DVR種類及關鍵技術

/DVR種類及關鍵技術

數(shù)字熱浪襲來，使得DVR產品成為平安監(jiān)控市場最新興的明星商品。DVR可完成畫面分割、處理、錄像的功能，堪稱是一臺「智能數(shù)字監(jiān)控錄像主機」。市場上對其壓縮技術、操作平臺的優(yōu)劣爭論不休，更直接地促進了DVR各種技術的開展及演進；本文將從DVR的原理、類型及關鍵技術等方面為各位做探討。

模擬式磁帶錄放機（VideoCassetteRecorder；VCR）面市的時間已超過20年，產品技術開展得相當成熟，在市場上的接受度也很高，然而其在某些功能上，已逐漸無法滿足消費者的需求。數(shù)字影像儲存設備（DigitalVideoRecorder；DVR）的興起，使得錄放機市場起了一場大革命。DVR采數(shù)字方式存錄影像，具有整合性高、功能多樣、可重復錄像、影像搜尋方便、畫質清晰、不需耗材等特色，逐漸取代了畫面分辨率不夠、無法快速搜尋畫面、所需耗材龐大的VCR。DVR與VCR的比較如表1所示。

DVR采用數(shù)字壓縮技術，用硬盤來儲存影像，集畫面分割、視頻切換、錄像機的功能于一體，本身可連接傳感器、警報器，尚具有移動偵測、通過譯碼器控制云臺和鏡頭、通過網絡傳輸圖象和控制信號等功能，所以事實上它可被稱做是一臺「智能數(shù)字監(jiān)控錄像主機」。DVR的根本分類

DVR在開展初期由于百家爭鳴、種類繁多，讓業(yè)內相關人士頗有「眼花撩亂」之感，在經過一段時間的變化后，各種型態(tài)的分類也大致成形。根據(jù)臺灣工業(yè)技術研究院光電工業(yè)研究所《光電產業(yè)開展剖析》報告中，大致將所有的DVR分成三個類別：

一．數(shù)字STB類型

STB指的是Set-topBox（一般譯成：數(shù)字衛(wèi)星接收器、機頂盒、電視上網機、隨選視訊盒等，由于譯名分歧，故在此以STB統(tǒng)稱之）。數(shù)字STB類型的DVR在性質上屬于功能整合性的訊號接收平臺，以提供數(shù)字錄像功能與接收數(shù)字播送及互動應用的訊號為主，可選擇接收數(shù)字無線地面?zhèn)鞑ィ―igitalTerrestrial）、數(shù)字有線電視傳播（DigitalCable）、數(shù)字衛(wèi)星傳播（DigitalSatellite）等不同種類的傳播訊號。

二．PC-based類型

PC-based類型的DVR其應用平臺為一般的PC、手提電腦等。在PC內裝置一片或多片影像擷取卡，利用軟件進行影像壓縮并執(zhí)行影像編輯功能，系統(tǒng)較不穩(wěn)定。

三．單機（Standalone）類型

單機型的DVR乃重新利用CPU及RAM來開發(fā)設計，采用專屬的軟件程序，研發(fā)本錢較高。采用硬件壓縮，品質穩(wěn)定，不會有死機的問題產生，且在影像儲存速度、分辨率及影像畫質上都有較大的改善。這類型的產品只單純提供數(shù)字錄放影功能，而不附加其它如播送訊號接收、上網際網絡等功能。由于應用在平安監(jiān)視領域的產品多屬于上述的第2類及第3類，因此本文將僅就這兩個類型做探討。PC-based類型與單機類型系統(tǒng)孰優(yōu)孰劣的爭議，到目前為止仍無法下定論。目前雖以PC-based的DVR占市場多數(shù)，但據(jù)觀察，兩種類型的產品將各自產生市場區(qū)隔。1995年即投入DVR領域開展的日本Ikegami公司，其海外部經理YasuhikoSaito就指出：「DVR市場將朝向兩個不同方向開展，一方面，由于RTOS(RealtimeOperationSystem，實時操作系統(tǒng))在運作時的可靠性，預料會有很大的開展；但另一方面，對強調可聯(lián)網工作的DVR產品，Windows操作系統(tǒng)則因為操作簡單而將成為另一種主流」。DVR的關鍵技術

DVR的技術目前仍不斷在開展中，而其中的關鍵技術在于操作系統(tǒng)及影像壓縮技術。

一．操作系統(tǒng)

1.以Windows為操作接口

對于以PC為主要架構的DVR來說，Windows平臺以其使用簡單、應用普遍等特點而名列各種操作系統(tǒng)名單的榜首。韓國3R集團總裁Sung-IkChang表示：「目前大多數(shù)DVR及其相關產品的廠商都采用基于Windows的操作系統(tǒng)；尤其在美國這樣的大市場，用戶為了日后維護方便，多傾向于使用基于Windows的DVR產品」。韓國DigitalLogic公司海外市場部經理JonathanKim也說：「我們認為Windows操作系統(tǒng)是最適合DVR系列產品的。因為Windows是目前較通用的操作系統(tǒng)，因此具備較高的支持性，不管任何地方Windows都可以支持大局部相關產品」。

此外，Windows在軟件升級方面，也強于其它操作系統(tǒng)。由于近年來IT產業(yè)與安防產業(yè)密切相關，因此當數(shù)字技術在IT產業(yè)日進萬里的同時，相關技術開展勢必影響平安產業(yè)。Windows之所以會被眾多廠商所愛用，乃是因為它具有強大的可升級性。廠商認為，由于DVR系統(tǒng)不可能長期停留在固定水平，因此可升級性勢必成為系統(tǒng)開展的關鍵點。如果考量汰舊本錢，一旦用戶對于既有系統(tǒng)產生更高的要求或者原有的系統(tǒng)暴露出一些缺陷，大局部的用戶不太可能去買一套全新的系統(tǒng)來替換，如此一來，產品的升級就成為首要的解決方案。

盡管供貨商認為，系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于用戶的實際操作方式，然而，Windows操作系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定性，仍令使用者相當質疑。有廠商就表示，如果只單純使用監(jiān)控系統(tǒng)，Windows98系統(tǒng)相當穩(wěn)定；但如果在Windows平臺上同時運行別的程序，系統(tǒng)不穩(wěn)定、甚至死機就無可防止。

2.以Linux為操作接口

IT業(yè)界中Windows和Linux操作平臺的劇烈競爭也延燒到安防產業(yè)。Linux是一種可多人使用的作業(yè)環(huán)境，可讓多位使用者在同一時間內同時使用計算機主機的資源。Linux提供完整的多人(Multiuser)、多任務(Multitasking)及多行程(Multiprocessing)環(huán)境，可由網絡上下載使用。由于其原始程序代碼（SourceCode）是公開的，因此可以任意開發(fā)、修改，故Linux的使用者并不須煩惱缺乏需要的應用程序，加速了研發(fā)的速度，且系統(tǒng)本身以及大局部的應用程序是免費的，讓開發(fā)者省下大筆的研發(fā)費用。此外，對硬件需求較低的Linux，可令使用者節(jié)省更多的硬件本錢投入，整體產品本錢隨之降低。隨著網際網絡的盛行，全球使用Linux的人愈來愈多，也吸引了無數(shù)的開發(fā)人員投入改進核心、開展應用軟件以及硬件周邊驅動程序的行列，使Linux功能和完整性日益擴大，成為各方注目焦點。

