數(shù)字視頻錄像機(jī)（DVR）的基本分類(lèi)
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DVR 在發(fā)展初期由于百家爭(zhēng)鳴、種類(lèi)繁多，讓業(yè)內(nèi)相關(guān)人士頗有「眼花撩亂」之感，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的變化后，各種型態(tài)的分類(lèi)也大致成形。根據(jù)臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院光電工業(yè)研究所《光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展剖析》報(bào)告中，大致將所有的 DVR 分成三個(gè)類(lèi)別：
一．?dāng)?shù)字 STB 類(lèi)型
STB 指的是 Set-top Box （一般譯成：數(shù)字衛(wèi)星接收器、機(jī)頂盒、電視上網(wǎng)機(jī)、隨選視訊盒等，由于譯名分歧，故在此以 STB 統(tǒng)稱(chēng)之）。數(shù)字 STB 類(lèi)型的 DVR 在性質(zhì)上屬于功能整合性的訊號(hào)接收平臺(tái)，以提供數(shù)字錄像功能與接收數(shù)字廣播及互動(dòng)應(yīng)用的訊號(hào)為主，可選擇接收數(shù)字無(wú)線(xiàn)地面?zhèn)鞑ィ?Digital Terrestrial ）、數(shù)字有線(xiàn)電視傳播（ Digital Cable ）、數(shù)字衛(wèi)星傳播（ Digital Satellite ）等不同種類(lèi)的傳播訊號(hào)。
二． PC-based 類(lèi)型
PC-based 類(lèi)型的 DVR 其應(yīng)用平臺(tái)為一般的 PC 、手提電腦等。在 PC 內(nèi)裝置一片或多片影像擷取卡，利用軟件進(jìn)行影像壓縮并執(zhí)行影像編輯功能，系統(tǒng)較不穩(wěn)定。
三．單機(jī)（ Standalone ）類(lèi)型
單機(jī)型的 DVR 乃重新利用 CPU 及 RAM 來(lái)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，采用專(zhuān)屬的軟件程序，研發(fā)成本較高。采用硬件壓縮，品質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)有死機(jī)的問(wèn)題產(chǎn)生，且在影像儲(chǔ)存速度、分辨率及影像畫(huà)質(zhì)上都有較大的改善。這類(lèi)型的產(chǎn)品只單純提供數(shù)字錄放影功能，而不附加其它如廣播訊號(hào)接收、上網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)等功能。由于應(yīng)用在安全監(jiān)視領(lǐng)域的產(chǎn)品多屬于上述的第 2 類(lèi)及第 3 類(lèi)，因此本文將僅就這兩個(gè)類(lèi)型做探討。 PC-based 類(lèi)型與單機(jī)類(lèi)型系統(tǒng)孰優(yōu)孰劣的爭(zhēng)議，到目前為止仍無(wú)法下定論。目前雖以 PC-based 的 DVR 占市場(chǎng)多數(shù)，但據(jù)觀察，兩種類(lèi)型的產(chǎn)品將各自產(chǎn)生市場(chǎng)區(qū)隔。 1995 年即投入 DVR 領(lǐng)域發(fā)展的日本 Ikegami 公司，其海外部經(jīng)理 Yasuhiko Saito 就指出：「 DVR 市場(chǎng)將朝向兩個(gè)不同方向發(fā)展，一方面，由于 RTOS(Real time Operation System ，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ) 在運(yùn)作時(shí)的可靠性，預(yù)料會(huì)有很大的發(fā)展；但另一方面，對(duì)強(qiáng)調(diào)可聯(lián)網(wǎng)工作的 DVR 產(chǎn)品， Windows 操作系統(tǒng)則因?yàn)椴僮骱?jiǎn)單而將成為另一種主流」。
DVR 的技術(shù)目前仍不斷在發(fā)展中，而其中的關(guān)鍵技術(shù)在于操作系統(tǒng)及影像壓縮技術(shù)。
一．操作系統(tǒng)
