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近年來，數字視頻錄像(DVR)普及迅速。據統計國內目前銷售DVR的公司就有近百家之多，這主要因為DVR大多搭建在PC機平臺上，在計算機中插入二塊圖像采集壓縮卡，運行Window，操作系統，再配上開發的軟件，就可以構成DVR系統所致。但是，從技術上分析，DVR系統間的差異還是比較大的，這表現在圖像錄像速率、圖像壓縮與解壓縮方案、硬磁盤容量及錄像時間、圖像質量、系統功能等諸多方面，加之許多產品有炒作之嫌，云山霧罩，使選購發生困難。本文將對DVR的核心技術、主要性能指標、發展走向、產品現狀進行探討。 
1|DVR系統的只要特點與功能 
新型DVR系統的基本處理流程如圖1所示。主要的特點與功能包括: 
1.進入系統時需首先輸入用戶標識名ID和密碼，才能完成注冊。可設置系統運行日期和時間段，故安全性較高。有的系統還具有多層安全保密結構。 
2.可同時輸入多臺攝像機的圖像，一般多為4、8、16臺，最多達到32臺，既可以多畫面分割顯示方式同時顯示輸入攝像機的圖像。也能夠對輸入的攝像機圖像進行選擇，例如可從16路攝像機的輸入圖像中任選一路在屏幕上作單一面面動態顯示。也可在一個屏幕上同時顯示4臺、9臺或16臺攝像機的圖像。 
評價多畫面分割顯示性能優劣的關鍵是影象處理與顯示更新速度和畫面的清晰程度。16畫面分割顯示的主要特征有: 
(1)可以同時接收最多16路視頻輸入圖像。許多產品可達到每路每秒25幀的實時顯示速度。因采用時基校正電路從時間上分割視頻輸入信號，從而能夠補償在非同步攝像機之間頻率和相位的差異，起著同步發生器的功效。 
(2)可在一臺監視器上監看多種圖像顯示方式，可以顯示全屏單畫面圖像和16畫面圖像，也可以顯示多種顯示畫面(有1、2×2、 3×3、4×4等多種形式)。 
(3)有的系統可定義輸入畫面中的一路為主顯示畫面，主畫面作實時顯示，其在顯示屏幕上所占大小可以選擇。屏幕的其余部份則顯示多個副畫面圖像。由于受到16路輸入圖像采集最高速率的限制，多畫面顯示中的副畫面圖像可能會有動畫效果。 
3.能以硬盤對圖像作數字化記錄能對所有輸入的視頻圖像依次序作motion-JPEG或其它方式壓縮處理，然后以一定速度作串行輸出并以單幀方式將其記錄于硬盤上，按序號貯存。由于它采用時間復用技術，因此能夠實現以一臺硬盤來記錄16個同時產生的視頻信號。硬盤容最可高達6.4-75GB，依被攝畫面活動部分的多少不同，每CB容最可存儲1.5-4小時的圖像，決定了可錄像的時間長短。需要時還應有VCR、DVD—RAM等大容量存儲裝置作備份存檔。 
圖1 DVR處理流程 <IMG height=203 src="http://www.csp.com.cn/2001-2q/img/17.gif" width=317> 
以硬盤對所有輸入圖像作數字化存儲錄像，因具備視頻壓縮、數字化硬盤存儲及視頻解壓縮功能，故可以完整地記錄下攝像機的高清晰度畫面，使圖象回送時也能達到極高的清晰度，但是錄像的速度一般要比顯示圖像的速度低許多。 
4.有的系統可對系統的總資源進行動態分配，即在系統總資源數額定不變的情況下，賦于每路圖象有不同的采集速率;每臺攝像機的圖像清晰度也可進行選擇，如有360×280、 720×280、720×560等不同檔次;對每臺攝像機的圖像壓縮比率也可作選擇，有低質量圖像(1:40)、中等質量圖像(1:30)、中高質量圖像(1:20)、高質量圖像(1:1O)之分。 
5.可對以硬磁盤記錄的圖象進行回放，回放顯示速率和可能的顯示方式是其能被應用于何種場合的關鍵。可以方便地按日期、時間、圖象號碼、攝像機號、報警事件序號等為索引，對以硬磁盤記錄的圖象快速進行圖象的檢索和查找，也能通過屏幕菜單操作。 
6.對每臺攝像機輸入的圖像，可定義圖像的視頻移動探測報警區域，當監視圖像發生變化時產生報警。還有最多16路常規報警輸入，在所接傳感器發生報警時，有的系統可自動記錄發生報警前幾秒至發生報警后十幾秒總共約30秒鐘的視頻圖像，從而能捕獲并完整地記錄下每一個報警事件。有的系統在發生報警時，不僅可顯示對應報警發生處攝像機的圖像，還能使該攝像機的云臺運動到指定的予置位處。 
7.對錄制的報警事件，除回放時可根據事件、時間或攝像機號快速檢索到指定的文件外，有的系統還允許回放時對圖像作二倍的放大觀察及有平滑等圖像處理功能，并且可以調正圖像的色彩、對比度、亮度、飽和度，從而有助于識別人物、車牌等細節。 
8.可選擇一路云臺進行控制，包括云臺的上下左右移動、云臺的旋轉、變焦鏡頭的伸縮、云臺和變焦鏡頭的予置位等。 
9.系統回放的圖像可通過PSTN、ISDN線路或者局域網LAN作遠距離傳送。 
 
2|核心技術——圖像的壓縮/解壓縮方法 
圖像的壓縮/解壓縮實現方案是DVR系統的核心，它不僅影響到圖像的清晰度，也與錄像速度和圖像回放的品質密切相關。壓縮芯片、編碼器、解碼器是DVR系統的關鍵元件。DVR對圖像的壓縮大多采用硬件壓縮方式，可靠性高，當然也有采用軟件壓縮方式的。由于系統多以工業PC機為平臺，因此解壓縮采用軟解壓方案的較多。 
目前大多數DVR系統采用Motion-JPEG動畫畫像壓縮(JPEG靜態壓縮的變型)、MPEG-1壓縮等已成熟技術，已有采用MPEC-2技術使圖像處理速度更快的芯片推出，很快將會出現MPEG-4芯片，屈時便可順利解決存儲媒體容量、影像壓縮技術、影像處理速度這三大問題，同時價格也能為消費者所接受。為了提高壓縮比，有的系統還采用了小波壓縮技術。 
典型MJPEC數字壓縮板的性能指標如下所列: 
壓縮圖像格式:MJPEG 
圖像尺寸:有384×288、768×288、384×576、768×576 
畫面頻率:2幀/秒/每路——25幀/秒/每路 
視頻壓縮比例:從10:1到100:1 
數字壓縮方式:Y:U:V=4:2:2 
顯示顏色數量:全彩色 
