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                DVR的基本分類

                DVR的基本分類

                發布時間:2016-09-22 09:06:30

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

                一.數字STB類型

                STB指的是Set-top Box(一般譯成:數字衛星接收器、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統稱之)。數字STB類型的DVR在性質上屬于功能整合性的訊號接收平臺,以提供數字錄像功能與接收數字廣播及互動應用的訊號為主,可選擇接收數字無線地面傳播(Digital Terrestrial)、數字有線電視傳播(Digital Cable)、數字衛星傳播(Digital Satellite)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行影像編輯功能,系統較不穩定。

                三.單機(Standalone)類型

                單機型的DVR乃重新利用CPU及RAM來開發設計,采用專屬的軟件程序,研發成本較高。采用硬件壓縮,品質穩定,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字錄放影功能,而不附加其它如廣播訊號接收、上網際網絡等功能。由于應用在安全監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孰優孰劣的爭議,到目前為止仍無法下定論。目前雖以PC-based的DVR占市場多數,但據觀察,兩種類型的產品將各自產生市場區隔。1995年即投入DVR領域發展的日本Ikegami公司,其海外部經理Yasuhiko Saito就指出:「DVR市場將朝向兩個不同方向發展,一方面,由于RTOS(Real time Operation System,實時操作系統)在運作時的可靠性,預料會有很大的發展;但另一方面,對強調可聯網工作的DVR產品,Windows操作系統則因為操作簡單而將成為另一種主流」。

                 

                DVR的技術目前仍不斷在發展中,而其中的關鍵技術在于操作系統及影像壓縮技術。

                一.操作系統

                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名單的榜首。韓國3R集團總裁Sung-Ik Chang表示:「目前大多數DVR及其相關產品的廠商都采用基于Windows的操作系統;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Digital Logic公司海外市場部經理Jonathan Kim也說:「我們認為Windows操作系統是適合適合DVR系列產品的。因為Windows是目前較通用的操作系統,因此具備較高的支持性,不論任何地方Windows都可以支持大部分相關產品」。
                此外,Windows在軟件升級方面,也強于其它操作系統。由于近年來IT產業與安防產業密切相關,因此當數字技術在IT產業日進萬里的同時,相關技術發展勢必影響安全產業。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系統不可能長期停留在固定水平,因此可升級性勢必成為系統發展的關鍵點。如果考量汰舊成本,一旦用戶對于既有系統產生更高的要求或者原有的系統暴露出一些缺陷,大部分的用戶不太可能去買一套全新的系統來替換,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,系統的穩定性取決于用戶的實際操作方式,然而,Windows操作系統本身的不穩定性,仍令使用者相當質疑。有廠商就表示,如果只單純使用監控系統,Windows 98系統相當穩定;但如果在Windows平臺上同時運行別的程序,系統不穩定、甚至死機就無可避免。