1. 以 Windows 為操作接口
對(duì)于以 PC 為主要架構(gòu)的 DVR 來(lái)說(shuō)， Windows 平臺(tái)以其使用簡(jiǎn)單、應(yīng)用普遍等特點(diǎn)而名列各種操作系統(tǒng)名單的榜首。韓國(guó) 3R 集團(tuán)總裁 Sung-Ik Chang 表示：「目前大多數(shù) DVR 及其相關(guān)產(chǎn)品的廠商都采用基于 Windows 的操作系統(tǒng)；尤其在美國(guó)這樣的大市場(chǎng)，用戶(hù)為了日后維護(hù)方便，多傾向于使用基于 Windows 的 DVR 產(chǎn)品」。韓國(guó) Digital Logic 公司海外市場(chǎng)部經(jīng)理 Jonathan Kim 也說(shuō)：「我們認(rèn)為 Windows 操作系統(tǒng)是最適合 DVR 系列產(chǎn)品的。因?yàn)?Windows 是目前較通用的操作系統(tǒng)，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(guān)產(chǎn)品」。
此外， Windows 在軟件升級(jí)方面，也強(qiáng)于其它操作系統(tǒng)。由于近年來(lái) IT 產(chǎn)業(yè)與安防產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)，因此當(dāng)數(shù)字技術(shù)在 IT 產(chǎn)業(yè)日進(jìn)萬(wàn)里的同時(shí)，相關(guān)技術(shù)發(fā)展勢(shì)必影響安全產(chǎn)業(yè)。 Windows 之所以會(huì)被眾多廠商所愛(ài)用，乃是因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的可升級(jí)性。廠商認(rèn)為，由于 DVR 系統(tǒng)不可能長(zhǎng)期停留在固定水平，因此可升級(jí)性勢(shì)必成為系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。如果考量汰舊成本，一旦用戶(hù)對(duì)于既有系統(tǒng)產(chǎn)生更高的要求或者原有的系統(tǒng)暴露出一些缺陷，大部分的用戶(hù)不太可能去買(mǎi)一套全新的系統(tǒng)來(lái)替換，如此一來(lái)，產(chǎn)品的升級(jí)就成為首要的解決方案。
盡管供貨商認(rèn)為，系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于用戶(hù)的實(shí)際操作方式，然而， Windows 操作系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定性，仍令使用者相當(dāng)質(zhì)疑。有廠商就表示，如果只單純使用監(jiān)控系統(tǒng)， Windows 98 系統(tǒng)相當(dāng)穩(wěn)定；但如果在 Windows 平臺(tái)上同時(shí)運(yùn)行別的程序，系統(tǒng)不穩(wěn)定、甚至死機(jī)就無(wú)可避免。
2. 以 Linux 為操作接口
IT 業(yè)界中 Windows 和 Linux 操作平臺(tái)的激烈競(jìng)爭(zhēng)也延燒到安防產(chǎn)業(yè)。 Linux 是一種可多人使用的作業(yè)環(huán)境，可讓多位使用者在同一時(shí)間內(nèi)同時(shí)使用計(jì)算機(jī)主機(jī)的資源。 Linux 提供完整的多人 (Multiuser) 、多任務(wù) (Multitasking) 及多行程 (Multiprocessing) 環(huán)境，可由網(wǎng)絡(luò)上下載使用。由于其原始程序代碼（ Source Code ）是公開(kāi)的，因此可以任意開(kāi)發(fā)、修改，故 Linux 的使用者并不須煩惱缺乏需要的應(yīng)用程序，加速了研發(fā)的速度，且系統(tǒng)本身以及大部分的應(yīng)用程序是免費(fèi)的，讓開(kāi)發(fā)者省下大筆的研發(fā)費(fèi)用。此外，對(duì)硬件需求較低的 Linux ，可令使用者節(jié)省更多的硬件成本投入，整體產(chǎn)品成本隨之降低。隨著網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的盛行，全球使用 Linux 的人愈來(lái)愈多，也吸引了無(wú)數(shù)的開(kāi)發(fā)人員投入改良核心、發(fā)展應(yīng)用軟件以及硬件周邊驅(qū)動(dòng)程序的行列，使 Linux 功能和完整性日益擴(kuò)大，成為各方注目焦點(diǎn)。
