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1、DVR种类及关键技术数字热浪袭来，使得DVR产品成为安全监控市场最新兴的明星商品。DVR可完成画面分割、处理、录像的功能，堪称是一台智能数字监控录像主机。市场上对其压缩技术、操作平台的优劣争论不休，更直接地促进了DVR各种技术的发展及演进；本文将从DVR的原理、类型及关键技术等方面为各位做探讨。模拟式磁带录放机（Video Cassette Recorder；VCR）面市的时间已超过20年，产品技术发展得相当成熟，在市场上的接受度也很高，然而其在某些功能上，已逐渐无法满足消费者的需求。 数字影像储存设备（Digital Video Recorder；DVR）的兴起，使得录放机市场起了一场大革命
2、。DVR采数字方式存录影像，具有整合性高、功能多样、可重复录像、影像搜寻方便、画质清晰、不需耗材等特色，逐渐取代了画面分辨率不够、无法快速搜寻画面、所需耗材庞大的VCR。DVR与VCR的比较如表1所示。DVR采用数字压缩技术，用硬盘来储存影像，集画面分割、视频切换、录像机的功能于一体，本身可连接传感器、警报器，尚具有移动侦测、通过译码器控制云台和镜头、通过网络传输图象和控制信号等功能，所以事实上它可被称做是一台智能数字监控录像主机。DVR的基本分类DVR在发展初期由于百家争鸣、种类繁多，让业内相关人士颇有眼花撩乱之感，在经过一段时间的变化后，各种型态的分类也大致成形。根据台湾工业技术研究院光电
3、工业研究所光电产业发展剖析报告中，大致将所有的DVR分成三个类别：一数字STB类型STB指的是Set-top Box（一般译成：数字卫星接收器、机顶盒、电视上网机、随选视讯盒等，由于译名分歧，故在此以STB统称之）。数字STB类型的DVR在性质上属于功能整合性的讯号接收平台，以提供数字录像功能与接收数字广播及互动应用的讯号为主，可选择接收数字无线地面传播（Digital Terrestrial）、数字有线电视传播（Digital Cable）、数字卫星传播（Digital Satellite）等不同种类的传播讯号。二PC-based类型PC-based类型的DVR其应用平台为一般的PC、手提电
4、脑等。在PC内装置一片或多片影像撷取卡，利用软件进行影像压缩并执行影像编辑功能，系统较不稳定。三单机（Standalone）类型单机型的DVR乃重新利用CPU及RAM来开发设计，采用专属的软件程序，研发成本较高。采用硬件压缩，品质稳定，不会有死机的问题产生，且在影像储存速度、分辨率及影像画质上都有较大的改善。这类型的产品只单纯提供数字录放影功能，而不附加其它如广播讯号接收、上网际网络等功能。由于应用在安全监视领域的产品多属于上述的第2类及第3类，因此本文将仅就这两个类型做探讨。PC-based类型与单机类型系统孰优孰劣的争议，到目前为止仍无法下定论。目前虽以PC-based的DVR占市场多数，
5、但据观察，两种类型的产品将各自产生市场区隔。1995年即投入DVR领域发展的日本Ikegami公司，其海外部经理Yasuhiko Saito就指出：DVR市场将朝向两个不同方向发展，一方面，由于RTOS(Real time Operation System，实时操作系统)在运作时的可靠性，预料会有很大的发展；但另一方面，对强调可联网工作的DVR产品，Windows操作系统则因为操作简单而将成为另一种主流。DVR的关键技术DVR的技术目前仍不断在发展中，而其中的关键技术在于操作系统及影像压缩技术。一操作系统1. 以Windows为操作接口对于以PC为主要架构的DVR来说，Windows平台以其使
6、用简单、应用普遍等特点而名列各种操作系统名单的榜首。韩国3R集团总裁Sung-Ik Chang表示：目前大多数DVR及其相关产品的厂商都采用基于Windows的操作系统；尤其在美国这样的大市场，用户为了日后维护方便，多倾向于使用基于Windows的DVR产品。韩国Digital Logic公司海外市场部经理Jonathan Kim也说：我们认为Windows操作系统是最适合DVR系列产品的。因为Windows是目前较通用的操作系统，因此具备较高的支持性，不论任何地方Windows都可以支持大部分相关产品。此外，Windows在软件升级方面，也强于其它操作系统。由于近年来IT产业与安防产业密切相