此外，Linux是以網絡環(huán)境為基礎的操作系統(tǒng)，具有完整的網絡功能，使用者可以在Linux下以單機連上Internet，也可架設局域網絡（LAN）；還可以以Linux架設各種Server，提供在Internet以及Intranet的郵件、...各種效勞。在這樣的趨勢之下，Linux成為DVR制造商躍躍欲試的操作系統(tǒng)。有些供貨商甚至表示Linux比Windows更適合應用在DVR上。韓國EasternInfo-Com公司海外市場部協(xié)理HyoksangKwon即表示：「由于Windows較不穩(wěn)定，且價格頗高，相形之下，Linux看起來是最有開展?jié)摿Φ闹髁鞑僮飨到y(tǒng)」。

實際上，現(xiàn)在就下「Linux作為DVR的操作系統(tǒng)會優(yōu)于Windows」這樣的結論仍嫌太早。據(jù)其它制造商反應，Linux在兼容性方面仍存在著一些問題，如打印機支持、Internet聯(lián)接等方面，都不如Windows。此外，對于已習慣使用Windows應用程序的使用者而言，剛開始會不適應Linux的作業(yè)方式；而針對Linux可讀取Windows的檔案，但目前Linux仍有無法讓Windows系統(tǒng)讀取檔案的缺點，加上Linux為后來崛起之操作系統(tǒng)，故在目前維護人員并非十分充足的情形下，許多使用廠商在選擇使用Linux系統(tǒng)時也會有一定的心理障礙。

3.以RTOS為操作接口

對于單機型或非PC-based的DVR來說，RTOS（RealTimeOperationSystem）是最正確的操作系統(tǒng)，目前市面上這種類型的供貨商以韓國和日本為主。許多韓國廠商如3R、KoreaComputerTechnologies、Kodicom、Artinix等認為，單機型DVR具有高經濟效益、穩(wěn)定性高及與既有的安防控制器有高兼容性等特點，因此在前一陣子都陸續(xù)推出了單機型的DVR。對于日本廠商而言，會致力于開展單機型DVR主要是基于對圖像清晰度的考量，目前，大多數(shù)PC-basedDVR的圖像品質都不如單機型的DVR。

然而，單機型DVR目前面臨的最大挑戰(zhàn)在于聯(lián)網功能。在聯(lián)網工作普及的今天，已有越來越多的用戶使用網絡，韓國DigitalLogic公司的JonathanKim即表示：「當我們談論單機型DVR時，經常遺漏掉網絡化的遠程控制局部。但DVR系統(tǒng)如果不能和網絡銜接，坦白說，那就不能稱為DVR系統(tǒng)」。部份西方的制造商也有相同的觀點，例如美國、德國、英國以及其它北歐國家，已經將網絡功能視為是數(shù)字CCTV產品的關鍵。英國DedicatedMicros執(zhí)行總經理MikeFawcett舉例說明：「英國的化工、制藥廠采用了具備網絡功能的DVR設備，除了節(jié)省大量人力的開銷外，更可以在任何地方監(jiān)看工作人員和生產線狀況，因此節(jié)省不少本錢」?？陕?lián)網的特性讓用戶可以透過LAN/WAN、Internet等網絡進行遠程監(jiān)看。這個特性已被預測成為將來CCTV市場的主流。為了讓產品具備聯(lián)網功能，單機型DVR制造商陷入「價格vs.功能」的兩難局面。韓國KoreaComputerTechnology公司總經理Y.H.Min指出：「為了讓DVR具備聯(lián)網功能，我們必須在單機型DVR中添加某些芯片。為此，我們必須增加投資金額及本錢，在價格競爭日益劇烈的情況下，本錢的增加對我們相當不利」。

二．壓縮技術

現(xiàn)階段DVR所采用的壓縮技術以JPEG、MPEG1、MPEG2為主。嚴格說起來，這些壓縮技術都未必能完全符合長時間錄像的需求。

1.JPEG

JPEG的壓縮倍數(shù)為20~80倍，適合靜態(tài)畫面的壓縮，分辨率沒有選擇的余地。以往的JPEG壓縮技術是直接處理整個畫面，所以要等到整個壓縮檔案傳輸完成才開始進行解壓縮成影像畫面，而這樣的方式造成傳輸一個高解析畫面時須耗時數(shù)十秒甚至數(shù)分鐘。而新一代的JPEG是采取漸層式技術，先傳輸?shù)徒馕龅膱D檔，然后再補送細部之資料，使畫面品質改善。這種方式所需的時間雖然與原先的方式一樣，但由于可以先看到畫面，所以使用者會覺得這種方式較好。

2.MPEG1及MPEG2

而MPEG1、MPEG2在影像移動不大的情況下其壓縮倍數(shù)約為100倍（一般VCD、DVD約為35倍），若從VCD、DVD的規(guī)格來看，MPEG1的分辨率為320×240（或以下），MPEG2則通常為720×480。MPEG1、MPEG2是傳送一張張不同動作的局部畫面。

3.MPEG4

至于壓縮倍數(shù)為450倍(靜態(tài)圖像可達800倍)，分辨率輸入可從320×240到1280×1024的MPEG4，則是專為移動通信設備(例如移動電話)在英特網實時傳輸音/視頻訊號而制定的最新MPEG標準。MPEG4和MPEG以往的版本相比，最大不同之處在于MPEG4使用「圖層」(layer)方式，能夠智能化選擇影像的不同之處，在壓縮下個別編輯畫面，使圖文件容量大幅縮減，而加速音/視頻的傳輸。有人認為MPEG4的出現(xiàn)，對于DVR廠商而言無疑是一大福音，然而也有廠商認為，MPEG4規(guī)格雖已定出，但實際應用于DVR的技術上卻尚未成熟，現(xiàn)階段無論以軟、硬件來實現(xiàn)都有待突破（詳情《技術篇─MPEG4壓縮技術于DVR的應用》一文）。

