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DVR NVR 深入分析

  何为高清?
  
  衡量图像清晰度的标准是分辨率,单位是像素。所谓高清、标清,差异就体现在这里。这两者之间的分界线就是百万像素或720p,即达到百万像素或720p以上的是高清,基于此标准,目前视频监控市场占主流的CIF和D1均属于标清。
  
  无论是从分辨率、显示效果还是从流畅度来看,高清都比标清更有优势。从分辨率来看,删除720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、1080i/1080p的分辨率是CIF分辨率的20倍,在同样的显示环境下,高清会清晰得多;而从显示效果来看,高清既支持大屏显示,又支持16∶9的宽屏显示,可大大增强用户的观看体验;从流畅度来看,高清支持更高的帧率,比如720p和1080i/1080p都可支持60帧/S或60场/S,因此图像流畅度比标清要高一倍。
  
  因此,高清取代标清是必然的。
  
  然而,要实现真正的高清监控,必需要从视频源的采集、视频信号的压缩编码、视频浏览、录像文件的回放等方面入手全面支持高清。前端采取网络高清摄像机接入,会导致存储环节的DVR在接口技术、图像处理技术、存储技术等方面也做相应的调整,毫无疑问,录像设备的演变也正顺应了这一潮流。
  
  传统DVR时代的视频信号处理,分为视频采集和视频编码两个部分。在视频信号采集部分,大多数的DVR都是模拟视频输入,均采用BNC接口的CVBS(即复合视频信号)信号输入。复合视频信号的最大分辨率是D1,DVR内部对于复合视频信号是按照D1分辨率采集、量化的。而高清视频信号,一般采用YPbPrCrCb的模拟分量接口,或DVI、HDMI、HD-SDI等数字视频接口,DVR均无这类视频接口。在编码部分,DVR对每路采集的视频信号可以编码成CIF、2CIF、DCIF、D1等分辨率,但编码最大分辨率只能为D1,不具备编720p或1080i、1080p的编码能力。因此,传统DVR已经无法匹配前端百万像素级的摄像机。
  
  DVR发展历程
  
  2000年中国第一台家用DVR问世,DVR并开始进入中国安防领域。随后,在技术以及市场的双重驱动下,DVR开始突飞猛进地发展。来到2006年,DVR已经占据了整个视频监控将近40%的市场份额。在视频监控从模拟向数字化发展的进程中,DVR扮演了极其重要的角色,可以说,DVR开创了一个数字监控时代。
  
  2006年开始,随着网络化技术的发展和信息化建设的深入,视频监控产业开始进入网络化时代,市场对DVR的网络化功能及网络适应性要求越来越高,在这种需求下,一些主流厂商也开始重视网络功能,推出DVS产品。然而,由于DVS产品强大了网络功能,却降低了本地管理和控制能力,其显然无法涵盖DVR的原有市场。而DVR作为数模混合产品,又始终没有走出其半数字半模拟的尴尬境地。因此视频监控市场的竞争越来越激烈,产品同质化也越来越严重——市场在呼唤真正更新换代的产品。在监控市场网络化需求下,2007年开始,被称为DVR的取代者——NVR(Network Video Recorder)概念被频繁提及。
  
  有人吆喝NVR三年内取代DVR,有人说DVR 在相当时期不会被取代,到底是上DVR还是上NVR呢?先来看看DVR和NVR各自的特点和功能。
  
  DVR具有如下特点:
  
  1、实现了对视频、音频的数字化,便于传输和存储。
  
  2、以计算机系统作为载体,使用和操作更简单、方便。
  
  3、采用模块化的软硬件设计,便于扩展和维护。
  
  4、数字视频资料可以长期保存而图像质量不会失真。
  
  5、录像资料的回放和检索更加方便快捷。
  
  因此,DVR真正实现了对VCR的取代,标志了模拟时代进入数字时代。
  
  NVR的全称为Network Video Recorder,其核心特点主要体现在字母“N(Network)”上,即网络化特性。在NVR 系统中,前端监控点安装网络摄像机或视频编码器。模拟视频、音频以及其他辅助信号经视频编码器数字化处理后,以IP码流形式上传到NVR,由NVR进行集中录像存储、管理和转发,NVR不受物理位置制约,可以在网络任意位置部署。NVR 实质是个“中间件”,负责从网络上抓取视频音频流,然后进行存储或转发。因此NVR是完全基于网络的全IP 视频监控解决方案,基于网络系统可以任意部署。
  
  事实上,在国外,NVR产品与技术已经开始应用于一些高端安防领域。而在国内,专业的安防媒体和其它理论界也对NVR恩宠有加,对NVR市场发展前景的评估也极为乐观。然而,这两年,整个网络监控产品的市场推广似乎并没有取得预期的成果,这导致国内NVR行业走得很缓慢、很辛苦。于是厂商和用户都开始对NVR、网络视频监控产生疑惑,NVR乃至整个网络视频监控产业的发展何去何从?
  
