如何选用数字硬盘录像机

本文全面介绍了作为数字视频监控主流产品的DVR兴起的原因，比较当前各种类型DVR的特点，从工程商的角度剖析如何根据工程实际应用，选择最适合自己的产品。

   DVR（数字硬盘录像机）是目前闭路电视（CCTV）监控领域供需市场非常受关注的热门产品。据调查，很多用户以及工程商对DVR 产品并不十分了解，在工程项目中如何选购一款合适的OVR 产品是安防工程商迫切需要得到解答的问题。
   监控系统选型介绍

   1、为什么要选用数字监控系统
   监控系统按照大的类型可以分成模拟监控系统和数字监控系统。模拟监控系统是以视频矩阵、分割器、录像机为核心，辅以其他传感器的模拟系列。一般以往传统的监控系统只能使用专用机械式录像机和磁性介质录像带

   模拟监控系统由于使用过程中表现出的诸多弊端，正逐渐退出市场，其弊端列举如下：
   可操作性差：模拟控制系统的操作一般是通过专用控制键盘来实现，以各种功能键、热键或其组合来完成常规的操作和编程。其中完成一个动作需要几个操作步骤，而且各个操作步骤要按顺序进行的，一个地方也不能出错，即使是老手通过编程产生各种宏指令，也会因为各种指令都是通过组合键来呼叫，不方便记忆而给操作带来不便。
   图像记录问题：模拟监控系统采用单路模拟信号记录方式，且采用长延时录像，录像记录差。
   资料不易长期保存：图像记录在磁带上，时间过长会导致图像质量下降。
   系统结构的扩展性差：如果模拟监控系统需要扩展，无论是现场监视设备的增加还是控制用户的增加都必须与原有系统中的矩阵设备发生联系，当矩阵设备的容量达到一定极限时将使系统扩展产生困难，除非将矩阵彻底更换为容量更大的系统或是重新建立一个新的站点，相对投资较高。
   回放功能差：保存资料采用多盘录像带，经常需要换带；资料只能顺序检索，经常需要倒带，速度慢；磁头磨损严重。
   可靠性差：视频录像带则易遭破坏或磨损。系统出现故障以后不能自动重新启动进入录像状态，因而无法实现无人值守。
   传输距离有限：模拟视频信号的传输通常采用同轴电缆传输的方式。如果超过一定距离，就需要视频放大器对视频信号进行放大，而超过两级的放大，图像就会明显失真。因此，常规的模拟视频监控系统只适合于小范围的区域监控。
   安装繁杂：模拟监控系统的画面分割、字符叠加、切换、录像等都是由独立的设备完成，安装、布线、配置都很繁杂。
   所谓有比较才有鉴别，上述模拟监控系统的弊端正是与数字监控系统相比较才会显现的，数字监控系统可以弥补上述所有缺陷，它是以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，由摄像机、网络设备、视频采集压缩计算机、红外探测器、控制器和监控系统管理软件等组成。数字化的基础是采样和量化，但是面对如此巨大的视频信息流，我们应该怎样处理？这是我们接下来要谈到的问题。
   2、为什么要压缩
   数字视频是由数字图像序列构成的，每一幅图像叫一帧。对于视频显示来说，帧速率就是时间序列的播放速率。传输比特率是数据通信的一个重要参数，如果不经压缩，我们看看数据的流量是多少。这里以中国大陆常用的PAL 视频制式下CIF 分辨率（352 x 288 ）、每秒25 帧的全实时图像传输来计算，每幅图像有288 行，每行有352 个像素点，每个像素采用24bit 来表示亮度和色度分量，则每秒的视频数据量为352 x 288 X 24 x 25 = 5801M 匕，面对如此大的数据量，我们还能用写二进制的方式写到硬盘上、不加取舍地传到网络上吗？显然是不行的。除了上述数据量太大以外，还有如下几个原因：
   视频信息中存在大量的冗余信息，比如说记录的视频信息只是一个静止的画面，也就是摄像机对着静止的场景，这样所有的图像都是相同的，我们只需要采集和存储一幅这样的图像就可以了，按每秒25 帧的速率将该图像播放出来就可以得到视频序列。这种属于时间冗余，另外还会存在空间上的冗余，比如，一幅图像是一个纯色的，则352 x 288 个点的象素值都是相同的，我们只储存这一个象素的信息和连续相同点的个数就可以达到同样的效果。当然我这里所讲到的都是极限情况，只是用来说明视频图像本身是有很大的信息冗余度的。除了上述两种常见的易理解的冗余以外，还会有稍抽象一些的信息嫡冗余、结构冗余、知识冗余和视觉冗余等等，这里不一一列举。由此可见，压缩是必要的手段和必然的解决方法。
   3、硬压缩和软压缩的选择
   既然我们知道了要将数据进行压缩，但是我们可以有什么实现方式呢？一般来讲，视音频数据的压缩有两种方式，一种是软件压缩，另一种是硬件压缩。实现这两种方式的视频采集卡分别叫做软压缩卡和硬压缩卡。
   软压缩卡，也称视频采集卡，该电路板卡主要是由1 个或多个视频采集芯片及周边电路元件组成，电路结构比硬压缩卡简单，成本也远低于硬压缩卡。该种卡只负贵采集视频，而视频压缩、解压缩及其图像预览等视频处理则是由PC 机的CPU 运算实现。硬压缩卡，也称视频编码卡，该电路板卡与软压缩卡不同，多了视频压缩与解压缩部分电路结构，视频压缩以及图像预览等视频处理由DS 尸芯片处理，不需要占用PC 机的CPU 资源。所以硬压缩卡电路更复杂。
   软压缩卡只负责视频采样和模拟信号数字化，预览和压缩都需要PC 机的C PU 来完成，而通常我们为了得到更高的压缩比，就需要采用更加复杂的压缩算法，这样无疑加重了CPU 的负担，采用目前的中高档PC 机（PlV2.8G , 512M 内存）, 总资源只能做到150 帧，即压缩帧率设定到每秒10 帧左右，也只能做到16 路预览和压缩，如果要求压缩全实时（PAL 制下每秒25 帧）图像，则所能处理的路数又会大大减少。因此，在CPU 发展没有突飞猛进的时候，硬压缩才是明智的选择