1.Motion-JPEG是利用JPEG標準定義圖像壓縮的一種標準，從而可以生成序列化運動圖像，是會動的JPEG影像。因其壓縮后格式可讀單一畫面，所以可以任意剪接。M-JPEG采用幀內壓縮方式，適于視頻編輯，如果采用高壓縮比則視頻質量會嚴重降低。 
JPEG的最新進展是多層式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;然后再補送細節的壓縮資料，使畫面品質改善;最后再補送更細節的壓縮資料，使畫面品質更加改善，這樣JPEG的畫面呈現由低清晰度到高清晰度、由模糊到清楚。 
2.MPEG1是面向普通家庭電視機分辯率水平的視音頻壓縮標準，用于CD-ROM上存儲同步和彩色運動視頻信號，旨在達到VCR質量，其視頻壓縮率為26:l。MPEG1的源輸入格式SIF(Source Input Format)為352像素×288行。壓縮后的數據率為1.5Mbps，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。 
3.MPEC2是面向廣播電視級分辯率水平的視音頻壓縮標準。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，壓縮后的數據率為6Mbps，它是將視頻節目中的視頻、音頻、數據內容等組成部分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。 
4.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)，并可根據應用的不同要求現場配置解碼器。它與基于專用硬件的壓縮編碼方法不同之處是編碼系統是開放的，可以隨時加入新的有效的算法模塊。 
5.小波變換 (wavelet transform)壓縮比可達70:1，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。 
 
3|數碼錄像機產品分類簡介 
A. 歐美國家的產品 美國Sensormatic公司的Intellex三工型數碼錄象管理系統開創了DVR系統的先河，此外代表性的產品還有英國DM(Dedicated Micros)公司的Unicord多畫面數字信號存儲主機、加拿大公司的ADR系列等。 
歐美產品的特點是產品的穩定性好，圖像采集速率并不高，有的16路輸入系統的總資源僅有25幀，一般最高也僅為100幀左右，價格偏高。美國Jams International Corp. 公司產品ProDVD，號稱是全實時產品，性能指標如下: 
B.日本公司的代表產品 對日本公司產品總的評價是質地優良，價格昂貴。池川(IKEGAWA)公司的SN——DVR160被稱為是五工型數字硬盤監控系統，即現場監視、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路監視器輸出，1路音頓輸出，在一定范圍內可替代視頻矩陣切換控制器，是DVR中性能較全面的產品。 
C.韓國公司的產品 韓國追求數字立國，在DVR方面干勁十足，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。韓國公司注重中國市場，千方百計迎合中國用戶對實時的誤區，即要求每路都達到每秒25幀，但價格相對較便宜。技術主要集中在幾家公司，如EASTERN INFO-COM公司、KODICOM產品公司、LG International公司、IDIS公司等，由于其市場經濟活耀，國際行銷能力混亂，許多產品是往往是某塊板卡的改頭換面，選購時要格外小心。 
1.EASTERN INFO-COM公司的DRS產品有3016(總資源每秒30幀)、6016(總資源每秒60幀)、9016(總資源每秒90幀)、12016(總資源每秒120幀)等型號，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。該公司產品技術較成熟，圖像質量高，有的產品圖像分辨率已達768(576，產品穩定性好，而且帶有音頻通道，適用面寬廣。北京貝爾盾數碼科技公司是其國內總代理和合資伙伴。 
2.LG International 公司的產品 LOGIX/LDVR 
 
4|非PC類硬盤錄像機 
硬盤錄像機的發展方向之一是從以PC機為平臺中脫身，這樣能克服因Windows98原因引起的當機及存儲圖像混亂。改為無Windows的專業化機，由硬件作壓縮與解壓縮，可達到實時錄像和實時回放圖像的理想境界。目前已有專業化機產品問世，典型產品如下: 
1.Sony公司的數碼監控錄象機 HSR-1P 
數碼監控錄像機HSN-1P，不僅將硬盤和DV磁帶相結合作為存儲媒體，而且內置多畫面處理功能。 
該數碼監控錄像機內置的雙工多畫面處理功能，使之可獨立地記錄和監視多達16路攝像機輸入，無須外接多畫面處理器或切換器，監視模式靈活可選，從而可在一臺監視器上監看多種圖像顯示方式. 
該數碼監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6OGB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。 
2.美國GYYR公司的數字視頻管理系統DVMS 
GYYR公司的DVMS數字硬盤錄象系統，不基于PC機，其采用的操作系統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，杜絕丟幀現像或系統性能的降低;采用Wavelet格式壓縮，圖像質量和壓縮要優于MJPEG；具有音頻記錄和遠程接入功能;與傳統的CCTV設備能很好地兼容。 
3.韓國SK Global公司的產品 
傳統的DVR采用的是存儲在硬磁盤中的Windows操作系統，這種開放式的系統有著用戶友好的圖形用戶接口GUI等優點，但它也有如Windows固有的不穩定性及支持CPU受到限制等缺點。該公司產品采用能嵌入ROM/快閃存儲器中的實時操作系統RTOS，其最大優點是它能夠支持TI公司的DSP。同時還具有其它的特點。 
 
5|未來硬盤錄像機的走向 