對于哪種壓縮方式較適用于DVR產品的看法，廠商的意見相當分歧。韓國3R公司的Sung-IKChang具體指出：「大體來說，壓縮技術采用兩種方法，一種是intraframe，另一種是Interframe。Interframe可區(qū)分每幅影像的差異，并只傳送影像不同的局部，H.263和MPEG是這種格式的代表。而Intraframe方式則把一個動畫分解成若干個固定的畫面一幅一幅的傳輸，以Wavelet和MotionJPEG為此方式的代表。從傳輸效率考量，Interframe在性能上要遠遠優(yōu)于Intraframe；而且，Interframe技術在畫面變動較小情況下，能提供相當不錯的畫質」。然而，平安產品的用戶必須考慮到圖象畫質的問題，在這一點上MPEG較Wavelet和JPEG要遜色。DigitalLogic公司的JonathanKim就表示：「我們成認MPEG4在視頻壓縮方面比較優(yōu)秀，但MPEG系列皆存在著圖象干擾和畫面扭曲失真的情況。如果用戶想購置存儲量大的DVR，他可以考慮MPEG壓縮格式；但如果用戶希望能有良好的畫質，則應該考慮其它的壓縮方式；至于那種方式好，則取決于客戶需求」。EasternInfo-com公司的Hyoksang認為：「圖象清晰度，和圖象的壓縮率、CPU以及其它相關硬件的負載是成反比的，由于MPEG4具有極高的壓縮率，因此導致圖象的不清晰，要到達安防產業(yè)對于圖象要求的標準，還有很大的改進空間」。DM公司的執(zhí)行總裁MikeFawcett進一步指出：「對于靜止的畫面，不管用JPEG方式壓縮還是MPEG方式壓縮，傳輸?shù)乃俣榷际且粯拥?。然而，如果物體是呈現(xiàn)運動狀態(tài)，則MPEG格式不會立即反應傳輸，這是因為MPEG格式傳輸?shù)乃俣容^慢，或者監(jiān)控中的場景容易出現(xiàn)干擾」。他認為，JPEG壓縮技術不管在圖象畫質還是在傳輸速度上，都更加適合安防產業(yè)。他說：「我認為JPEG的品質較好，較具有競爭力，也較平安」。隨著DVR技術的不斷開展、存儲容量逐步擴大，用戶會對畫質的要求必然越來越高。英國Visionfactory董事長DavidBeanland表示：「盡管JPEG和Wavelet格式的圖象需要占用較大的存儲空間，但這種壓縮技術在DVR產業(yè)仍然是主流。毫無疑問地，DVR的存儲容量會逐步擴展，存儲容量達200GB以上的DVR最慢會在2、3年后出現(xiàn)于市面上。一旦容量問題得到解決，使用者便會將焦點放在圖象的畫質，而MPEG壓縮技術方式將會被淘汰」。Beanland也同時質疑MPEG壓縮技術錄制的圖象是否能作為可靠的法庭證據(jù)，目前在歐美市場還值得商榷?，F(xiàn)任職于飛利浦公司，具有14年經驗的AlanEverid則認為對于DVR產品而言，Wavelet是最好的壓縮方式。主要原因在于Wavelet移除了圖象的高頻成分(highfrequencycomponents)，僅保存單幀圖象信號。這個特點，特別適用于畫面變更頻繁的場合，例如多畫面分時顯示。不過，Wavelet雖然符合安防產業(yè)的圖象要求，但在考量聯(lián)網與否的因素下，讀者需注意Wavelet并非現(xiàn)行的IT網絡所普遍支持的格式，所以在聯(lián)網的使用上會有所限制。儲存介質及容量

為了記錄不斷進行中的影像變化，DVR的儲存介質及其容量大小也是眾人關注的問題之一。以目前市面上DVR產品最常使用的儲存介質─硬盤而言，若要保存8路影像、30天的圖象記錄，最少需要300GB的硬盤容量，而由于硬盤價格居高不下，造成使用者很大的本錢負擔。值得快樂的是，目前各國在硬盤記錄密度研究上均投入很大心力，使得硬盤記錄密度提升、單位容量儲存本錢大幅降低。由此可見，儲存介質的「大容量」及「低價化」將影響DVR在市場上的接受度。而在未來，DVR除了在硬盤容量加大、系統(tǒng)穩(wěn)定度提高、高畫質錄像影像之外，將朝實行錄像、產品多功能、網絡傳輸功能強等趨勢開展。而相信價格的合理化也將會帶動整個DVR產品在市場上的普及化及群眾化，屆時，DVR將會取代原有的模擬設備，成為平安監(jiān)控領域的要角。DVR的核心技術、產品種類及開展趨向

DVR系統(tǒng)的技術，主要表現(xiàn)在圖像采集速率、圖像壓縮方式、硬磁盤信息的存取調度、解壓縮方案、系統(tǒng)功能等諸多方面。DVR的應用面非常廣泛，包括銀行柜員制和ATM機監(jiān)控、機場候機大廳、購物廣場、商業(yè)中心等諸多場合，也包括居住小區(qū)、嬰幼兒監(jiān)護、老年銀發(fā)族護理等場所，能有效地改善或替代現(xiàn)有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)。它將會是未來數(shù)字化監(jiān)控的領頭羊，已成為21世紀初的發(fā)燒產品，因其技術先進成熟而將得到更廣泛的應用。也極可能作為磁帶錄像機VCR的新一代替代產品，與可錄像的DVD-RAM一道大舉進入家庭，成為新型的信息家電產品之一，市場前景極為廣闊。DVR的核心技術

一般而言，圖像的壓縮/解壓縮方法是硬盤錄像機的核心技術之一，目前硬盤錄像機采用的圖像壓縮技術(ImageDataCompression)主要有：

MotionJPEG

它是一種基于靜態(tài)圖象壓縮技術JPEG開展起來的動態(tài)圖象壓縮技術，可以生成序列化的運動圖像。其主要特點是根本不考慮視頻流中不同幀之間的變化，只單獨對某一幀進行壓縮。M-JPEG壓縮技術可以獲取清晰度很高的視頻圖像，而且可以靈活設置每路的視頻清晰度和壓縮幀數(shù)。因其壓縮后之格式可讀單一畫面，所以可以任意剪接。M-JPEG因采用幀內壓縮方式也適于視頻編輯。

M-JPEG的缺點一是壓縮效率低，M-JPEG算法是根據(jù)每一幀圖像的內容進行壓縮，而不是根據(jù)相鄰幀圖像之間的差異來進行壓縮，因此造成了大量冗余信息被重復存儲，存儲占用的空間大到每幀8~20k字節(jié)，最好也只能做到每幀3k字節(jié)。另外一點是它的實時性差，在保證每路都必需是高清晰度的前提下，很難完成實時壓縮，而且丟幀現(xiàn)象嚴重，但如果采用高壓縮比則視頻質量會嚴重降低。

JPEG的新進展是多層式JPEG（ML-JPEG）壓縮技術。它先傳低清晰度的畫面，故成像速度快很多；再補送細節(jié)的壓縮資料，使畫面品質改善；然后再補送更細節(jié)的壓縮資料，使畫面品質更加改善，這樣JPEG的畫面呈現(xiàn)由低清晰度到高清晰度、由模糊到清楚。

MPEG1視音頻壓縮標準

用于CDROM上存儲同步和彩色運動視頻信號，旨在到達VCR質量，其視頻壓縮率為26：1。MPEG1可使圖像在空間軸上最多壓縮1/38，在時間軸上對相對變化較小的數(shù)據(jù)最多壓縮1/5。MPEG1壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸率為1.5Mbps，壓縮后的源輸入格式SIF（SourceInputFormat），分辯率為352像素×288行（PAL制），亮度信號的分辯率為360×240，色度信號的分辯率為180×120，每秒30幀。MPEG1對色差分量采用4：1：1的二次采樣率。

與M-JPEG技術相比較，MPEG1在實時壓縮、每幀數(shù)據(jù)量、處理速度上均有顯著的提高；PAL制時，MPEG1可以滿足多達16路以上25幀/秒的壓縮速度，在500kbit/s的壓縮碼流和352像素×288行的清晰度下，每幀大小僅為2k。此外，在實現(xiàn)方式上，MPEG1可以借助于現(xiàn)有的解碼芯片來完成，而不像M-JPEG那樣過多依賴于主機的CPU。于軟件壓縮相比，硬件壓縮可以節(jié)省計算機資源，降低系統(tǒng)本錢。

MPEG1雖然是目前實時視頻壓縮的主流，但也存在著諸多缺乏。一是壓縮比還不夠大，在多路監(jiān)控情況下，錄像所要求的磁盤空間過大。二是圖像清晰度還不夠高。三是對傳輸圖像的帶寬有一定的要求，在普通電話線窄帶網絡上無法實現(xiàn)遠程多路視頻傳送。四是MPEG1的錄像幀數(shù)固定為每秒25幀，不能丟幀錄像，使用靈活性較差。

