大大迎合了多数用户的需求,而稳定性正是嵌入式DVR最大的特点。然而,对此我们还可以希冀,如果嵌入式DVR能做到和DVD一样的简单方便、稳定可靠、产品一致性好、维修方便,那么,用户将会更加信任我们的嵌入式DVR产品;而对于嵌入式DVR的发展来说,也是一次重要的挑战和机会。
嵌入式DVR在解决稳定性这个大问题的同时,也从基本上解决了PC式DVR所拥有的功能问题,满足了绝大部分用户对于视频录像的要求。现今中国制造的嵌入式DVR,在多硬盘、大硬盘的管理,字符叠加,特别是各种网络功能上,已经不逊色于PC式DVR。在目前,网络化已经成为对嵌入式DVR提出的基本要求,而不是可选项。市面上主流的嵌入式DVR在网络协议上支持HTTP(Web访问)、TCP、UDP、MultiCast(单播或者多播传输)、PPPoE、DDNS(动态域名解析,用于解决通过域名访问使用动态IP地址的服务器),功能上必须支持数据和信息的主动上传和点播方式,具备智能的网络速度自适应调节功能,以适应各种不同的网络接入,以及异构网络的防火墙的穿透功能,不仅能在局域网内联网使用,在复杂的广域网环境中也能通过配套的域名服务器、转发服务器等获得很好的联网性能。从长远来说,DVR/DVS的网络协议应该会向标准化发展,比如说支持SNMP、RTSP、RTP、RTCP、NTP等标准协议方向发展,视音频编码采用标准的协议,码流采用标准的封装,信息交互采用标准的应用层协议发展,以构成规模化的网络视频管理系统。
第三,随着技术的更新和各品牌间竞争的加剧,嵌入式DVR的价格不断下降,降到了大部分用户都能接受的程度,所以,这也很大程度地扩大了其产品的使用范围。就像几年前,嵌入式DVR主要是应用于金融行业,而到当今在各种细分市场已经随处可见嵌入式DVR的身影了。
高路数、“一芯八路”降低产品造价
从用户对于嵌入式DVR的要求上来看,更加稳定、操作简单和价格便宜是市场的主流呼声,而现在市场上推出的高路数的嵌入式DVR,其实是在降低成本上迎合了大家的需求。高路数的嵌入式DVR虽然在技术上有一定的突破,但是,从用户的角度来看,它并没有解决实际问题,反而还带来了不安全的潜在风险,唯一的现实好处就是降低了购买成本。所以,高路数的嵌入式DVR是对现有产品线一个很好的补充,在成功解决了稳定性的问题后,会从价格的角度上对主流16路的产品提出挑战。
除了采用高路数的方法来降低嵌入式DVR的平均每路成本外,以提高压缩算法的效率和采用更快速的编码DSP来提高单芯片的编码路数,也是一个非常有效的办法。从单DSP芯片压缩一路实时音视频到单芯片压缩4路,再到今年,一些厂家都已经推出或者准备推出单芯片压缩8路实时音视频(即“一芯八路”技术)。单芯片能处理8路音视频的实时压缩,主要归结于压缩算法的效率提升和DSP芯片的升级。尽管对于用户而言,单芯片到底是压缩一路、四路还是八路,并不是他们所关心的问题,但是对于生产制造厂家而言,这是一个能大幅降低制造成本的最好途径之一,同时,也体现了一个厂家的技术积累和技术实力。现在市面上,单芯片8路的硬件压缩卡已经由于出色的性价比快速地提升了市场占有率,而仍旧停留在单芯片4路解决方案的压缩卡市场份额,则受到了相当大的影响。从这个趋势上可以看出,采用单芯片压缩8路的方案也会在嵌入式DVR上得到体现,而响应终端客户希望产品价格趋于合理的要求。
市场向低码流高清晰、智能化发展
低码流高清晰也是嵌入式DVR产品需要解决的问题。D1格式的嵌入式DVR在整个市场中所占的比例不断增大,说明终端客户对于高清晰的视频产品的需求是一直存在并不断提高要求的。然而现在普通H.264编码格式的D1尺寸视频流,无论是在对硬盘空间的占用,还是在对网络传输带宽的应用上都让使用者觉得吃力,基本上是CIF格式的3到4倍。能不能有更低码流的编码算法呢?从MPEG-4到H.264算法的更新后,近两年以来压缩算法没有大的突破,CIF格式每小时200M硬盘空间、D1格式每小时700M硬盘空间似乎成了大家都不得不接受的一个行业标准。未来谁能率先在这个技术层面做到突破并领先,谁就有可能主导另一次产品的性能绝对领先方向,从而改变市场的现有格局。
而现在学术上讨论得比较热烈的“智能化”属于高端应用,相对而言更适合在PC式DVR上率先实现,因为很多智能图像分析和处理的软件,例如人脸识别、基于对象的检索等,在Windows操作系统上的开发相对容易得多,而嵌入式DVR由于使用一些精简的RTOS,开发难度相当大;另一方面,从技术的角度,智能化的功能越往前端实现越有价值,未来实现了数字化、智能化和网络化的IP摄像机和现在的模拟摄像机,给用户带来的最大的改变,是能将前端视频信息进行智能的判断,只将有用的、用户需要的信息直接数字化和压缩后传到后端,后端只负责进行存贮和管理,因此,数字摄像机的使用一定会改变嵌入式DVR的命运,改变管理平台软件的命运,改变我们现在都熟悉的模拟摄像机+数字硬盘录像机+管理平台软件+智能后端分析的视频监控系统的整个模式。