1.追求接近800(600像素的高品質畫面，同時能夠對每路的清晰度作動態分配。 
2.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，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，有的公司改為使用VCD機板卡來實現圖像與聲音的同步，采用MPEG-1壓縮方式，也不失為另一種途徑。 
3.硬盤容量與圖像資料的轉存備份應作統一考慮。單體硬盤容量較大的為8OGB，一臺DVR機可掛4個，從而達到32OGB。雖然價格較高，但受到銀行類用戶的青睬。不過對于一般應用來說，還是以一臺3OGB硬盤加上一臺DV格式磁帶機的配置更為合理。 
4.DVR雖是硬盤錄像機，應主要用作圖像的記錄裝置，但是因其采用數字化技術，符合未來發展方向，因此在其基礎上有可能逐步提升為數字式監控主機的雛形，而賦于其更多的切換與控制功能。 
美國Jams International Corp. 公司產品ProDVD，號稱是全實時產品，性能指標如下: 
<TABLE borderColorDark=#cccccc width="85%" borderColorLight=#333333 border=1>
<TBODY>
<TR>
<TD width="26%"></TD>
<TD align=middle width="27%">ProDVR8000</TD>
<TD align=middle width="24%">ProDVR8000</TD>
<TD align=middle width="23%">ProDVR8000</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">同時輸入視頻路數</TD>
<TD align=middle width="27%">32路攝像機</TD>
<TD align=middle width="24%">24路攝像機</TD>
<TD align=middle width="23%">16路攝像機</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">同時錄像路數</TD>
<TD align=middle width="27%">8路(CIF/QCIF)</TD>
<TD align=middle width="24%">6路</TD>
<TD align=middle width="23%">4路</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">音頻輸入/輸出</TD>
<TD align=middle colSpan=3>1路錄音RCA連接，1路音頻輸出</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">顯示輸出</TD>
<TD align=middle colSpan=3>主顯示器(PC VGA顯示器)和TV監控輸出</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">顯示速度</TD>
<TD align=middle colSpan=3>25幀/秒/每路，不丟幀</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">錄像速度</TD>
<TD align=middle colSpan=3>在允許的同時錄像路數內，錄像速度為25場/秒/每路</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">回放</TD>
<TD align=middle colSpan=3>在允許的同時錄像路數內，回放速度為25場/秒/每路</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">分辯率</TD>
<TD align=middle colSpan=3>1024×768，640×480，640×240，320×240，160×120</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">影像壓縮方式</TD>
<TD align=middle colSpan=3>采用多層動態MJPEG、JPEG和專有的壓縮方式，每副圖健小于1.5kB</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">錄像時向</TD>
<TD colSpan=3>采用正常清晰度錄制時(25幀/秒)，每GB的硬盤容量可最大錄17小時采用高清晰度錄制時(25幀/秒)，每GB地硬盤容量可最大錄6小時采用略低于正常清晰度錄制時(25幀/秒)，每GB的硬盤容量可最大錄 34小時</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">遠程傳輸</TD>
<TD align=middle colSpan=3>PSTN:3-5幀，ISDN:5-10幀，LAN超過30幀/秒</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">監視方式</TD>
<TD align=middle colSpan=3>活動偵測、報警記錄查詢</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">PTZ控制</TD>
<TD align=middle colSpan=3>有</TD></TR></TBODY></TABLE>

<TABLE borderColorDark=#cccccc width="85%" borderColorLight=#333333 border=1>
<TBODY>
<TR>