此外， Linux 是以網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)，具有完整的網(wǎng)絡(luò)功能，使用者可以在 Linux 下以單機(jī)連上 Internet ，也可架設(shè)局域網(wǎng)絡(luò)（ LAN ）；還可以以 Linux 架設(shè)各種 Server ，提供在 Internet 以及 Intranet 的郵件、 FTP 、 Web... 各種服務(wù)。 在這樣的趨勢(shì)之下， Linux 成為 DVR 制造商躍躍欲試的操作系統(tǒng)。有些供貨商甚至表示 Linux 比 Windows 更適合應(yīng)用在 DVR 上。韓國(guó) Eastern Info-Com 公司海外市場(chǎng)部協(xié)理 Hyoksang Kwon 即表示：「由于 Windows 較不穩(wěn)定，且價(jià)格頗高，相形之下， Linux 看起來(lái)是最有發(fā)展?jié)摿Φ闹髁鞑僮飨到y(tǒng)」。
實(shí)際上，現(xiàn)在就下「 Linux 作為 DVR 的操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)于 Windows 」這樣的結(jié)論仍嫌太早。據(jù)其它制造商反應(yīng)， Linux 在兼容性方面仍存在著一些問(wèn)題，如打印機(jī)支持、 Internet 聯(lián)接等方面，都不如 Windows 。此外，對(duì)于已習(xí)慣使用 Windows 應(yīng)用程序的使用者而言，剛開(kāi)始會(huì)不適應(yīng) Linux 的作業(yè)方式；而針對(duì) Linux 可讀取 Windows 的檔案，但目前 Linux 仍有無(wú)法讓 Windows 系統(tǒng)讀取檔案的缺點(diǎn)，加上 Linux 為后來(lái)崛起之操作系統(tǒng)，故在目前維護(hù)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(tǒng)時(shí)也會(huì)有一定的心理障礙。
3. 以 RTOS 為操作接口
對(duì)于單機(jī)型或非 PC-based 的 DVR 來(lái)說(shuō)， RTOS （ Real Time Operation System ）是最佳的操作系統(tǒng)，目前市面上這種類(lèi)型的供貨商以韓國(guó)和日本為主。許多韓國(guó)廠商如 3R 、 Korea Computer Technologies 、 Kodicom 、 Artinix 等認(rèn)為，單機(jī)型 DVR 具有高經(jīng)濟(jì)效益、穩(wěn)定性高及與既有的安防控制器有高兼容性等特點(diǎn)，因此在前一陣子都陸續(xù)推出了單機(jī)型的 DVR 。對(duì)于日本廠商而言，會(huì)致力于發(fā)展單機(jī)型 DVR 主要是基于對(duì)圖像清晰度的考量，目前，大多數(shù) PC-based DVR 的圖像品質(zhì)都不如單機(jī)型的 DVR 。
然而，單機(jī)型 DVR 目前面臨的最大挑戰(zhàn)在于聯(lián)網(wǎng)功能。在聯(lián)網(wǎng)工作普及的今天，已有越來(lái)越多的用戶(hù)使用網(wǎng)絡(luò)，韓國(guó) Digital Logic 公司的 Jonathan Kim 即表示：「當(dāng)我們談?wù)搯螜C(jī)型 DVR 時(shí)，經(jīng)常遺漏掉網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程控制部分。但 DVR 系統(tǒng)如果不能和網(wǎng)絡(luò)銜接，坦白說(shuō)，那就不能稱(chēng)為 DVR 系統(tǒng)」。部份西方的制造商也有相同的觀點(diǎn)，例如美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)以及其它北歐國(guó)家，已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)功能視為是數(shù)字 CCTV 產(chǎn)品的關(guān)鍵。