[NextPage]市场上常见的嵌入式DVR采用的技术方案大多由四个重要部分组成,分别是:嵌入式软体/硬体技术;硬盘管理技术;算法技术;网络技术。
1、嵌入式软件/硬件技术
嵌入式DVR的核心器件与PC类似,都是采用高性能的中央处理器CPU,兼容标准不同,功能各异,今后随着芯片技术的进一步发展,MIPSDSP或者是ARMDSP技术会更加适合嵌入式DVR。
操作系统:目前市面上的嵌入式DVR采用的操作系统主要分为三类:第一类为厂家自己开发的简单RTOS;第二类为商业化的专用嵌入式操作系统,如VXWORKS/WinCE;第三类为源代码开放的LINUX操作系统。RTOS最简单高效,但其扩展性比较差,复杂功能实现比较困难;第二类操作系统有很好的系统特性,但其扩展性不是很好,许多功能扩展依赖第三方,且许可费用也比较高;第三类LINUX操作系统采用开放性的架构与模块化设计,可针对应用量身定做,去除与监控无关的多余功能,而且,LINUX支持多人、多工工作,只需要很少的硬件支持,这样的系统,效率更高,出错的机率更低。其可靠性经过验证,可以用在关键任务和场合的多应用操作系统,因特网使用的WEB服务器,都是24小时连续运行,其中绝大多数都是使用LINUX操作系统。他也是专门针对网络的应用推出的系统,所以它支持的网络协议很多,在相关软件的支持下,可实现WWW、FTP、DNS、DHCP、E-mail等服务。而且其内核代码完全公开,可以任意开发、更改。这样的特点使得全世界已超过千万人使用Linux,更由于许多厂商投入开发核心程序、发展相关软体以及硬件周边驱动程序,使Linux功能和完整性日益壮大。因此采用LINUX的操作系统也是大势所趋。
2、硬盘管理技术
嵌入式DVR硬盘管理系统分为两类,一是与PC机相同的FAT格式管理系统,第二种是嵌入式DVR生产厂家自行开发的,适合存储媒体数据流的硬盘管理系统。前者的优势在于无需投入研发成本,可以利用现成的PC技术。但此系统无法管理大数据包,只能进行分包,将一段完整的录像,分为若干个小的文件包,因此容易产生包与包之间丢帧现象;同时硬盘磁头需要频繁地读写数据与文件索引,磁头频繁跳动,对于每天十几到二十四小时连续读写硬盘的DVR系统,极容易造成硬盘故障;而如果硬盘录满后,需要删除整段文件,但新录制的文件与老的文件大小不同,由此会在硬盘上产生大量碎片空间,影响硬盘的使用和系统效率;另外,FAT文件系统用做录像机录像资料管理还存在两个风险,一是文件分配表如果损坏,则录像资料大多会丢失,二是系统突然断电或遭到人为破坏,当前的录像数据不能够保存。
而第二种方式就可以从根本上修正上述的问题。
算法技术/网络技术
因而从嵌入式DVR硬盘操作系统的发展方向看,长时间稳定录像采用第二种方式可以大幅度提高硬盘录像机的可靠性。
但专用的文件系统需要专业公司具备相当的开发硬盘文件系统的能力与经验,目前国内只有少数几个厂家拥有该项技术。如浙江大华生产的所有嵌入式DVR都采用自行研发的文件管理系统,更采用硬盘休眠技术,延长了硬盘的使用寿命。今后如果要在嵌入式DVR立足,也必定要将专用文件管理纳入到研发的日程当中。
3、算法技术
在算法上,MPEG-IV的成熟应用及H264的应用扩大必将成为趋势。MPEG-IV产品的开发商越来越多,使得它成熟度愈来愈高。而H264因其更切合网络传输的要求成为主流。
今后,为了使嵌入式DVR具有更广泛的适用性,各种算法的统一将是未来发展的趋势,但这种统一不是以国内哪个企业的标准为标准,需要广泛的政府职能部门与DVR产业链上的各类企业的广泛参与。
4、网络技术
新一代的嵌入式DVR已经具备与PC机相同的网络特性,今后的网络技术发展将使嵌入式DVR可以满足不同网络环境下图像传输要求。嵌入式DVR的网络技术正朝两个方向发展:一是专网技术条件下开发满足保安监控需求的高品质的网络录像机,其技术要求实时、清晰、可靠、组网灵活、分散存储、多级管理,其最终发展目标是取代模拟光缆条件下的图像传输市场;第二个网络技术是公网条件下的网络传输解决方案,由于公网网络传输条件差,因此为了最大限度保证在公网图像传输的QoS,需要采用多种新的网络和图像压缩传输技术,如流媒体技术等。
综上所述,随着网络技术、识别技术、微电子技术、编解码技术、操作系统技术等的发展将使得嵌入式DVR向着智能化、集成化、无线化、高清晰化、个性化、互动化发展,今后更加开拓自动跟踪、特定目标跟踪、特定目标识别、摄取、处理等功能。
而民用高清晰录像系统的发展将会影响嵌入式DVR的技术发展方向。由于民用高清晰录像市场巨大,前景广阔,国内外大的公司都在此投入人力物力,以期待取得突破性进展,如果在不久的将来,高清晰度影系统广泛普及,其技术及标准也会为视频监控系统所使用,变成数字监控系统的事实标准。DVR生产企业正密切关注高民用清晰视频发展,并不断探索将其技术应用到保安监控领域的可能性。