7、关，因此当数字技术在IT产业日进万里的同时，相关技术发展势必影响安全产业。Windows之所以会被众多厂商所爱用，乃是因为它具有强大的可升级性。厂商认为，由于DVR系统不可能长期停留在固定水平，因此可升级性势必成为系统发展的关键点。如果考量汰旧成本，一旦用户对于既有系统产生更高的要求或者原有的系统暴露出一些缺陷，大部分的用户不太可能去买一套全新的系统来替换，如此一来，产品的升级就成为首要的解决方案。尽管供货商认为，系统的稳定性取决于用户的实际操作方式，然而，Windows操作系统本身的不稳定性，仍令使用者相当质疑。有厂商就表示，如果只单纯使用监控系统，Windows 98系统相当稳定；但如果在
8、Windows平台上同时运行别的程序，系统不稳定、甚至死机就无可避免。2. 以Linux为操作接口IT业界中Windows和Linux操作平台的激烈竞争也延烧到安防产业。Linux是一种可多人使用的作业环境，可让多位使用者在同一时间内同时使用计算机主机的资源。Linux提供完整的多人(Multiuser)、多任务(Multitasking)及多行程(Multiprocessing)环境，可由网络上下载使用。由于其原始程序代码（Source Code）是公开的，因此可以任意开发、修改，故Linux的使用者并不须烦恼缺乏需要的应用程序，加速了研发的速度，且系统本身以及大部分的应用程序是免费的，让开
9、发者省下大笔的研发费用。此外，对硬件需求较低的Linux，可令使用者节省更多的硬件成本投入，整体产品成本随之降低。随着网际网络的盛行，全球使用Linux的人愈来愈多，也吸引了无数的开发人员投入改良核心、发展应用软件以及硬件周边驱动程序的行列，使Linux功能和完整性日益扩大，成为各方注目焦点。此外，Linux是以网络环境为基础的操作系统，具有完整的网络功能，使用者可以在Linux下以单机连上Internet，也可架设局域网络（LAN）；还可以以Linux架设各种Server，提供在Internet以及Intranet的邮件、FTP、Web.各种服务。 在这样的趋势之下，Linux成为DVR制造
10、商跃跃欲试的操作系统。有些供货商甚至表示Linux比Windows更适合应用在DVR上。韩国Eastern Info-Com公司海外市场部协理Hyoksang Kwon即表示：由于Windows较不稳定，且价格颇高，相形之下，Linux看起来是最有发展潜力的主流操作系统。实际上，现在就下Linux作为DVR的操作系统会优于Windows这样的结论仍嫌太早。据其它制造商反应，Linux在兼容性方面仍存在着一些问题，如打印机支持、Internet联接等方面，都不如Windows。此外，对于已习惯使用Windows应用程序的使用者而言，刚开始会不适应Linux的作业方式；而针对Linux可读取Win
11、dows的档案，但目前Linux仍有无法让Windows系统读取档案的缺点，加上Linux为后来崛起之操作系统，故在目前维护人员并非十分充足的情形下，许多使用厂商在选择使用Linux系统时也会有一定的心理障碍。3. 以RTOS为操作接口对于单机型或非PC-based的DVR来说，RTOS（Real Time Operation System）是最佳的操作系统，目前市面上这种类型的供货商以韩国和日本为主。许多韩国厂商如3R、Korea Computer Technologies、 Kodicom、Artinix等认为，单机型DVR具有高经济效益、稳定性高及与既有的安防控制器有高兼容性等特点，因此
12、在前一阵子都陆续推出了单机型的DVR。对于日本厂商而言，会致力于发展单机型DVR主要是基于对图像清晰度的考量，目前，大多数PC-based DVR的图像品质都不如单机型的DVR。然而，单机型DVR目前面临的最大挑战在于联网功能。在联网工作普及的今天，已有越来越多的用户使用网络，韩国Digital Logic公司的Jonathan Kim即表示：当我们谈论单机型DVR时，经常遗漏掉网络化的远程控制部分。但DVR系统如果不能和网络衔接，坦白说，那就不能称为DVR系统。部份西方的制造商也有相同的观点，例如美国、德国、英国以及其它北欧国家，已经将网络功能视为是数字CCTV产品的关键。英国Dedicat