英國(guó) Dedicated Micros 執(zhí)行總經(jīng)理 Mike Fawcett 舉例說(shuō)明：「英國(guó)的化工、制藥廠采用了具備網(wǎng)絡(luò)功能的 DVR 設(shè)備，除了節(jié)省大量人力的開(kāi)銷(xiāo)外，更可以在任何地方監(jiān)看工作人員和生產(chǎn)線(xiàn)狀況，因此節(jié)省不少成本」。可聯(lián)網(wǎng)的特性讓用戶(hù)可以透過(guò) LAN/WAN 、 Internet 等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)看。這個(gè)特性已被預(yù)測(cè)成為將來(lái) CCTV 市場(chǎng)的主流。為了讓產(chǎn)品具備聯(lián)網(wǎng)功能，單機(jī)型 DVR 制造商陷入「價(jià)格 vs. 功能」的兩難局面。韓國(guó) Korea Computer Technology 公司總經(jīng)理 Y. H. Min 指出：「為了讓 DVR 具備聯(lián)網(wǎng)功能，我們必須在單機(jī)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(jià)格競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈的情況下，成本的增加對(duì)我們相當(dāng)不利」。
二．壓縮技術(shù)
現(xiàn)階段 DVR 所采用的壓縮技術(shù)以 JPEG 、 MPEG1 、 MPEG2 為主。嚴(yán)格說(shuō)起來(lái)，這些壓縮技術(shù)都未必能完全符合長(zhǎng)時(shí)間錄像的需求。
1. JPEG
JPEG 的壓縮倍數(shù)為 20~80 倍，適合靜態(tài)畫(huà)面的壓縮，分辨率沒(méi)有選擇的余地。以往的 JPEG 壓縮技術(shù)是直接處理整個(gè)畫(huà)面，所以要等到整個(gè)壓縮檔案?jìng)鬏斖瓿刹砰_(kāi)始進(jìn)行解壓縮成影像畫(huà)面，而這樣的方式造成傳輸一個(gè)高解析畫(huà)面時(shí)須耗時(shí)數(shù)十秒甚至數(shù)分鐘。而新一代的 JPEG 是采取漸層式技術(shù)，先傳輸?shù)徒馕龅膱D檔，然后再補(bǔ)送細(xì)部之資料，使畫(huà)面品質(zhì)改善。這種方式所需的時(shí)間雖然與原先的方式一樣，但由于可以先看到畫(huà)面，所以使用者會(huì)覺(jué)得這種方式較好。
2. MPEG1 及 MPEG2
而 MPEG1 、 MPEG2 在影像移動(dòng)不大的情況下其壓縮倍數(shù)約為 100 倍（一般 VCD 、 DVD 約為 35 倍），若從 VCD 、 DVD 的規(guī)格來(lái)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(dòng)作的局部畫(huà)面。
3. MPEG4
至于壓縮倍數(shù)為 450 倍 ( 靜態(tài)圖像可達(dá) 800 倍 ) ，分辨率輸入可從 320 × 240 到 1280 × 1024 的 MPEG4 ，則是專(zhuān)為移動(dòng)通信設(shè)備 ( 例如移動(dòng)電話(huà) ) 在英特網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸音 / 視頻訊號(hào)而制定的最新 MPEG 標(biāo)準(zhǔn)。 MPEG4 和 MPEG 以往的版本相比，最大不同之處在于 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(gè)別編輯畫(huà)面，使圖文件容量大幅縮減，而加速音 / 視頻的傳輸。有人認(rèn)為 MPEG4 的出現(xiàn)，對(duì)于 DVR 廠商而言無(wú)疑是一大福音，然而也有廠商認(rèn)為， MPEG4 規(guī)格雖已定出，但實(shí)際應(yīng)用于 DVR 的技術(shù)上卻尚未成熟，現(xiàn)階段無(wú)論以軟、硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)都有待突破（詳情《技術(shù)篇─ MPEG4 壓縮技術(shù)于 DVR 的應(yīng)用》一文）。