                2. 以Linux為操作接口
                IT業界中Windows和Linux操作平臺的激烈競爭也延燒到安防產業。Linux是一種可多人使用的作業環境,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)環境,可由網絡上下載使用。由于其原始程序代碼(Source Code)是公開的,因此可以任意開發、修改,故Linux的使用者并不須煩惱缺乏需要的應用程序,加速了研發的速度,且系統本身以及大部分的應用程序是免費的,讓開發者省下大筆的研發費用。此外,對硬件需求較低的Linux,可令使用者節省更多的硬件成本投入,整體產品成本隨之降低。隨著網際網絡的盛行,全球使用Linux的人愈來愈多,也吸引了無數的開發人員投入改良核心、發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是以網絡環境為基礎的操作系統,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、FTP、Web...各種服務。 在這樣的趨勢之下,Linux成為DVR制造商躍躍欲試的操作系統。有些供貨商甚至表示Linux比Windows更適合應用在DVR上。韓國Eastern Info-Com公司海外市場部協理Hyoksang Kwon即表示:「由于Windows較不穩定,且價格頗高,相形之下,Linux看起來是適合有發展潛力的主流操作系統」。
                實際上,現在就下「Linux作為DVR的操作系統會優于Windows」這樣的結論仍嫌太早。據其它制造商反應,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系統讀取檔案的缺點,加上Linux為后來崛起之操作系統,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(Real Time Operation System)是適合佳的操作系統,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、Korea Computer Technologies、 Kodicom、Artinix等認為,單機型DVR具有高經濟效益、穩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推出了單機型的DVR。對于日本廠商而言,會致力于發展單機型DVR主要是基于對圖像清晰度的考量,目前,大多數PC-based DVR的圖像品質都不如單機型的DVR。
                然而,單機型DVR目前面臨的適合大挑戰在于聯網功能。在聯網工作普及的今天,已有越來越多的用戶使用網絡,韓國Digital Logic公司的Jonathan Kim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部分。但DVR系統如果不能和網絡銜接,坦白說,那就不能稱為DVR系統」。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字CCTV產品的關鍵。英國Dedicated Micros執行總經理Mike Fawcett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,除了節省大量人力的開銷外,更可以在任何地方監看工作人員和生產線狀況,因此節省不少成本」??陕摼W的特性讓用戶可以透過LAN/WAN、Internet等網絡進行遠程監看。這個特性已被預測成為將來CCTV市場的主流。為了讓產品具備聯網功能,單機型DVR制造商陷入「價格vs.功能」的兩難局面。韓國Korea Computer Technology公司總經理Y. H. Min指出:「為了讓DVR具備聯網功能,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成本,在價格競爭日益劇烈的情況下,成本的增加對我們相當不利」。

                 

                二.壓縮技術

                現階段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的壓縮倍數為20~80倍,適合靜態畫面的壓縮,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十秒甚至數分鐘。而新一代的JPEG是采取漸層式技術,先傳輸低解析的圖檔,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約為100倍(一般VCD、DVD約為35倍),若從VCD、DVD的規格來看,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
                至于壓縮倍數為450倍(靜態圖像可達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/視頻訊號而制定的適合新MPEG標準。MPEG4和MPEG以往的版本相比,適合大不同之處在于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,對于DVR廠商而言無疑是一大福音,然而也有廠商認為,MPEG4規格雖已定出,但實際應用于DVR的技術上卻尚未成熟,現階段無論以軟、硬件來實現都有待突破(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-IK Chang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可區分每幅影像的差異,并只傳送影像不同的部分,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Motion JPEG為此方式的代表。從傳輸效率考量,Interframe在性能上要遠遠優于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,安全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。Digital Logic公司的Jonathan Kim就表示:「我們承認MPEG4在視頻壓縮方面比較優秀,但MPEG系列皆存在著圖象干擾和畫面扭曲失真的情況。如果用戶想購買存儲量大的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」。Eastern Info-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,要達到安防產業對于圖象要求的標準,還有很大的改進空間」。DM公司的執行總裁Mike Fawcett進一步指出:「對于靜止的畫面,不論用JPEG方式壓縮還是MPEG方式壓縮,傳輸的速度都是一樣的。然而,如果物體是呈現運動狀態,則MPEG格式不會立即反應傳輸,這是因為MPEG格式傳輸的速度較慢,或者監控中的場景容易出現干擾」。他認為,JPEG壓縮技術不論在圖象畫質還是在傳輸速度上,都更加適合安防產業。他說:「我認為JPEG的品質較好,較具有競爭力,也較安全」。隨著DVR技術的不斷發展、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David Beanland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適合慢會在2、3年后出現于市面上。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,目前在歐美市場還值得商榷?,F任職于飛利浦公司,具有14年經驗的Alan Everid則認為對于DVR產品而言,Wavelet是適合好的壓縮方式。主要原因在于Wavelet移除了圖象的高頻成分(high frequency components),僅保留單幀圖象信號。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雖然符合安防產業的圖象要求,但在考量聯網與否的因素下,讀者需注意Wavelet并非現行的IT網絡所普遍支持的格式,所以在聯網的使用上會有所限制。

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