13、ed Micros执行总经理Mike Fawcett举例说明：英国的化工、制药厂采用了具备网络功能的DVR设备，除了节省大量人力的开销外，更可以在任何地方监看工作人员和生产线状况，因此节省不少成本。可联网的特性让用户可以透过LAN/WAN、Internet等网络进行远程监看。这个特性已被预测成为将来CCTV市场的主流。为了让产品具备联网功能，单机型DVR制造商陷入价格vs.功能的两难局面。韩国Korea Computer Technology公司总经理Y. H. Min指出：为了让DVR具备联网功能，我们必须在单机型DVR中添加某些芯片。为此，我们必须增加投资金额及成本，在价格竞争日益剧烈的情
14、况下，成本的增加对我们相当不利。二压缩技术现阶段DVR所采用的压缩技术以JPEG、MPEG1、MPEG2为主。严格说起来，这些压缩技术都未必能完全符合长时间录像的需求。1. JPEGJPEG的压缩倍数为2080倍，适合静态画面的压缩，分辨率没有选择的余地。以往的JPEG压缩技术是直接处理整个画面，所以要等到整个压缩档案传输完成才开始进行解压缩成影像画面，而这样的方式造成传输一个高解析画面时须耗时数十秒甚至数分钟。而新一代的JPEG是采取渐层式技术，先传输低解析的图档，然后再补送细部之资料，使画面品质改善。这种方式所需的时间虽然与原先的方式一样，但由于可以先看到画面，所以使用者会觉得这种方式较好
15、。2. MPEG1及MPEG2而MPEG1、MPEG2在影像移动不大的情况下其压缩倍数约为100倍（一般VCD、DVD约为35倍），若从VCD、DVD的规格来看，MPEG1的分辨率为320 240（或以下），MPEG2则通常为720 480。MPEG1、MPEG2是传送一张张不同动作的局部画面。3. MPEG4至于压缩倍数为450倍(静态图像可达800倍)，分辨率输入可从320 240到1280 1024的MPEG4，则是专为移动通信设备(例如移动电话)在英特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。MPEG4和MPEG以往的版本相比，最大不同之处在于MPEG4使用图层(layer)方式
16、，能够智能化选择影像的不同之处，在压缩下个别编辑画面，使图文件容量大幅缩减，而加速音/视频的传输。有人认为MPEG4的出现，对于DVR厂商而言无疑是一大福音，然而也有厂商认为，MPEG4规格虽已定出，但实际应用于DVR的技术上却尚未成熟，现阶段无论以软、硬件来实现都有待突破（详情技术篇MPEG4压缩技术于DVR的应用一文）。对于哪种压缩方式较适用于DVR产品的看法，厂商的意见相当分歧。韩国3R公司的Sung-IK Chang具体指出：大体来说，压缩技术采用两种方法，一种是intraframe，另一种是Interframe。Interframe可区分每幅影像的差异，并只传送影像不同的部分，H.2
17、63和MPEG是这种格式的代表。而Intraframe方式则把一个动画分解成若干个固定的画面一幅一幅的传输，以Wavelet 和Motion JPEG为此方式的代表。从传输效率考量，Interframe在性能上要远远优于Intraframe；而且，Interframe技术在画面变动较小情况下，能提供相当不错的画质。然而，安全产品的用户必须考虑到图象画质的问题，在这一点上MPEG较Wavelet和JPEG要逊色。Digital Logic公司的Jonathan Kim就表示：我们承认MPEG4在视频压缩方面比较优秀，但MPEG系列皆存在着图象干扰和画面扭曲失真的情况。如果用户想购买存储量大的DV
18、R，他可以考虑MPEG压缩格式；但如果用户希望能有良好的画质，则应该考虑其它的压缩方式；至于那种方式好，则取决于客户需求。Eastern Info-com公司的Hyoksang认为：图象清晰度，和图象的压缩率、CPU以及其它相关硬件的负载是成反比的，由于MPEG4具有极高的压缩率，因此导致图象的不清晰，要达到安防产业对于图象要求的标准，还有很大的改进空间。DM公司的执行总裁Mike Fawcett进一步指出：对于静止的画面，不论用JPEG方式压缩还是MPEG方式压缩，传输的速度都是一样的。然而，如果物体是呈现运动状态，则MPEG格式不会立即反应传输，这是因为MPEG格式传输的速度较慢，或者监控