MPEG2視音頻壓縮標準

對每秒30幀的720×576分辯率的視頻信號進行壓縮，適用于計算機顯示質量的圖象，壓縮后的數(shù)據(jù)率為6Mbps，它是將視頻節(jié)目中的視頻、音頻、數(shù)據(jù)內容等組成局部復合成單一的比特流，以使在網上傳送或者在存儲設備中存放的壓縮。在選擇壓縮設備時，應考慮是否支持4：2：2編解碼格式。

MPEG4

是利用電話線作為傳輸介質的超低碼率的視音頻壓縮標準，用于每秒10幀低速率和64Kbps低帶寬的中分辨率視頻會議。新的目標確定為支持各種多媒體應用（主要側重于對多媒體信息內容的訪問），并可根據(jù)應用的不同要求現(xiàn)場配置解碼器。它與基于專用硬件的壓縮編碼方法不同之處是編碼系統(tǒng)是開放的，可以隨時參加新的有效的算法模塊。

MPEG4是基于幀重建算法來壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，通過動態(tài)地監(jiān)測圖像個個區(qū)域的變化，根據(jù)對象的空間和時間特征來調整壓縮方法，從而可以獲得比MPEG1更大的壓縮比、更低的壓縮碼流和更佳的圖像質量。MPEG4的應用目標是針對窄帶傳輸、高畫質壓縮、交互式操作以及將自然物體與人造物體相融合的表達方式，同時還特別強調廣泛的適應性和可擴展性(見表1)。

小波變換（wavelettransform）

壓縮比可達70：1或更高，壓縮復雜度約為JPEG的3倍，它為MPEG4采用，因為圖像的小波分解非常適宜于視頻圖像壓縮，使圖像壓縮成為小波理論最成功的應用領域之一。

目前大多數(shù)DVR系統(tǒng)采用的是MotionJPEG動畫畫像壓縮（JPEG靜態(tài)壓縮的變型）、MPEG1壓縮等成熟技術，壓縮比在1：10到1：200之間。也有采用MPEG2技術使圖像處理速度更快且價格合理的芯片推出。采用最新MPEG4壓縮的機型已經出現(xiàn)（如加拿大UniVision公司的Pico2000和Multivision等），這樣便可順利解決存儲媒體容量、影像壓縮技術、影像處理和傳輸速度這三大問題，同時價格也能為消費者所接受。為了提高壓縮比，有的系統(tǒng)采用了小波壓縮技術。

DVR對圖像的壓縮大多采用硬件壓縮方式，但也有采用軟件壓縮方式的。由于系統(tǒng)多以工業(yè)PC機為平臺，因此解壓縮采用軟解壓方案的居多。但為了提升產品的功能，日本產品大多通過采用IC壓縮芯片來獲得高清晰度畫質，并特別重視錄像的實時性。在DVR操作方式上，日本產品多采用控制面板和矩陣等硬件，而韓國則以鼠標操作為主。硬盤錄像機產品面面觀

國內市場上的DVR產品玲瑯滿目，有不下200種之多。但從水平和性能劃分，大致有以下三種類型：

單路音視頻硬盤錄像機

目前的主要市場是用于替代銀行儲蓄所柜員監(jiān)控原先采用的單道VHS錄像機，作1-1對應形替代。此類產品多屬自主開發(fā)，未來可能轉向家用。

單路音視頻硬盤錄像機中值得一提的是，可用作流動視頻監(jiān)控的帶活動硬盤系統(tǒng)。該硬盤可隨時卸下，通過接口連入計算機后即可讀出記錄的圖像并進行處理。

中檔多路視頻輸入硬盤錄像機

有些硬盤錄像機帶有一路或最多8路的音頻功能，多為OEM產品，特別是采用韓國生產的板卡。目前市場上較知名的如下：

A.歐美產品

歐美代表性產品如美國Sensormatic的Intellex三工型數(shù)碼錄象管理系統(tǒng)、JamsInternationalCorp.號稱是全實時產品的ProDVD（國內品牌是松本智能）、英國DedicatedMicros的DigitalSpriteLite多畫面數(shù)字信號存儲主機等。產品特點是穩(wěn)定性好，圖像采集速率并不高，有的16路輸入系統(tǒng)的總資源僅有25幀，一般最高也僅為100幀左右，但價格偏高。

B.日本產品

以日本池川(IKEGAWA)公司的SNDVR160產品為例，其號稱為五工型數(shù)字硬盤監(jiān)控系統(tǒng)，即現(xiàn)場監(jiān)視、硬盤錄像、智能回放、遠程登錄訪問、資料備份這5種功能可同時同步進行。有每秒50場的獨特錄像方式。有16路視音頻輸入、5路監(jiān)視器輸出、1路音頻輸出，在一定范圍內可替代視頻矩陣切換控制器，是DVR中有代表性的產品。

C.韓國產品

韓國強調數(shù)字立國，在DVR方面有一定的優(yōu)勢，不斷有新產品推出，特別是在圖像的采集速度和影像回放速度上，均有上乘表現(xiàn)。韓國公司一般規(guī)模不大，技術主要集中在幾家公司，如：EASTERNINFO.COM、KODICOM、LGInternational、IDIS、昌興信息通訊株式會社（CTEC）、Picaso、3R等。代表性產品有LGInternational的LDVR2000、3000系列，EASTERNINFO.COM的DRS產品，以及Picaso的JDVRS5000產品。

以EASTERNINFO.COM的DRS產品為例，有總資源每秒30幀、60幀、90幀、120幀等不同型號，均可接4路、8路、16路視頻輸入，采用的視頻壓縮技術每幀為3～10K。當前主銷產品為iDRS5000系列、iDRSM系列、iDRSNET系列，iDRSM系列的圖像分辨率到達768X576，圖像質量好。而Picaso公司16路攝像機輸入產品JDVRS5000壓縮方式采用MJPEG，每幀存儲容量為3～12KB，圖像分辨率320X240，顯示速度200幀/秒，錄像速度160幀/秒，有音頻輸出和RS485接口的PTZ控制，有每路10個區(qū)域并可調節(jié)靈敏度的移動檢測功能，能連續(xù)錄像或根據(jù)移動檢測、傳感器、按日程錄像，可通過PSTN、ISDN和TCP/IP實現(xiàn)遠程控制。此種板卡國內使用較多。

非PC類嵌入式硬盤錄像機

采用Windows操作系統(tǒng)的DVR，因是開放式的操作系統(tǒng)故具有用戶友好的圖形/用戶接口GUI等諸多優(yōu)點，但它也有如Windows固有的不穩(wěn)定性及支持CPU受到限制等缺點。硬盤錄像機的開展趨勢之一是從以PC機為平臺中脫身，這樣能克服因Windows操作系統(tǒng)原因引起的死機及存儲圖像混亂。改為具有嵌入式結構的非Windows專業(yè)化機，由硬件作壓縮與解壓縮，可到達實時錄像和實時回放圖像的理想境界。目前已有許多專業(yè)化機產品問世，具代表性的有：

1.韓國浦項數(shù)據(jù)公司的POS-Watch產品：該產品采用能嵌入ROM/快閃存儲器中的實時操作系統(tǒng)RTOS，其最大優(yōu)點是它能夠支持TI公司的DSP。