<TD width="26%"></TD>
<TD align=middle width="74%">SN-DVR160 </TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">視頻輸入</TD>
<TD align=middle width="74%">16路攝像機</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">圖像分辨率</TD>
<TD align=middle width="74%">720×484</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">音頻輸入/輸出</TD>
<TD align=middle width="74%">16路可選擇播放/錄音RCA連接，8kbit/s數據壓縮率，1路音頻輸出</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">影像輸出</TD>
<TD align=middle width="74%">1路多畫面，4路現場定點監視</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">顯示速度</TD>
<TD align=middle width="74%">50場/秒</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">錄像速度(最大)</TD>
<TD align=middle width="74%">50場/秒，可單獨設置每路攝像機的錄像速度</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">回放</TD>
<TD align=middle width="74%">可同時錄像和回放，速度為50場/秒</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">硬盤容量</TD>
<TD align=middle width="74%">內部可接4個EIDE型硬盤，外部可接15個SISC型硬盤</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">影像壓縮方式</TD>
<TD align=middle width="74%">WAVELET格式可編程壓縮</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">畫面分割顯示模式</TD>
<TD align=middle width="74%">1、4、9、16、1+12、2+8、3+4、PIP </TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">遠程傳輸</TD>
<TD align=middle width="74%">PSTN、ISDN、LAN</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">監視方式</TD>
<TD align=middle width="74%">活動偵測、報警記錄查詢</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">PTZ控制</TD>
<TD align=middle width="74%">有，內置3種控制協議，也可通過標準解碼/驅動器IRX-100進行控制</TD></TR></TBODY></TABLE>

<TABLE borderColorDark=#cccccc width="85%" borderColorLight=#333333 border=1>
<TBODY>
<TR>
<TD width="26%"></TD>
<TD align=middle width="74%">D-TEG POS-Watch Standard 2.0</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">攝像機輸入</TD>
<TD align=middle width="74%">16路攝像機</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">視頻輸出</TD>
<TD align=middle width="74%">主顯示器(PC VGA顯示器) TV顯示器S-Video, BNC</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">圖像分辨率</TD>
<TD align=middle width="74%">640×480、352×240</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">壓縮方式</TD>
<TD align=middle width="74%">H.263</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">壓縮等級</TD>
<TD align=middle width="74%">高速率方式，平均每幀12KB，16路總資源每秒1212KB×120bps×3600s = 5.184GB/小時高壓縮方式:平均每幀3KB，16路總資源每秒60幀3KB×6Obps×3600s = 648MB/小時運動動記錄方法:與高壓縮方式相同,但僅當有運動時才記錄</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">顯示速度</TD>
<TD align=middle width="74%">400幀/秒(16路，25幀/秒/路)</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">錄像速度</TD>