19、中的场景容易出现干扰。他认为，JPEG压缩技术不论在图象画质还是在传输速度上，都更加适合安防产业。他说：我认为JPEG的品质较好，较具有竞争力，也较安全。随着DVR技术的不断发展、存储容量逐步扩大，用户会对画质的要求必然越来越高。英国Visionfactory董事长David Beanland表示：尽管JPEG和Wavelet格式的图象需要占用较大的存储空间，但这种压缩技术在DVR产业仍然是主流。毫无疑问地，DVR的存储容量会逐步扩展，存储容量达200GB以上的DVR最慢会在2、3年后出现于市面上。一旦容量问题得到解决，使用者便会将焦点放在图象的画质，而MPEG压缩技术方式将会被淘汰。Bean
20、land也同时质疑MPEG压缩技术录制的图象是否能作为可靠的法庭证据，目前在欧美市场还值得商榷。现任职于飞利浦公司，具有14年经验的Alan Everid则认为对于DVR产品而言，Wavelet是最好的压缩方式。主要原因在于Wavelet移除了图象的高频成分(high frequency components)，仅保留单帧图象信号。这个特点，特别适用于画面变更频繁的场合，例如多画面分时显示。不过，Wavelet虽然符合安防产业的图象要求，但在考量联网与否的因素下，读者需注意Wavelet并非现行的IT网络所普遍支持的格式，所以在联网的使用上会有所限制。储存介质及容量为了记录不断进行中的影像变化
21、，DVR的储存介质及其容量大小也是众人关注的问题之一。以目前市面上DVR产品最常使用的储存介质硬盘而言，若要保留8路影像、30天的图象记录，最少需要300GB的硬盘容量，而由于硬盘价格居高不下，造成使用者很大的成本负担。值得高兴的是，目前各国在硬盘记录密度研究上均投入很大心力，使得硬盘记录密度提升、单位容量储存成本大幅降低。由此可见，储存介质的大容量及低价化将影响DVR在市场上的接受度。而在未来，DVR除了在硬盘容量加大、系统稳定度提高、高画质录像影像之外，将朝实行录像、产品多功能、网络传输功能强等趋势发展。而相信价格的合理化也将会带动整个DVR产品在市场上的普及化及大众化，届时，DVR将会取
22、代原有的模拟设备，成为安全监控领域的要角。DVR的核心技术、产品种类及发展趋向DVR系统的技术，主要表现在图像采集速率、图像压缩方式、硬磁盘信息的存取调度、解压缩方案、系统功能等诸多方面。 DVR的应用面非常广泛，包括银行柜员制和ATM机监控、机场候机大厅、购物广场、商业中心等诸多场合，也包括居住小区、婴幼儿监护、老年银发族护理等场所，能有效地改善或替代现有的模拟监控系统。它将会是未来数字化监控的领头羊，已成为21世纪初的发烧产品，因其技术先进成熟而将得到更广泛的应用。也极可能作为磁带录像机VCR的新一代替代产品，与可录像的DVD-RAM一道大举进入家庭，成为新型的信息家电产品之一，市场前景极
23、为广阔。DVR的核心技术 一般而言，图像的压缩/解压缩方法是硬盘录像机的核心技术之一，目前硬盘录像机采用的图像压缩技术(Image Data Compression)主要有：Motion JPEG它是一种基于静态图象压缩技术JPEG发展起来的动态图象压缩技术，可以生成序列化的运动图像。其主要特点是基本不考虑视频流中不同帧之间的变化，只单独对某一帧进行压缩。M-JPEG压缩技术可以获取清晰度很高的视频图像，而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。因其压缩后之格式可读单一画面，所以可以任意剪接。M-JPEG因采用帧内压缩方式也适于视频编辑。M-JPEG的缺点一是压缩效率低，M-JPEG算法是根
24、据每一帧图像的内容进行压缩，而不是根据相邻帧图像之间的差异来进行压缩，因此造成了大量冗余信息被重复存储，存储占用的空间大到每帧820k字节，最好也只能做到每帧3k字节。另外一点是它的实时性差，在保证每路都必需是高清晰度的前提下，很难完成实时压缩，而且丢帧现象严重，但如果采用高压缩比则视频质量会严重降低。JPEG的新进展是多层式JPEG（ML-JPEG）压缩技术。它先传低清晰度的画面，故成像速度快很多；再补送细节的压缩资料，使画面品质改善；然后再补送更细节的压缩资料，使画面品质更加改善，这样JPEG的画面呈现由低清晰度到高清晰度、由模糊到清楚。MPEG1视音频压缩标准用于CDROM上存储同步和彩