   4、压缩标准的选择
   压缩处理要在视音频压缩卡上完成，所以首先涉及的是压缩算法问题，也就是选择什么样的图像压缩技术。
图像压缩技术是压缩图像数据中的冗余信息，其效果由“压缩比”来衡量。
   国际上有两个负责视音频编解码技术的标准化组织，一个是国际电信联盟（ITU ）下属的视频编码专家组VCEG ，一个是国际标准化组织(ISO ）下属的运动图像专家组MPEG 。
   VCEG 制定的视频编码标准是：H.261 、H.262 、H.263 、H.264 。
   MPEG 制定的视频编码标准是：MPEG -1 、MPEG-2 、MPEG -4 ( SP/ACE /AVC )。
   为了统一标准，MPEG 与VCEG 成立了联合视频工作组JVT，致力于新一代数字视频压缩标准的制定。JVC 标准在ISO中的正式名称为：MPEG -4 AVC 或MPEG -4 part10 标准；在ITU 中的名称是：H.264

   5、分辨率的选择
   目前监控行业中主要使用以下分辨率：SQCIF 、QCIF 、CIF 、HALFD1 、Dl。
   SQCIF ( 88 x 72 ）、OCIF ( 176 x 144 ) 优点是存储量低，码流低，缺点是图像质量差。适合窄带网络（如目前的移动通信网)中使用。
   CIF（352 x 288 ）是目前监控行业的主流分辨率，由于数字监控的主流应用码流是384Kbps 到768Kbps , CIF 是可接受的分辨率，预览质量240 线、回放质量220 线，同模拟录像带处于同一水平。
   4CIF ( 704 x 576 ）又称01 是标清分辨率，优点是图像清晰，缺点是存储量高，网络带宽要求很高，预览质量350 线、回放质量300 线，可接受的码率在1.5Mbps。
   2CIF（704 x 288 ）又称HALFDl ，用于解决CIF 清晰度不够高和4CIF 存储量高、价格高昂的缺点。可接受的码率在1Mbps 。704 x 288 只是水平分辨率提升，图像质量提升效果不是特别明显。