<TD align=middle width="74%">最大120幀/秒</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">顯示分割方式</TD>
<TD align=middle width="74%">1、4、9、16</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">遠程控制</TD>
<TD align=middle width="74%">通過PSTN、ISDN和LAN實現</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">移動檢測</TD>
<TD align=middle width="74%">動態感知區域設置，可調節靈敏度</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">錄像模式</TD>
<TD align=middle width="74%">連續錄像、事件錄像、手動錄像、定地錄像 </TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">PTZ控制</TD>
<TD align=middle width="74%">RS485接口</TD></TR></TBODY></TABLE>

<TABLE borderColorDark=#cccccc width="85%" borderColorLight=#333333 border=1>
<TBODY>
<TR>
<TD width="26%"></TD>
<TD align=middle width="37%">JDVRS2060</TD>
<TD align=middle width="37%">JDVRS5000</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">攝像機輸入</TD>
<TD align=middle colSpan=2>16路攝像機</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">攝像機輸出</TD>
<TD align=middle colSpan=2>主顯示器（PC VGA顯示器)和PAL TV輸出</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">圖像分辨率</TD>
<TD align=middle colSpan=2>320×240</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">壓縮方式</TD>
<TD align=middle colSpan=2>MJPEG</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">壓縮比</TD>
<TD align=middle colSpan=2>MJPEG:3…12KB</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">顯示速度</TD>
<TD align=middle width="37%">100幀/秒</TD>
<TD align=middle width="37%">200幀/秒</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">錄像速度</TD>
<TD align=middle width="37%">100幀/秒</TD>
<TD align=middle width="37%">160幀/秒</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">報警輸入/出</TD>
<TD align=middle width="37%">16個報警輸入</TD>
<TD align=middle width="37%">8個報警輸入</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">顯示分割方式</TD>
<TD align=middle colSpan=2>1、4、9、16 </TD></TR>
<TR>
<TD width="26%">遠程控制</TD>
<TD align=middle colSpan=2>通過PSTN、ISDN和TCP/IP實現</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%" height=21>移動檢測</TD>
<TD align=middle colSpan=2 height=21>每路10個區域，可調節靈敏度</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%" height=21>記錄模式</TD>
<TD align=middle colSpan=2 height=21>連續錄像，根據移動檢測、傳感器或按日程錄像</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%" height=21>PTZ控制</TD>
<TD align=middle colSpan=2 height=21>RS485接口</TD></TR>
<TR>
<TD width="26%" height=21>音頻輸出</TD>
<TD align=middle colSpan=2 height=21>有</TD></TR></TBODY></TABLE>

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