25、色运动视频信号，旨在达到VCR质量，其视频压缩率为26：1。MPEG1可使图像在空间轴上最多压缩1/38，在时间轴上对相对变化较小的数据最多压缩1/5。MPEG1压缩后的数据传输率为1.5Mbps，压缩后的源输入格式SIF（Source Input Format），分辩率为352像素288行（PAL制），亮度信号的分辩率为360240，色度信号的分辩率为180120，每秒30帧。MPEG1对色差分量采用4：1：1的二次采样率。与M-JPEG技术相比较，MPEG1在实时压缩、每帧数据量、处理速度上均有显着的提高；PAL制时，MPEG1可以满足多达16路以上25帧/秒的压缩速度，在500kbit/
26、s的压缩码流和352像素288行的清晰度下，每帧大小仅为2k。此外，在实现方式上，MPEG1可以借助于现有的解码芯片来完成，而不像M-JPEG那样过多依赖于主机的CPU。于软件压缩相比，硬件压缩可以节省计算机资源，降低系统成本。MPEG1虽然是目前实时视频压缩的主流，但也存在着诸多不足。一是压缩比还不够大，在多路监控情况下，录像所要求的磁盘空间过大。二是图像清晰度还不够高。三是对传输图像的带宽有一定的要求，在普通电话线窄带网络上无法实现远程多路视频传送。四是MPEG1的录像帧数固定为每秒25帧，不能丢帧录像，使用灵活性较差。MPEG2视音频压缩标准对每秒30帧的720576分辩率的视频信号进行
27、压缩，适用于计算机显示质量的图象，压缩后的数据率为6Mbps，它是将视频节目中的视频、音频、数据内容等组成部分复合成单一的比特流，以使在网上传送或者在存储设备中存放的压缩。在选择压缩设备时，应考虑是否支持4：2：2编解码格式。MPEG4是利用电话线作为传输介质的超低码率的视音频压缩标准，用于每秒10帧低速率和64Kbps低带宽的中分辨率视频会议。新的目标确定为支持各种多媒体应用（主要侧重于对多媒体信息内容的访问），并可根据应用的不同要求现场配置解码器。它与基于专用硬件的压缩编码方法不同之处是编码系统是开放的，可以随时加入新的有效的算法模块。MPEG4是基于帧重建算法来压缩和传输数据，通过动态地
28、监测图像个个区域的变化，根据对象的空间和时间特征来调整压缩方法，从而可以获得比MPEG1更大的压缩比、更低的压缩码流和更佳的图像质量。MPEG4的应用目标是针对窄带传输、高画质压缩、交互式操作以及将自然物体与人造物体相融合的表达方式，同时还特别强调广泛的适应性和可扩展性(见表1)。小波变换（wavelet transform）压缩比可达70：1或更高，压缩复杂度约为JPEG的3倍，它为MPEG4采用，因为图像的小波分解非常适宜于视频图像压缩，使图像压缩成为小波理论最成功的应用领域之一。目前大多数DVR系统采用的是Motion JPEG动画画像压缩（JPEG静态压缩的变型）、MPEG1压缩等成熟
29、技术，压缩比在1：10 到1：200之间。也有采用MPEG2技术使图像处理速度更快且价格合理的芯片推出。采用最新MPEG4压缩的机型已经出现（如加拿大UniVision公司的Pico2000和Multivision等），这样便可顺利解决存储媒体容量、影像压缩技术、影像处理和传输速度这三大问题，同时价格也能为消费者所接受。为了提高压缩比，有的系统采用了小波压缩技术。DVR对图像的压缩大多采用硬件压缩方式，但也有采用软件压缩方式的。由于系统多以工业PC机为平台，因此解压缩采用软解压方案的居多。但为了提升产品的功能，日本产品大多通过采用IC压缩芯片来获得高清晰度画质，并特别重视录像的实时性。在DVR
30、操作方式上，日本产品多采用控制面板和矩阵等硬件，而韩国则以鼠标操作为主。硬盘录像机产品面面观 国内市场上的DVR产品玲琅满目，有不下200种之多。但从水平和性能划分，大致有以下三种类型：单路音视频硬盘录像机目前的主要市场是用于替代银行储蓄所柜员监控原先采用的单道VHS录像机，作1-1对应形替代。此类产品多属自主开发，未来可能转向家用。单路音视频硬盘录像机中值得一提的是，可用作流动视频监控的带活动硬盘系统。该硬盘可随时卸下，通过接口连入计算机后即可读出记录的图像并进行处理。中档多路视频输入硬盘录像机有些硬盘录像机带有一路或最多8路的音频功能，多为OEM产品，特别是采用韩国生产的板卡。目前市场上较