   DVR（数字硬盘录像机）的选购
   1、DVR 商务模式分析
   视频监控行业从产业结构上大致可将相关企业分为产品生产商、销售商、工程商与服务商。其中生产商又分为DVR 板卡生产商、应用软件开发商、DVR 整机生产商、DVR 整机组装商；销售商可分为器材供应商与工程商；服务商包含第三方软件提供商与工程设计、咨询等服务商。从销售渠道上来分类，PC 式DVR与嵌入式DVR 的销售模式不同。
   PC 式DVR 销售渠道如下：
   DVR 板卡生产商→应用软件开发商→DVR 整机组装商
   器材供应商→工程商→最终用户。
   嵌入式OVR 销售渠道如下：
   嵌入式DVR 整机生产商→器材供应商叶→工程商→最终用户。
   由此可见，PC 式DVR 的市场推广环节较多，商业模式复杂，DVR 产品也是由不同厂家的产品组装而成的，一旦出现产品质量问题，处理起来比较麻烦。而嵌入式DVR 销售渠道相对简单，产品整机由同一生产厂家提供，服务水平和产品质量相对PC 式DVR 来说具有较大的保证。
   2、DVR 采购策略之——看厂家
我国安全防范产业发展非常迅速，每年以20 %-30%的速度快速成长，作为安防市场的主流产品，国内能提供DVR产品的企业非常多，加上国外的企业，大大小小、林林总总，市场上蜂拥着几百个品牌。这些品牌中，大部分的企业规模都很小，销售额在1000 万以上大约只有不到10 % ，另外从整个安防产业链来看，这些品牌中具备核心芯片级技术开发能力的生产厂商非常少，很大一部分企业是通过组装或贴牌来提供产品。由于缺乏相应的行业标准，这其中有很多厂商在开发能力、生产测试环境、技术积累等方面存在严重不足，很多产品缺乏相应的生产许可证、专业检测报告以及软件登记证，这也是市场上充斥着大量的低质低价产品的原因。
   对工程商而言，在工程招投标过程中，选择产品就是选择厂家，选择厂家可以从以下几个方面来看：
   a、品牌实力
随着安防市场规范化程度的提高，企业的竞争也会逐步从“渠道竞争”转换到“品牌竞争”。品牌化建设对于企业来讲是个长期行为，需要投入很多的人力和物力。而产品质量是树立品牌的基础，也是厂商赖以存活的根本。
   因此工程商首先要考虑提供产品的厂家是否具备一定品牌知名度，也就是一定的实力和行业地位。其中最核心的是厂家是否具备核心技术开发实力、强大的人才储备、技术储备以及不断的技术创新能力，这一点非常重要，一个不拥有自己核心技术的公司是很难做大，也是很难长期依托的，只有依靠强大的技术实力做支撑的企业才能源源不断的提供具有市场竞争力的优秀产品，才能是值得工程商长期信赖的合作伙伴。
   b、资质认证
   在工程招投标中，甲方除了看重产品的品牌以外，还需要产品检验报告、生产许可说明书、软件登记证书等相关资质，没有品牌和资质手续不全的产品是很难入围的，因此工程商选择产品时也应该特别关注厂家是否具备相应的资质证书，特别是关注厂家是否具有1509000 质量体系认证、公安部的产品检验报告等，具备这些证书的厂家的产品质量是值得信赖的。我国目前唯一合法的硬盘录像机检测机构是：公安部安全与警用电子产品质量检测中心；真正有效的检验报告其检验类别应是：型式检验；我国目前唯一合法的硬盘录像机生产许可证颁发机构是：各省公安厅。
   c、服务能力
   厂家的服务能力对工程商也是至关重要的，工程商面对的是最终用户，对用户的服务大都是由工程商来承担的，如果厂家的产品售后服务水平不到位或者缺乏商业信誉，工程商就会面临很大的风险。因此厂家的品牌美誉度以及售后服务水平是工程商选择产品应该优先考虑的因素之一。厂家的服务能力除了体现在专业化的售后服务体系以外，还体现在厂家能针对具体工程的需求，提供完善的行业应用解决方案。
   DVR采购策略之——选产品
   在上一步初步选定出符合要求的厂家以后，我们需要针对该厂家的产品资料进行初步的选型，在选型过程中，我们需要注重以下几点：
   a、产品性价比
无论产品功能技术如何先进，对工程商而言，产品的价格往往是被放在首先考虑的因素之内。在能满足甲方项目需求的情况下，尽可能选择更具价格优势的产品是每个工程商都认可的。比如，甲方在某一区域布置了24 台摄像机，如果选择一台16 路嵌入式DVR 加一台8 路嵌入式DVR 的成本价高于选择一台24 路嵌入式DVR ，则工程商肯定应该选择后者。
   b、图像压缩方式