2.日本SONY的數(shù)碼監(jiān)控錄象機HSR-1P：該數(shù)碼監(jiān)控錄像機以硬盤作為最初的記錄媒體，提供迅速、高質量和連續(xù)的逐場記錄，之后這些記錄內容會按要求轉移到第二記錄媒體－DV磁帶，DV磁帶能提供迅高密度和高質量的長時間記錄，使用一盤（270分鐘）DV磁帶，可提供超過60GB的存儲量。而且刷新率很高，在24小時記錄模式時，16臺攝像機輸入情況下，每臺攝像機的記錄間隔僅為0.8秒，性能價格比非常高。

3.美國GYYR的數(shù)字視頻管理系統(tǒng)DVMS：該產品不基于PC機，其采用的操作系統(tǒng)QNX，是來源于UNIX并成功應用于核反應堆控制的實時操作系統(tǒng)，杜絕丟幀現(xiàn)象或系統(tǒng)性能的降低；采用Wavelet壓縮格式，圖像質量和壓縮要優(yōu)于MJPEG；具有音頻記錄和遠程接入功能；與傳統(tǒng)的CCTV設備能很好地兼容。未來硬盤錄像機的走向

MPEG4可能成為DVR壓縮技術的新寵

MPEG4基于場景描述和面向帶寬設計的特點，使得它也非常適合用于視頻監(jiān)控領域，主要表達在以下幾個方面：

1.存儲空間得到節(jié)省：采用MPEG4的視音頻全同步錄像所需的硬盤空間，約為相同圖像質量的MPEG1或M-JPEG所需空間的1/10。此外，MPEG4因能根據(jù)場景變化自動調整壓縮方法，故對靜止圖像、一般運動場景、劇烈活動場景均能保證圖像質量不會劣化。

2.圖像質量高：MPEG4的最高圖像分辨率為720576，接近DVD畫面效果；基于AV對象壓縮的模式決定了它對運動物體可以保證有良好的清晰度。

3.對網絡傳輸帶寬要求不高：在64kHz的帶寬上，MPEG1和M-JPEG平均只能傳1/2幀，而MPEG4可以傳5～7幀。當前可用于遠程監(jiān)控的傳輸網絡主要有公共電話網PSTN（帶寬<64kHz）、綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網ISDN（帶寬64k～128k）、非對稱數(shù)字業(yè)務網ADSL（上傳帶寬為128kHz，下傳帶寬為1MHz）、DDN專線（帶寬64k～2M）、局域網LAN（帶寬為10M～100M）。如果采用MPEG1或M-JPEG來做多路遠程監(jiān)控，則必須采用價高的DDN專線或局域網LAN；而采用MPEG4壓縮技術后，就可以使用帶寬更低的網絡，大大節(jié)省網絡費用。

4.有可變帶寬：MPEG4碼流可調，網絡傳輸速率可以設定為56k～384k，清晰度也可在一定范圍內作相應的變化。這樣用戶就可以根據(jù)需要對錄像時間、傳輸路數(shù)及圖像清晰度作不同的設置，增加了系統(tǒng)使用的靈活性。

5.網絡傳輸錯誤恢復能力強：當網絡進行傳輸有誤碼或丟包現(xiàn)象時，MPEG4受到的影響很小，并且能夠很快恢復。例如在誤碼到達1%時，MPEG1已無法播放，而MPEG4只會有輕微的邊緣模糊。又如當網絡傳輸出現(xiàn)瞬間丟包現(xiàn)象時，MPEG1恢復至少需要10多秒，而MPEG4只需1~3秒。

6.能對圖像進行判別：MPEG4是根據(jù)圖像內容，將其中的對象（物體、人物、背景）別離出來分別進行壓縮，這不僅大大提高了壓縮比，也使圖像探測的功能和準確性更充分地表達出來。此外，MPEG4引入了“AV對象（Audio/VisualObjects）〞的概念，使得更多的交互式操作成為可能。MPEG4采用這一概念來表示聽覺、視覺或者視聽組合內容。MPEG4允許組合已有的AV對象來生成復合的AV對象，并由此生成AV場景。它還可以對AV對象的數(shù)據(jù)靈活地進行多路合成與同步，以便選擇適宜的網絡來傳輸這些對象數(shù)據(jù)。還允許接收端的用戶在AV場景中對AV對象進行交互操作。MPEG4的這些特點為利用圖像測控和圖像處理實施平安檢查和平安防范提供了新的技術途徑。

近期已出現(xiàn)了支持MPEG-4/H.261/H.263的單芯片視頻編解碼器（VideoStreamingEngine），該芯片是基于MPEG-4、ITU-H.324（POTS）、ITU-H.323（LAN和Internet）、ITU-H.320（ISDN）等標準的。還有具有MPEG-4/Wavelet、MPEG-4/H.323等類先進壓縮方式的板卡推出。

DVR的操作系統(tǒng)將呈現(xiàn)多樣化

既有便于連網的Windows操作系統(tǒng)（Windows-basedDVR）外，也出現(xiàn)了以Linux開發(fā)的系統(tǒng)（Linux-basedDVR）和非基于PC的單機型系統(tǒng)（RTOS-basedDVR）等不同類型的裝置。但Linux在Internet聯(lián)接方面不如Windows，單機型DVR雖然有高穩(wěn)定性、與現(xiàn)有安防設備兼容性好等特點，特別是圖像的清晰度高，但同樣面臨聯(lián)網的難題。而可聯(lián)網的特性因能通過LAN/WAN、Internet等網絡進行遠程監(jiān)控一定會是未來應用的主流。

很快會出現(xiàn)嵌入式網絡型硬盤錄像機

即整機采用嵌入式結構，內置小型網絡操作系統(tǒng)，預留擴展閃存系統(tǒng)，具有網絡地址、網關、子網掩碼等。后端使用卡類擴充式結構，根據(jù)內部信息情況，支持不同的壓縮卡及壓縮結構方式；根據(jù)使用要求可插入不同路數(shù)的板卡，對卡的要求上實現(xiàn)總線、帶寬等方面的完善，同時具備本地及遠程網絡監(jiān)控和錄像能力，可以實現(xiàn)音視頻的同步傳輸和錄制，最終實現(xiàn)完全的網絡硬盤錄像機。

加拿大MultiVision公司除推出硬盤錄像機NETSERVER外，還推出了基于PC機的遠程監(jiān)控中心管理系統(tǒng)UCW，通過局域網、ISDN、DDN、廣域網等傳輸方式，在同一屏幕下可對36個網點的NETSERVER硬盤錄像機進行集中管理，實現(xiàn)視頻監(jiān)控、云臺鏡頭控制、回放錄像資料等遙控操作（見圖１）。

追求高品質畫面并可動態(tài)分配

追求接近800X600像素的高品質畫面同時能夠對每路的清晰度作動態(tài)分配。目前已有錄像/回放分辨率到達704X576質量的產品問世，并能在回放中作任意局部無級電子放大，搜索幀和記錄幀可看清細節(jié)局部。此外，記錄圖像回放的顯示速率為不少用戶所關注，特別是國內存在著過分強調“實時性〞的誤區(qū)，不管應用場合地追求每秒25幀，尤以銀行界為最。依作者之愚見，在技術可能、價格可被接受和保證系統(tǒng)可靠性的前提下，能到達每路均實時當然最好，不行的話不妨退一步，采用總資源動態(tài)分配方案來保證重點應用可能更為現(xiàn)實。