  我们先从NVR与DVR优缺点比较入手看一下二者区别。
  
  NVR VS DVR
  
  NVR有着怎样的优势去“叫板”DVR?纵观NVR的功能与特色,有几个方面可与“前辈”DVR进行比较。
  
  工作方式
  
  传统嵌入式DVR系统为模拟前端,监控点与中心DVR之间采用模拟方式互联,因受到传输距离以及模拟信号损失的影响,监控点的位置也存在很大的局限性,无法实现远程部署。而NVR作为全网络化架构的视频监控系统,监控点设备与NVR之间可以通过任意IP网络互联,因此,监控点可以位于网络的任意位置,不会受到地域的限制。
  
  对于NVR,不可以独立工作、自成系统,NVR需要与前端的IP摄像机或DVS 配合使用,实现对前端视频的存储和管理。对于DVR,可以直接连接模拟摄像机进行视频获取、编码压缩、存储和管理,完全可以自成系统独立工作。
  
  布线
  
  因DVR采用模拟前端,中心到每个监控点都需要布设视频线、音频线、报警线、控制线等诸多线路,稍不留神,哪条线出了问题还需一条一条进行人工排查,因此布线的工作量相当繁琐,并且,工程规模越大则工作量越大,布线成本也越高。对比NVR,在NVR系统中,中心点与监控点都只需一条网线即可进行连接,免去了上述包括视频线、音频线等在内的所有繁琐线路,成本的降低也就自然而然了。
  
  DVR通常具有丰富的接口,包括视频输入输出、音频输入输出、PTZ 控制接口、报警输入输出接口、存储扩展接口、网络接口等,这些接口对于自成系统的DVR来讲是基本而必须的;而对于NVR,其功能定位在视频的存储与转发,并且通常作为“中间件”部署在二级机房,那么意味着远离现场,远离各类视频音频输入输出、远离报警接口,远离工作站,因此,为其部署多余的接口意味着成本的增加及故障点的增加。
  
  即插即用
  
  长久以来,包括NVR在内的网络产品,因罩着网络这层神秘面纱——要设IP地址,要操作复杂的管理后台等等,一直让大部分工程商“敬而远之”,但现在,使用NVR已经不必这样了,只需接上网线、打开电源,系统会自动搜索IP前端、自动分配IP地址、自动显示多画面,在安装设置上不说优于DVR,但至少是旗鼓相当了。
  
  DVR 系统中,通常由于其本身具有视频采集、编码压缩、存储、管理等全面的功能,可以自成系统独立工作,因此,较少考虑不同厂商系统间的兼容性,缺乏“团队合作精神”,通常视频编码方式、网络传输协议、视频文件系统等均私有化,不利于集成。但是,基于目前模拟监控超高的市场占有率和应用率,DVR 可以实现真正的“即插即用”,因为模拟监控与DVR的接口是非常标准的复合视频(BNC)及PTZ控制接口(485),因此,从这个角度讲,DVR具有更好的“开放性”。
  
  录像存储
  
  DVR受到用户欢迎的一个重要因素就是它拥有强大的录像、存储功能,但是这一性能的发挥仍旧受制于其模拟前端,即DVR无法实现前端存储,一旦中心设备或线路出现故障,录像资料就无从获取了;而目前,市面上的NVR产品及系统可以支持中心存储、前端存储以及客户端存储三种存储方式,并能实现中心与前端互为备份,一旦因故导致中心不能录像时,系统会自动转由前端录像并存储;在存储的容量上,NVR也装置了大容量硬盘,并设硬盘接口、网络接口、USB接口,可满足海量的存储需求。
  