   前面提到目前的图像压缩算法标准包括MJPEG 、MPEG-1 、MPEG-2 、MPEG-4 、H.264 等，这些算法各有优缺点。要想达到全实时、高清晰度、极低马赛克、高度平滑顺畅等图像质量时，就必须以牺牲硬盘存储空间以及网络带宽为代价。因此选择一个既能满足客户需求的图像质量，又能节省硬盘存储空间，同时还能保证在低带宽网络上实时传输的压缩算法的产品是每个工程商的心愿。从目前技术上来看，H.264 压缩算法在满足较高画质图像质量的前提下，压缩率较MPEG-4 有较大提高，而其技术特点更适合IP网络、无线网络的传输，同时需要长时间录像时，还可以节省存储空间，是目前最为理想的一种压缩算法。
   c、图像清晰度
   图像清晰度是一个有争议的话题，每个用户都希望所选购的产品图像是最清晰的，但从技术上来讲，清晰度越高，占用的磁盘存储空间就越大、需要的网传带宽也越高。因此根据用户（项目）的实际情况，提供适合用户的产品，才是工程商应该做的。目前CIF 格式的录像分辨率是主流分辨率，绝大多数产品都采用CIF 分辨率，主要原因如下：
   ●目前数字监控需要长时间、多路数录像，由于受到存储空间（或者说是成本）的限制，视频码流不能太高。
   ●目前很多应用都要求支持网络监控，因此录像分辨率会受到主流应用的传输网络网络带宽的限制。
   ●目前HALFD1 、Dl 分辨率可以提高清晰度，但需要更高的码流，如果在码流降低的情况下，图像清晰度还不如CIF ，且产品成本也会大幅上升，在现阶段还不是主流产品。
   d、网络功能
调查显示，60%的用户对DVR 有迫切的联网功能需求。DVR 的网络功能已经成为用户选购DVR 产品时被优先考虑的因素。现在很多厂商开发的DVR 都或多或少具备了网络功能，但很多仅仅是提供了一个以太网网络接口，用户可以通过客户端远程操作前端DVR 设备。这对很多应用环境来说是远远不够的，比如对于一些专业监控市场，如交通、电力、住宅小区、金融、物流甚至大型连锁超市等，它们在监控前端都布置大量的摄像头和DVR 以及网络视频服务器，迫切需要一个集中监控中心或者多级集中监控中心来对所有前端进行集中监控和管理。这就需要厂家除了提供具有网络功能的DVR 设备以外，还要有完备的集中监控管理系统和相关解决方案来配套。因此工程商在选购OVR 产品时还要关注厂家是否有与之配套的集中监控管理系统。
   e、存储和备份
   由于目前的数字监控都需要长时间、多路数录像，因此对DVR设备而言，肯定是具有硬盘数量越多越好，硬盘的容量越大越好，但更重要的是设备应该具有接口连接外部数字存储设备，可以进行图像数据的备份。只有经常进行备份，才能保证数据图像能安全的保存下来。除了可以进行常规备份以外，网络备份也是目前比较可行的一种备份方式。因此工程商在选购时应该重视DVR 设备的存储和备份性能。
   f、报警性能
   DVR 设备的一个重要功能是报警，现在的DVR 设备大多具备报警输入输出接口，可以连接多种报警探测设备。有一些设备还具备一定的报警联动功能，在报警发生时可以直接将报警点图像上传到联动报警中心同时触发报警联动输出设备。除了这些常规报警功能外，随着移动通信技术的发展，短信报警也成为报警系统的一个应用亮点。其原理是当监控设备监控到异常的情况时，立即激活短信发送设备实时将报警信息发送到预先设定的手机，使用户可以及时对异常状况进行处理。这就会大大扩展了报警应用的范围，使报警响应更加及时，高效。因此OVR 是否具备这种先进的报警技术也应该是工程商选购设备的一个考虑因素。
   DVR采购策略之——测样机
   在完成了上述两步以后，接下来就是从各厂家调样机进行对比测试，对比测试需要将所有样机放在一个集中的地方，尽可能采用同样的视频源（一般可以通过视频分配器分成多路分别接入不同的DVR ) ，并将显示设备放在一起进行效果对照，目的是从测试过程中，找出真正的性价比高的产品。在测试过程中，主要应注意以下方面：
   a、资源占用
   本项测试只针对PC 式DVR 。资源占用指的是在相同的运行环境（操作系统、所运行的软件、板卡路数、压缩码率、编码方式等都相同）下，不同的硬盘录像机系统运行时对CPU 、内存等系统资源的占用率。查看系统资源占用步骤如下：
   ●在Wlndows 桌面任务栏上右键单击，在弹出菜单中选择“任务管理器”；
   ●在弹出的Windows 任务管理器窗口中切换页面到进程，找到硬盘录像机的进程名.