除記錄圖像外，還有同步錄音功能。

錄音功能已被越來越多的應用所要求，音頻壓縮采用G.711或G.728等標準。目前聲音的存儲效率已到達每路每小時僅需15MB，圖像的存儲效率到達每路每小時只需120MB。未來開展的重點之一將會是音視頻同步壓縮技術的研發(fā)。當前，在DVR圖像壓縮與聲音壓縮還存在不完全同步的情況下（約有1~1.5秒失步），有的公司改為使用VCD機板卡、采用MPEG1壓縮方式來實現(xiàn)圖像與聲音的同步，也不失為另一種途徑。此外，還要做到錄像與回放同步，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

硬盤容量與圖像資料的轉存?zhèn)浞輵鹘y(tǒng)一考慮

單體硬盤容量較大的為80GB，一臺DVR機可掛4個，從而到達320GB。雖然價格較高，但還是受到銀行類用戶的青睞。不過對于一般應用來說，還是以一臺40GB硬盤加上一臺DV格式磁帶機DAT或以刻錄機CD-R/W、DVD等作為轉存媒體這種配置更為合理。對于需要超大容量存儲的應用，則可采用掛接磁盤陣列方式?，F(xiàn)在，松下公司的WJ-HD500硬盤錄像機最大容量是1040GB（26X40GB），而英國DM公司產品更高達2100GB。

將逐步提升為數(shù)字式監(jiān)控主機的雛形

一方面需增大單機可同時處理圖像的路數(shù)，現(xiàn)國內外都同步推出了100路以上的超大規(guī)模硬盤錄像機，將大型專業(yè)效勞器引入數(shù)字錄像監(jiān)控系統(tǒng)。國內如中芯數(shù)字技術公司采用符合MPEG4框架的超小波壓縮算法，采用Linux操作系統(tǒng)，穩(wěn)定性高，每路視音頻同步。Honeywell澳大利亞公司推出了540路視頻輸入的系統(tǒng)DVM；美國Discover公司新推出的Web-DVMS網絡監(jiān)控系統(tǒng)，每臺Web-DVMS機可接108臺攝像機，系統(tǒng)可對5臺Web-DVMS機作集成管理，從而最多可連接540臺攝像機。

另一方面是采用MPEG4等更有效的壓縮技術，實現(xiàn)高密度大容量的數(shù)字錄像，利用并行圖像處理和調用技術來實現(xiàn)更多畫面和功能更全的靈活顯示，采用嵌入式單芯片系統(tǒng)（SOC：SystemOnaChip）體系結構，賦于其更多的切換與控制功能，同時具有更強大和速度更快的圖像遠程傳輸能力。現(xiàn)在DM公司的DigitalSpriteLite已號稱是視頻網絡數(shù)字全功能主機，既能傳送視頻網絡圖像，也能經由網絡控制攝像前端的動作。MPEG-4壓縮技術于DVR的應用

影像壓縮、程序開發(fā)能力、硬盤控制技術等均是影響DVR開展的關鍵技術，其中，影像壓縮技術的優(yōu)劣直接影響影像品質、儲存資料量和傳輸速度，是目前所有DVR制造商加緊研發(fā)的主要工程之一，而具有高壓縮比的MPEG-4的開展，則是許多業(yè)者共同關切的議題。

何謂MPEG-4？

簡言之，MPEG-4是為在網際網絡上或移動通信設備（例如行動電話）上實時傳輸音/視頻訊號而制定的最新MPEG標準（TheStandardforMultimediafortheWebandMobility）。

MPEG-4采用ObjectBased方式解壓縮，能夠智能化選擇影像的不同之處，分成背景、演講者等各細局部別解壓縮，也可在壓縮下個別編輯和任意放大縮小（Scalability），使影像儲存資料量大幅縮減，自然也可加速音/視頻的傳輸，目前傳輸速度現(xiàn)已可延伸至4Mbps。

光電所對MPEG-4的研發(fā)成果

光電所DVD驗證實驗室于MPEG-4的研發(fā)系附屬于HD-DVD規(guī)格研發(fā)的工程，依規(guī)格書開展特有的運算邏輯（Algorithm），再將各個演算加以整合，然后經實際上的壓縮實驗，驗證解壓縮后的品質。最大的突破在于對復雜的邏輯開展出各個壓縮的Algorithm，其復雜度是MPEG-1/2的4倍。

該研究室經理吳國瑞博士指出：「MPEG-1/2分成64頻帶，做不同資料的分隔，而MPEG-4承繼MPEG-1/2進一步修正使壓縮比更高，架構上MPEG-4涵蓋VideoObjectDecoder、StillTexture、2DMeshDecoder、FaceDecoder，后三者均屬MPEG-1/2未涉及之范疇，而在ObjectDecoder方面，MPEG-2也僅涵蓋部份而已。這部份的研發(fā)歷經1年半時間才完成，此后又消耗半年時間，完成在PC上實時播放的作業(yè)（一面解壓縮，一面播放）。在壓縮比方面，據(jù)實驗測試，低動態(tài)畫面可達800~1000倍，高動態(tài)畫面可達80～100倍?！?/p>

吳國瑞表示，編碼比譯碼的復雜度更高，運算量更大，現(xiàn)階段在PC平臺上，以軟件來進行譯碼，可做到實時，但編碼尚無法實時，要做到實時編碼，以PC的CPU來說要到4GB以上才可能完成（其分辨率設定為DVD畫質，720×480），因此，光電所下一步的方案是采用硬件方式來編碼，這樣即可達成實時壓縮解壓縮的功能，也可符合專業(yè)平安監(jiān)控的需求。

MPEG-4走向應用化所需之工具和研究

雖然MPEG-4標準的主要內容、編碼工具以及碼流格式根本上已經確立，但是由于MPEG-4許多新的編碼技術是建立在圖像分析與合成、計算機圖形、虛擬現(xiàn)實和計算機視覺等基礎上，這些新的編碼技術要走向應用化還需要結合大量的工具和研究。

吳國瑞博士舉例說明：「如基于對象的編碼就需要圖象和視頻分割工具、基于Sprite編碼需要生成全景圖象、基于模型的編碼要建立模型和跟蹤模塊、3D人臉和身體的編碼需要分析和合成工具等。這些技術和工具不包含于標準之中，只能算是標準的開放局部，仍需留待業(yè)界深入研究?！?/p>

吳國瑞指出技術開發(fā)上的關鍵問題：「以ObjectBased壓縮而言，圖象分割是計算機視覺中最困難的工程之一，雖然提出了許多分割技術，但還沒有一個很完美的方法。圖象壓縮的難點在于分割的信息，如局部的統(tǒng)計量、形狀參數(shù)和運動參數(shù)等需要利用分割的結果來精確獲取，這樣就陷入了一個循環(huán)之中，而且既然圖象和視頻分割中，物體沒有一個固定的形狀和結構信息，計算機視覺研究結果說明，不僅灰度信息缺乏以對圖象進行分割，高層次的形狀和運動幾何信息也缺乏以給出正確的分割結果，需要更高層次上各種物體的物理及概念層次的知識?！?/p>

因此，吳國瑞根據(jù)圖象分割中所使用的分割信息，把圖象的分割技術分為「基于紋理的分割」、「基于運動的分割」和「基于時空的分割」三類。而圖象和視頻分割所用的技術，則采用以下四種：