31、知名的如下：A.欧美产品欧美代表性产品如美国Sensormatic的Intellex三工型数码录象管理系统、Jams International Corp.号称是全实时产品的ProDVD（国内品牌是松本智能）、英国Dedicated Micros的Digital Sprite Lite多画面数字信号存储主机等。产品特点是稳定性好，图像采集速率并不高，有的16路输入系统的总资源仅有25帧，一般最高也仅为100帧左右，但价格偏高。B.日本产品以日本池川(IKEGAWA)公司的SNDVR160产品为例，其号称为五工型数字硬盘监控系统，即现场监视、硬盘录像、智能回放、远程登录访问、资料备份这5种功能可
32、同时同步进行。有每秒50场的独特录像方式。有16路视音频输入、5路监视器输出、1路音频输出，在一定范围内可替代视频矩阵切换控制器，是DVR中有代表性的产品。C.韩国产品韩国强调数字立国，在DVR方面有一定的优势，不断有新产品推出，特别是在图像的采集速度和影像回放速度上，均有上乘表现。韩国公司一般规模不大，技术主要集中在几家公司，如：EASTERN INFO.COM、KODICOM、LG International、IDIS、昌兴信息通讯株式会社（CTEC）、Picaso、3R等。代表性产品有LG International的LDVR2000、3000系列，EASTERN INFO.COM的DR
33、S产品，以及Picaso的JDVRS 5000产品。以EASTERN INFO.COM的DRS产品为例，有总资源每秒30帧、60帧、90帧、120帧等不同型号，均可接4路、8路、16路视频输入，采用的视频压缩技术每帧为310K。当前主销产品为iDRS5000系列、iDRS M系列、iDRS NET系列，iDRS M系列的图像分辨率达到768X576，图像质量好。而Picaso公司16路摄像机输入产品JDVRS 5000压缩方式采用MJPEG，每帧存储容量为312 KB，图像分辨率320X240，显示速度200帧/秒，录像速度160帧/秒，有音频输出和RS485接口的PTZ控制，有每路10个区域
34、并可调节灵敏度的移动检测功能，能连续录像或根据移动检测、传感器、按日程录像，可通过PSTN、ISDN和TCP/IP实现远程控制。此种板卡国内使用较多。 非PC类嵌入式硬盘录像机采用Windows操作系统的DVR，因是开放式的操作系统故具有用户友好的图形/用户接口GUI等诸多优点，但它也有如Windows 固有的不稳定性及支持CPU受到限制等缺点。硬盘录像机的发展趋势之一是从以PC机为平台中脱身，这样能克服因Windows操作系统原因引起的死机及存储图像混乱。改为具有嵌入式结构的非Windows专业化机，由硬件作压缩与解压缩，可达到实时录像和实时回放图像的理想境界。目前已有许多专业化机产品问世，
35、具代表性的有：1. 韩国浦项数据公司的POS-Watch产品：该产品采用能嵌入ROM/快闪存储器中的实时操作系统RTOS，其最大优点是它能够支持TI 公司的DSP。2. 日本SONY的数码监控录象机HSR-1P：该数码监控录像机以硬盘作为最初的记录媒体，提供迅速、高质量和连续的逐场记录，之后这些记录内容会按要求转移到第二记录媒体DV磁带，DV磁带能提供迅高密度和高质量的长时间记录，使用一盘（270分钟）DV磁带，可提供超过60GB的存储量。而且刷新率很高，在24小时记录模式时，16台摄像机输入情况下，每台摄像机的记录间隔仅为0.8秒，性能价格比非常高。3. 美国GYYR的数字视频管理系统DVM
36、S：该产品不基于PC机，其采用的操作系统QNX ，是来源于UNIX并成功应用于核反应堆控制的实时操作系统，杜绝丢帧现象或系统性能的降低；采用Wavelet压缩格式，图像质量和压缩要优于MJPEG；具有音频记录和远程接入功能；与传统的CCTV设备能很好地兼容。未来硬盘录像机的走向 MPEG4可能成为DVR压缩技术的新宠MPEG4基于场景描述和面向带宽设计的特点，使得它也非常适合用于视频监控领域，主要体现在以下几个方面：1. 存储空间得到节省：采用MPEG4的视音频全同步录像所需的硬盘空间，约为相同图像质量的MPEG1或M-JPEG所需空间的1/10。此外，MPEG4因能根据场景变化自动调整压缩方