  NVR可以采用各种方式进行存储,如DAS、SAN、NAS等,可以采取各种级别的RAID技术实现数据保护,并且NVR 的集中存储方式更有利于存储设备的集中部署,从而降低存储设备成本、维护成本、机房成本。DVR系统,存储通常是由DVR 内部挂接的多块硬盘或外挂磁盘阵列完成,不便于集中存储设备的部署。但是,需要注意的是DVR由于存储不依赖于网络的连接,因此,网络的中断对其存储功能没有任何影响,而NVR 的存储要求网络实时畅通,一旦网络中断,视频录像数据将会丢失,或者需要前端的编码器/IP摄像机具有本地视频数据的缓存功能。存储方式同样决定了两个产品的定位,中小型系统及大规模系统。
  
  安全性
  
  网络产品长期以来被认为有安全隐患。的确,在没有安全可靠的机制条件下,网络确实是一个多事之地。然而,在网络监控系统中,一旦通过使用AES码流加密、用户认证和授权等这些手段来确保安全,网络监控产品源于网络的安全隐忧就完全消除了。目前,NVR产品及系统已经可以实现这些保障;而相比之下,DVR模拟前端传输的音频、视频裸信号,没有任何加密机制,很容易被非法截获,而一旦被截获则很轻易就被显示出来。
  
  管理
  
  NVR监控系统的全网管理应当说是其一大亮点,它能实现传输线路、传输网络以及所有IP前端的全程监测和集中管理,包括设备状态的监测和参数的浏览;而DVR同样又是因其中心到前端为模拟传输,从而无法实现传输线路以及前端设备的实时监测和集中管理,前端或线路有故障时,要查实具体原因非常不便。
  
  从以上几点可以看出,NVR占优!另一方面,当前高清视频传感器以CMOS为主,CMOS传感器直接输出数字化的视频信号。在摄像机中通过DSP或ASIC对数字高清视频信号直接进行压缩编码,然后以网络方式传输,要比一般摄像机直接输出高清信号来得经济。基于上述原因,在市场上用于监控的高清摄像机基本上都是网络摄像机,能够接收网络摄像机发来的视音频码流,并能进行本地存储和浏览的设备,就是NVR。因此,从DVR演变成NVR是高清监控的趋势,但是从另一方面来说,NVR由于与网络直接相连,其受网络传输带宽的影响较大。这也是制约NVR发展的一个比较重要的因素。另外,相对于DVR,NVR在实时视频预览方面远远落后于DVR,预览延时现象普遍存在于目前市场上的NVR产品。
  
  纵观视频监控整个市场,NVR前景一片大好,再加上有着较大市场竞争优势的产品功能,大有由其主沉浮的气势。然而,真要做到这个结果却并不容易,单从产品功能来看,与之相比,DVR已经过几载沉淀,受过市场和时间的严苛洗礼,其成熟的市场认知度是当前NVR所无可比拟的。另外,国内DVR市场竞争相当激烈,DVR厂商数量众多,层次良莠不齐,但另一方面,竞争也促使一些高质量的主流厂商不断完善产品性能、推动技术进步,他们并没有无视网络化的大时代潮流。虽说DVS与DVR、NVR定位不同,但至少说明,对NVR来说,欲主江山,除了具备技术优势,还需要有着准确的市场定位、迅速的市场反应等很多不可或缺的条件因素。
  
  结语
  
  总而言之,NVR虽凭其技术与功能优势在众人关注下“风光”上市,但眼前的这段路恐怕仍将坎坷重重。在这场与DVR的对弈中,技术性能、市场渠道、品牌支持等诸多要素都须严阵以待,并以DVR为前鉴,坚忍住在市场开拓前期的阵痛,才有可能抢占DVR的主导地位,并真正成为市场的主导者甚至是DVR的代替者。
  
  而目前的市场情况显示,大量的模拟摄像机仍然在持续销售和安装,DVR应用仍然占据主流的地位,以IP摄像机和NVR为代表的新型视频监控方案,在国外的进程走得更早一些,国内才刚刚开始。新老交替需要一个过程,这个过程,取决于IP视频监控解决方案的成熟速度、综合成本的下降速度、以及整个市场与客户对IP视频监控解决方案的接受程度,这个时间可能是3年,也可能是5年甚至更长。
  
  市场应用证明DVR如今成为数字监控的重量级、具有代表性的产品,是成熟典型的前端模拟摄像机结合后端DVR采集编码存储录像。虽然大家都有看到听到业内有一些企业早期提出“NVR终结者的概念”,并且新的NVR一直在宣传推广,并预见和分析DVR会被NVR取而代之,成为视频监控市场新方向。但是NVR在行业网络化没有成熟与完全普及的情况下,DVR仍是市场的主角,笔者认为相对于DVR市场,现在的NVR仍是浮云。
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