1.最根本的分割方法是根據(jù)亮度、色彩和運動等各種特性選擇一個適宜的閾值將前景物件從背景中分割出來。

2.分類算法則可以按要分割的對象特征把圖象分割成K個區(qū)域，這種分割方法事先需要知道正確的分類數(shù)，分類所用的特征既可是一階，也可以是高階的。

3.利用圖象的統(tǒng)計特性，采用概率統(tǒng)計的方法進行分割，如MAPP（maximumaposterioriProbability）和具有Gibbs分布的MRF（MarkovRandomField）

4.將數(shù)學形態(tài)學中的分水嶺算法應用為紋理圖象分割工具。

臺灣光電所DVD實驗室目前已對一些特定圖象的自動分割掌握到很好的效果，如簡單背景下人的頭肩圖象等。同時為實現(xiàn)MPEG-4的基于對象的編碼，也掌握了有效的分割工具，能方便地對自動分割結果加以修改、為自動分割提供高層的信息，而為了提高分割效率，也積極研發(fā)基于對象的跟蹤技術，以便將其納入該分割工具中。

MPEG-4應用于DVR的優(yōu)點

JPEG的壓縮倍數(shù)為20~80倍，適合靜態(tài)畫面的壓縮，而MPEG-1、MPEG-2的壓縮倍數(shù)約為100倍（畫面移動不多的情況，平均約35倍），分別為VCD、DVD的規(guī)格。但面對數(shù)據(jù)量龐大的DVR而言，其壓縮比仍略嫌缺乏，因此，不少廠商寄望于壓縮比頗高的MPEG-4。除高壓縮比外，MPEG-4又具有與MPEG-1/2兼容（BackwardCompatible）等特色，應用于DVR應可解決資料儲存和傳輸速度等問題。

吳國瑞即指出，研究MPEG-4程序設計和仿真，發(fā)現(xiàn)MPEG-4的應用范圍比傳統(tǒng)的MPEG-1/2還來的廣、來的深，而應用于DVR的影音數(shù)據(jù)壓縮以及儲存格式，只需應用到MPEG-4整個格式的一部份就綽綽有余。同時業(yè)界尚缺乏此技術，未來開展成「新規(guī)格」亦不無可能。

MPEG-4于DVR的應用現(xiàn)況

現(xiàn)階段DVR在影像壓縮方面使用硬件、軟件方式來實現(xiàn)的都有，壓縮技術各家不同，有JPEG、MPEG-1、MPEG-2、Motion-JPEG、Wavelet、MPEG-4等多種格式。由于MPEG-4在實際應用技術上仍未成熟，所以，現(xiàn)階段仍未獲廠商廣泛采用。

目前市面采用MPEG-4壓縮方式的DVR中，有的是運用微軟現(xiàn)有的MPEG-4執(zhí)行檔（其DVR為PCBased型式、OS采Windows98/Me），有的自行編寫或采用其它單位（如信息工業(yè)策進會、大專院校信息系等）撰寫的MPEG-4程序。產品以軟件方式來進行壓縮／解壓縮，但限于CPU的運算速度，多未能達成實時（RealTime）錄像與回放（PlayBack）的要求。

但未來MPEG-4標準應用將涉及到許多相關領域的研發(fā)，如計算機視覺、多模式接口、VR網絡等，同時又為各種各樣的多媒體信息提供了統(tǒng)一的壓縮方法和描述格式，其開展仍值得觀察。

至于Camcorder產品，已有Sharp生產的VN-EZ1MPEG-4DigitalRecorder，32MB的MemoryCard，錄制320×240的動態(tài)畫面，錄像時間只能維持十余分鐘，通常需將分辨率降為1/2或1/4才能維持一小時以上。也有部份專業(yè)DVR廠商對此產品技術加以運用。

如何突破MPEG-4于DVR應用上的瓶頸？

現(xiàn)階段MPEG-4應用于DVR有「編碼／譯碼的運算速度」和「影像失真」兩大問題。要達成實時錄像／回放的要求，必須克服編碼／譯碼的運算速度，這方面吳國瑞建議以硬件來解決：「目前MPEG-1/2的Chip大多在臺灣的芯片廠做的，只是壓縮比的上下取決于演算的復雜度，演算越復雜，IC設計的復雜度也越高，MPEG-4的運算邏輯比MPEG-1/2復雜得多，此外，價格取決于所用的DSP，因此，可考慮做成Chip或將程序Building于DSP內。」

另外，不少業(yè)者指出，MPEG-4因壓縮比高，難免造成影像失真，不適于平安領域使用。吳國瑞則表示：「影響畫質的原因在于編碼（壓縮）的程序，同屬MPEG-4標準，但運算方式不同，譯碼后的畫質也有不同。在PSNR（數(shù)值越高代表解壓縮后影像失真越少）實驗中，光電所研發(fā)的MPEG-4壓縮方式的PSNR值為38～40，相當于DVD的畫質，應可適用于專業(yè)的平安監(jiān)視領域?！箯氖袌鰬每碊VR視頻壓縮技術

無論采取何種壓縮技術，對最終用戶而言他最為關心的無非幾大要素：清晰度、存儲量、穩(wěn)定性，還有價格。采用不同的壓縮技術，將很大程度影響以上幾大要素。目前DVR的應用對象主要為環(huán)境保安監(jiān)控、銀行柜員制監(jiān)控，將來在電信、電力、公安、海關、司法等部門還將得到更大的應用。而各種應用場合對DVR的技術要求水準不一樣，M-JPEG、MPEG1及號稱壓縮技術革命的MPEG4又有哪些優(yōu)劣點呢？

近年來在多屆平安防范展覽會上，可以明顯感覺到國內數(shù)字錄像監(jiān)控產品開發(fā)的廠家已經非常多，競爭也非常劇烈，從涉及廠家來看大致可分為三類：整機供給商、套件供給商（板卡+軟件）、壓縮板卡供給商，其中整機供給商占了絕大局部。從DVR壓縮技術來看大致也可分為三類：M-JPEG、MPEG1、MPEG4，M-JPEG技術主要被南韓、臺灣產品所采用，MPEG1技術主要被國內廠家所采用，而MPEG4技術目前真正能夠做到的沒有幾家。DVR應用市場現(xiàn)況

MPEG4于1998年11月公布，不僅是針對一定比特率下的視頻、音頻編碼，更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。MPEG-4標準主要應用于視像電話(VideoPhone)，視像電子郵件(VideoEmail)和電子新聞(ElectronicNews)等，其傳輸速率要求較低，在4800-64000bits/sec之間，分辨率為176X144。MPEG-4利用很窄的帶寬，通過幀重建技術，壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求以最少的數(shù)據(jù)獲得最正確的圖像質量。

MPEG4壓縮技術原本是一種適用在低帶寬下進行信息交換的音視頻處理技術，它可以動態(tài)的偵測圖像各個區(qū)域變化，基于對象而調整壓縮方法可以獲得比MPEG1更大的壓縮比，壓縮碼流更低。盡管MPEG4并不是專為視頻監(jiān)控壓縮領域而設計，但同樣也適合CIF（352*288）或者更高清晰度（768*576）情況下的視頻壓縮，無論從清晰度還是從存儲量上都比MPEG1具有更大的優(yōu)勢。M-JPEG、MPEG1技術分析