37、法，故对静止图像、一般运动场景、剧烈活动场景均能保证图像质量不会劣化。2. 图像质量高：MPEG4的最高图像分辨率为720576，接近DVD画面效果；基于AV对象压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度。3. 对网络传输带宽要求不高：在64kHz的带宽上，MPEG1和M-JPEG平均只能传1/2帧，而MPEG4可以传57帧。当前可用于远程监控的传输网络主要有公共电话网PSTN（带宽64kHz）、综合业务数据网ISDN（带宽64k128 k）、非对称数字业务网ADSL（上传带宽为128kHz，下传带宽为1MHz）、DDN专线（带宽64k2 M）、局域网LAN（带宽为10M100 M）。
38、如果采用MPEG1或M-JPEG来做多路远程监控，则必须采用价高的DDN专线或局域网LAN；而采用MPEG4压缩技术后，就可以使用带宽更低的网络，大大节省网络费用。4. 有可变带宽：MPEG4码流可调，网络传输速率可以设定为56k384 k，清晰度也可在一定范围内作相应的变化。这样用户就可以根据需要对录像时间、传输路数及图像清晰度作不同的设置，增加了系统使用的灵活性。5. 网络传输错误恢复能力强：当网络进行传输有误码或丢包现象时，MPEG4受到的影响很小，并且能够很快恢复。例如在误码达到1%时，MPEG1已无法播放，而MPEG4只会有轻微的边缘模糊。又如当网络传输出现瞬间丢包现象时，MPEG1
39、恢复至少需要10多秒，而MPEG4只需13秒。6. 能对图像进行判别：MPEG4是根据图像内容，将其中的对象（物体、人物、背景）分离出来分别进行压缩，这不仅大大提高了压缩比，也使图像探测的功能和准确性更充分地体现出来。此外，MPEG4引入了“AV对象（Audio/Visual Objects）”的概念，使得更多的交互式操作成为可能。MPEG4采用这一概念来表示听觉、视觉或者视听组合内容。MPEG4 允许组合已有的AV对象来生成复合的AV对象，并由此生成AV场景。它还可以对AV对象的数据灵活地进行多路合成与同步，以便选择合适的网络来传输这些对象数据。还允许接收端的用户在AV场景中对AV对象进行交
40、互操作。MPEG4的这些特点为利用图像测控和图像处理实施安全检查和安全防范提供了新的技术途径。近期已出现了支持MPEG-4/H.261 /H.263的单芯片视频编解码器（Video Streaming Engine），该芯片是基于MPEG-4、ITU-H.324（POTS）、ITU-H.323（LAN 和Internet）、ITU-H.320（ISDN）等标准的。还有具有MPEG-4/Wavelet、MPEG-4/H.323等类先进压缩方式的板卡推出。DVR的操作系统将呈现多样化既有便于连网的Windows操作系统（Windows-based DVR）外，也出现了以Linux开发的系统（Lin
41、ux-based DVR）和非基于PC的单机型系统（RTOS-based DVR）等不同类型的装置。但Linux在Internet联接方面不如Windows，单机型DVR虽然有高稳定性、与现有安防设备兼容性好等特点，特别是图像的清晰度高，但同样面临联网的难题。而可联网的特性因能通过LAN/WAN、Internet等网络进行远程监控一定会是未来应用的主流。很快会出现嵌入式网络型硬盘录像机即整机采用嵌入式结构，内置小型网络操作系统，预留扩展闪存系统，具有网络地址、网关、子网掩码等。后端使用卡类扩充式结构，根据内部信息情况，支持不同的压缩卡及压缩结构方式；根据使用要求可插入不同路数的板卡，对卡的要求
42、上实现总线、带宽等方面的完善，同时具备本地及远程网络监控和录像能力，可以实现音视频的同步传输和录制，最终实现完全的网络硬盘录像机。加拿大MultiVision公司除推出硬盘录像机NETSERVER外，还推出了基于PC机的远程监控中心管理系统UCW，通过局域网、ISDN、 DDN、广域网等传输方式，在同一屏幕下可对36个网点的NETSERVER硬盘录像机进行集中管理，实现视频监控、云台镜头控制、回放录像资料等遥控操作（见图）。追求高品质画面并可动态分配追求接近800X600像素的高品质画面同时能够对每路的清晰度作动态分配。目前已有录像/回放分辨率达到704X576质量的产品问世，并能在回放中作任