上图中清晰地列出了Ovrsoexe 占用C 尸U 、内存使用、虚拟内存大小等资源情况。在了解了如何查看系统资源占用情况以后，剩下的测试就变得简单了。只要分别针对所有测试样机的预览、录像和网络传输对系统资源的占用进行记录并进行对比即可。
一般来讲，系统资源占用越少越好，但是我们不能盲目追求资源占用低，而忽略了其他因素，对用户来讲，合用的才是最好的。
   b、预览效果
   预览是DVR 使用最多的一项功能，预览的好坏直接影响到我们的主观感受，所以预览是我们不可忽视的一项重要功能。首先我们要了解什么是预览，预览是相对回放（包括网络客户端实时图像）而言的，预览的图像是未经过压缩的图像，而回放是对经过压缩后的图像（录像文件及网络传输的压缩数据包）的解码播放过程。
   预览的测试要注意对比以下几点：实时性、分辨率（图像在水平方向和垂直方向的像素点数乘积）、清晰度（水平电视线数）、色彩还原度、灰度等级和音频预览效果（视音频信号的同步性、信噪比）等。
   c、录像回放
   和预览相比，虽然回放使用得不那么频繁，但是它是用于取证的一种手段，其效果的好坏直接影响到取证过程，可见其重要性。对于该项测试，需要测试的项目较多，需要花费很多时间和精力，测试过程中一定要认真细致。
   ●录像
   首先要选择一种编码方式，一般至少要分别进行固定码率编码和混合码率编码两种方式的测试。其次要选择一种场景，至少要对以下几种场景测试，静物镜头推拉、复杂色彩移动、旋转移动、人脸、细密条纹（水平、垂直、斜向）、水流、噪音画面等等。接着再选择相同的编码码率，编码码率可以采取从低到高的方式或从高到低的方式进行调整。比如可以采用固定编码方式，以100Kbps 为一个步长，从100Kbps 、200Kbps 到2Mbps 的编码码率分别进行15 分钟或30 分钟的录像。
   ●回放
完成录像后，对相同场景、相同码率的录像文件的大小和回放质量进行对比。比较录像文件大小的目的在于确定码流控制是否精确。回放质量的测试方式参见上面的预览效果测试，所不同的是预览实时性只能主观加以评价，而回放实时性可以量化。回放实时性的评价方法可以采用单帧回放的方式，根据时间050 的变化来确定每秒能达到多少帧，通常需要连续测试三秒，计算出三秒内的平均帧率。尸AL 制式下的全实时图像帧率应达到每秒24 帧以上。
   需要指出的是不同的产品在不同的码率条件下表现出来的效果是不一样的，也就是说两款不同的产品A 和B ，在40OK 匕ps 码率下可能A 的效果好，而在SOOK 匕ps 码率下B 的效果好，我们要根据自己的实际应用，选择合适自己的产品。
   ●录像方式
除了回放效果的测试以外，还需要测试系统的录像方式是否齐全和准确，如手动、定时、报警等录像的触发。系统应该能够支持多种录像方式的组合。
   以上的几项测试都是系统功能项目测试，然而OVR 系统中除了系统功能以外，控制功能（包括报警控制和云镜控制）和传输功能也是相当重要的，下面分别对控制功能和传输功能的测试加以说明。
   d、报警测试
报警测试包括① 报警触发方式的支持② 报警准确性③ 报警输出④ 逻辑编程能力。① 报警触发方式是指是否支持移动侦测报警、探头报警、视频丢失报警等多种报警输入条件。② 报警准确性是指系统是否会产生误报或漏报的情况。③ 报警输出是指报警具备哪些输出方式，比如报警录像、软件界面提示（包括声音提示和突出图片提示）、报警输出设备联动、发送短信等。④ 逻辑编程能力是指系统是否具备当任意报警输入触发报警以后是否可以联动任意的报警输出逻辑。
   e、云镜控制
   云镜控制的测试项目包括① 解码器或快球协议的支持能力② 协议添加或修改方式③ 云镜控制方式。有些厂家站在用户的角度对设备做出很多人性化的设计，比如说在云镜控制上除了采用遥控器控制以外，还采用了控制键盘，通过键盘的方向控制杆就可以控制任意一台OVR 上的任意一个解码器或快球。
   f、网络性能
   网络功能测试必须是在相同的编码方式和码率下进行，需要测试的项目包括在不同网络带宽环境下的图像是否存在延时、丢帧、拖影、马赛克等现象以及OVR 网络功能的完善性。网络功能主要指网络的控制功能，比如远程录像控制、云镜控制、报警布防撤防控制、图像色彩、压缩编码等参数的设置，远程数据备份、远程系统升级，远程开关机等控制功能。同时远程眶浏览功能也是必不可少的一项测试内容

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