M-JPEG

MM-JPEG（MotionJPEG）壓縮技術，主要是基于靜態(tài)視頻壓縮開展起來的技術，它的主要特點是根本不考慮視頻流中不同幀之間的變化，只單獨對某一幀進行壓縮。目前基于該技術的視頻卡主要是完成數(shù)字視頻捕獲（Capture）功能，在后臺由CPU或專門的JPEG芯片完成壓縮工作。

M-JPEG壓縮技術可以獲取清晰度很高的視頻圖像、而且可以靈活設置每路視頻清晰度、壓縮幀數(shù)，但付出的代價是在保證每路都高清晰度的情況下，受處理速度所限，無法完成實時壓縮，有很強的丟幀現(xiàn)象。同時由于沒有考慮到幀間變化，造成大量冗余信息被重復存儲，因此單幀視頻的占用空間較大，目前流行的MJPEG技術最好的也只能做到3K/幀，通常要8~20K/幀！簡單計算可以發(fā)現(xiàn)即使是丟幀錄像，也將消耗大量的硬盤空間，尤其在保安監(jiān)控領域，由于監(jiān)控攝像機較多（16路通常），同時進行高清晰度錄像，保證一個月的錄像存儲量是十分驚人的，相信使用過該技術產品的用戶對此有深刻印象。

MPEG1

MPEG1實時視頻壓縮技術是目前市場DVR產品主流。MPEG-1壓縮標準制定于1992年，為工業(yè)級標準而設計，可適用于不同帶寬的設備，如CD-ROM、Video-CD、CD-i。它可針對SIF標準分辨率(于NTSC制為352X240；對于PAL制為352X288)的圖像進行壓縮，傳輸速率為1.5Mbits/sec（最低192Kbits/sec），每秒播放30幀，具有CD(指激光唱盤)音質，質量級別根本與VHS相當。MPEG1的編碼速率最高可達4-5Mbits/sec，但隨著速率的提高，其解碼后的圖像質量有所降低。

較MJPEG技術，MPEG1在實時壓縮、每幀數(shù)據(jù)量、處理速度上有顯著的提高。例如在國內PAL制式下，MPEG1可以滿足多路25幀/秒的壓縮（>16路）速度，在500Kbit/sec壓縮碼流（352X288）下，每幀大小僅為2K。簡單計算可以說明，MPEG1產品的錄像容量是目前硬盤容量可以忍受的（8路以下）。目前國內DVR廠商MPEG1產品根本都采用以色列或臺灣公司的壓縮芯片，通過硬件壓縮技術可以有效降低計算機負擔，解決多路視頻同時錄像計算機資源有限的問題。

但MPEG1也有較多不利地方，其一是存儲容量還是過大，尤其當DVR主機超過8路時，為了保存一個月的存儲量，通常需要10個80G硬盤，或更多，硬盤投資大，而由此引起的硬盤故障和維護更是叫人頭疼。其二是清晰度不夠高，由于MPEG1最大清晰度僅為352X288，考慮到容量、模擬數(shù)字量化損失等其它因素，回放清晰度不高，這也是市場反應的主要問題。其三是不夠靈活，只能25幀/秒，不能夠丟幀錄像，從目前廣泛采用的壓縮芯片來看，也缺乏有效的調控手段，例如關鍵幀設定、取樣區(qū)域設定等等，造成在保安監(jiān)控領域應用不適合，造價也高。其四是不適合網絡傳輸，尤其是在常用的低帶寬網絡上無法實現(xiàn)遠程視頻傳輸。其實單單從民用市場上來看就知道，盡管MPEG1曾經是VCD的主要壓縮標準，但目前MPEG2（DVD）、MPEG4等先進的壓縮標準大有取而代之的趨勢。

總體看來M-JPEG與MPEG1由于技術成熟，是目前DVR市場的主流技術，但兩者的致命弱點就是硬盤消耗量大，且不能同時滿足保安與實時錄像場合的需要。尤其在硬盤造價已經接近DVR整機本錢價50%情況下，容量與清晰度矛盾更為突出。MPEG4技術的出現(xiàn)，可以有效解決以上諸多問題。壓縮技術的革命－MPEG4

MPEG4于1998年11月公布，不僅是針對一定比特率下的視頻、音頻編碼，更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。MPEG-4標準主要應用于視像電話(VideoPhone)，視像電子郵件(VideoEmail)和電子新聞(ElectronicNews)等，其傳輸速率要求較低，在4800-64000bits/sec之間，分辨率為176X144。MPEG-4利用很窄的帶寬，通過幀重建技術，壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求以最少的數(shù)據(jù)獲得最正確的圖像質量。

MPEG4壓縮技術原本是一種適用在低帶寬下進行信息交換的音視頻處理技術，它可以動態(tài)的偵測圖像各個區(qū)域變化，基于對象而調整壓縮方法可以獲得比MPEG1更大的壓縮比，壓縮碼流更低。盡管MPEG4并不是專為視頻監(jiān)控壓縮領域而設計，但同樣也適合CIF（352*288）或者更高清晰度（768*576）情況下的視頻壓縮，無論從清晰度還是從存儲量上都比MPEG1具有更大的優(yōu)勢。

MPEG4的壓縮標準構成

1.DMIF（TheDelliveryMultimediaIntegrationFramework）

DMIF即多媒體傳送整體框架，它主要解決交互網絡中、播送環(huán)境下以及磁盤應用中多媒體應用的操作問題。通過傳輸多路合成比特信息來建立客戶端和效勞器端的交互和傳輸。通過DMIF，MPEG4可以建立起具有特殊品質效勞（QoS）的信道和面向每個根本流的帶寬。

2.數(shù)據(jù)平面

MPEG4中的數(shù)據(jù)平面可以分為兩局部：傳輸關系局部和媒體關系局部。為了使根本流和AV對象在同一場景中出現(xiàn)，MPEG4引用了對象描述（OD）和流圖桌面（SMT）的概念。OD傳輸與特殊AV對象相關的根本流的信息流圖。桌面把每一個流與一個CAT（ChannelAssosiationTag）相連，CAT可實現(xiàn)該流的順利傳輸。

3.緩沖區(qū)管理和實時識別

MPEG4定義了一個系統(tǒng)解碼模式（SDM），該解碼模式描述了一種理想的處理比特流句法語義的解碼裝置，它要求特殊的緩沖區(qū)和實時模式。通過有效地管理，可以更好地利用有限的緩沖區(qū)空間。

4.音頻編碼

MPEG4的優(yōu)越之處在于它不僅支持自然聲音，而且支持合成聲音。MPEG4的音頻局部將音頻的合成編碼和自然聲音的編碼相結合，并支持音頻的對象特征。

5.視頻編碼

與音頻編碼類似，MPEG4也支持對自然和合成的視覺對象的編碼。合成的視覺對象包括2D、3D動畫和人面部表情動畫等。

6.場景描述

MPEG4提供了一系列工具，用于組成場景中的一組對象。一些必要的合成信息就組成了場景描述，這些場景描述以二進制格式BIFS（BinaryFormatforScenedescription）表示，BIFS與AV對象一同傳輸、編碼。場景描述主要用于描述各AV對象在一具體AV場景坐標下，如何組織與同步等問題，同時還有AV對象與AV場景的知識產權保護等問題。MPEG4為我們提供了豐富的AV場景。MPEG4應用于DVR的優(yōu)勢

MPEG4基于場景描