43、意局部无级电子放大，搜索帧和记录帧可看清细节部分。此外，记录图像回放的显示速率为不少用户所关注，特别是国内存在着过分强调“实时性”的误区，不管应用场合地追求每秒25帧，尤以银行界为最。依作者之愚见，在技术可能、价格可被接受和保证系统可靠性的前提下，能达到每路均实时当然最好，不行的话不妨退一步，采用总资源动态分配方案来保证重点应用可能更为现实。除记录图像外，还有同步录音功能。录音功能已被越来越多的应用所要求，音频压缩采用G.711或G.728等标准。目前声音的存储效率已达到每路每小时仅需15MB，图像的存储效率达到每路每小时只需120MB。未来发展的重点之一将会是音视频同步压缩技术的研发。当前，
44、在DVR图像压缩与声音压缩还存在不完全同步的情况下（约有11.5秒失步），有的公司改为使用VCD机板卡、采用MPEG1压缩方式来实现图像与声音的同步，也不失为另一种途径。此外，还要做到录像与回放同步，保持系统的稳定性。硬盘容量与图像资料的转存备份应作统一考虑单体硬盘容量较大的为80GB，一台DVR机可挂4个，从而达到320 GB。虽然价格较高，但还是受到银行类用户的青睐。不过对于一般应用来说，还是以一台40 GB硬盘加上一台DV格式磁带机DAT或以刻录机CD-R/W、DVD等作为转存媒体这种配置更为合理。对于需要超大容量存储的应用，则可采用挂接磁盘阵列方式。现在，松下公司的WJ-HD500硬盘
45、录像机最大容量是1040 GB（26X40GB），而英国DM公司产品更高达2100 GB。将逐步提升为数字式监控主机的雏形一方面需增大单机可同时处理图像的路数，现国内外都同步推出了100路以上的超大规模硬盘录像机，将大型专业服务器引入数字录像监控系统。国内如中芯数字技术公司采用符合MPEG 4框架的超小波压缩算法，采用Linux操作系统，稳定性高，每路视音频同步。Honeywell澳大利亚公司推出了540路视频输入的系统DVM；美国Discover公司新推出的Web-DVMS网络监控系统，每台Web-DVMS机可接108台摄像机，系统可对5台Web-DVMS机作集成管理，从而最多可连接540台
46、摄像机。另一方面是采用MPEG 4等更有效的压缩技术，实现高密度大容量的数字录像，利用并行图像处理和调用技术来实现更多画面和功能更全的灵活显示，采用嵌入式单芯片系统（SOC：System On a Chip）体系结构，赋于其更多的切换与控制功能，同时具有更强大和速度更快的图像远程传输能力。现在DM 公司的Digital Sprite Lite已号称是视频网络数字全功能主机，既能传送视频网络图像，也能经由网络控制摄像前端的动作。MPEG-4压缩技术于DVR的应用影像压缩、程序开发能力、硬盘控制技术等均是影响DVR发展的关键技术，其中，影像压缩技术的优劣直接影响影像品质、储存资料量和传输速度，是目
47、前所有DVR制造商加紧研发的主要项目之一，而具有高压缩比的MPEG-4的发展，则是许多业者共同关切的议题。何谓MPEG-4？简言之，MPEG-4是为在网际网络上或移动通信设备（例如行动电话）上实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准（The Standard for Multimedia for the Web and Mobility）。MPEG-4采用Object Based方式解压缩，能够智能化选择影像的不同之处，分成背景、演讲者等各细部分别解压缩，也可在压缩下个别编辑和任意放大缩小（Scalability），使影像储存资料量大幅缩减，自然也可加速音/视频的传输，目前传输速度现已可延
48、伸至4Mbps。光电所对MPEG-4的研发成果光电所DVD验证实验室于MPEG-4的研发系附属于HD-DVD规格研发的项目，依规格书发展特有的运算逻辑（Algorithm），再将各个演算加以整合，然后经实际上的压缩实验，验证解压缩后的品质。最大的突破在于对复杂的逻辑发展出各个压缩的Algorithm，其复杂度是MPEG-1/2的4倍。该研究室经理吴国瑞博士指出：MPEG-1/2分成64频带，做不同资料的分隔，而MPEG-4承继MPEG-1/2进一步修正使压缩比更高，架构上MPEG-4涵盖Video Object Decoder、Still Texture、2D Mesh Decoder、Face Decoder，后三者均属MPEG-1/2未涉及之范畴，而在Object Decoder方面，MPEG-2也仅涵盖部份而已。这部份的研发历经1年半时间才完成，此后又耗费半年时间，完成在PC上实时播放的作业（一面解压缩，一面播放）。在压缩比方面，据实验测试，低动态画面可达8001000倍，高动态画面可达8010