對(duì)于哪種壓縮方式較適用于 DVR 產(chǎn)品的看法，廠商的意見(jiàn)相當(dāng)分歧。韓國(guó) 3R 公司的 Sung-IK Chang 具體指出：「大體來(lái)說(shuō)，壓縮技術(shù)采用兩種方法，一種是 intraframe ，另一種是 Interframe 。 Interframe 可區(qū)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(gè)動(dòng)畫(huà)分解成若干個(gè)固定的畫(huà)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(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于 Intraframe ；而且， Interframe 技術(shù)在畫(huà)面變動(dòng)較小情況下，能提供相當(dāng)不錯(cuò)的畫(huà)質(zhì)」。然而，安全產(chǎn)品的用戶(hù)必須考慮到圖象畫(huà)質(zhì)的問(wèn)題，在這一點(diǎn)上 MPEG 較 Wavelet 和 JPEG 要遜色。 Digital Logic 公司的 Jonathan Kim 就表示：「我們承認(rèn) MPEG4 在視頻壓縮方面比較優(yōu)秀，但 MPEG 系列皆存在著圖象干擾和畫(huà)面扭曲失真的情況。如果用戶(hù)想購(gòu)買(mǎi)存儲(chǔ)量大的 DVR ，他可以考慮 MPEG 壓縮格式；但如果用戶(hù)希望能有良好的畫(huà)質(zhì)，則應(yīng)該考慮其它的壓縮方式；至于那種方式好，則取決于客戶(hù)需求」。 Eastern Info-com 公司的 Hyoksang 認(rèn)為：「圖象清晰度，和圖象的壓縮率、 CPU 以及其它相關(guān)硬件的負(fù)載是成反比的，由于 MPEG4 具有極高的壓縮率，因此導(dǎo)致圖象的不清晰，要達(dá)到安防產(chǎn)業(yè)對(duì)于圖象要求的標(biāo)準(zhǔn)，還有很大的改進(jìn)空間」。 DM 公司的執(zhí)行總裁 Mike Fawcett 進(jìn)一步指出：「對(duì)于靜止的畫(huà)面，不論用 JPEG 方式壓縮還是 MPEG 方式壓縮，傳輸?shù)乃俣榷际且粯拥?。然而，如果物體是呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則 MPEG 格式不會(huì)立即反應(yīng)傳輸，這是因?yàn)?MPEG 格式傳輸?shù)乃俣容^慢，或者監(jiān)控中的場(chǎng)景容易出現(xiàn)干擾」。他認(rèn)為， JPEG 壓縮技術(shù)不論在圖象畫(huà)質(zhì)還是在傳輸速度上，都更加適合安防產(chǎn)業(yè)。他說(shuō)：「我認(rèn)為 JPEG 的品質(zhì)較好，較具有競(jìng)爭(zhēng)力，也較安全」。隨著 DVR 技術(shù)的不斷發(fā)展、存儲(chǔ)容量逐步擴(kuò)大，用戶(hù)會(huì)對(duì)畫(huà)質(zhì)的要求必然越來(lái)越高。英國(guó) Visionfactory 董事長(zhǎng) David Beanland 表示：「盡管 JPEG 和 Wavelet 格式的圖象需要占用較大的存儲(chǔ)空間，但這種壓縮技術(shù)在 DVR 產(chǎn)業(yè)仍然是主流。毫無(wú)疑問(wèn)地， DVR 的存儲(chǔ)容量會(huì)逐步擴(kuò)展，存儲(chǔ)容量達(dá) 200GB 以上的 DVR 最慢會(huì)在 2 、 3 年后出現(xiàn)于市面上。一旦容量問(wèn)題得到解決，使用者便會(huì)將焦點(diǎn)放在圖象的畫(huà)質(zhì)，而 MPEG 壓縮技術(shù)方式將會(huì)被淘汰」。 Beanland 也同時(shí)質(zhì)疑 MPEG 壓縮技術(shù)錄制的圖象是否能作為可靠的法庭證據(jù)，目前在歐美市場(chǎng)還值得商榷?，F(xiàn)任職于飛利浦公司，具有 14 年經(jīng)驗(yàn)的 Alan Everid 則認(rèn)為對(duì)于 DVR 產(chǎn)品而言， Wavelet 是最好的壓縮方式。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(hào)。這個(gè)特點(diǎn)，特別適用于畫(huà)面變更頻繁的場(chǎng)合，例如多畫(huà)面分時(shí)顯示。不過(guò)， Wavelet 雖然符合安防產(chǎn)業(yè)的圖象要求，但在考量聯(lián)網(wǎng)與否的因素下，讀者需注意 Wavelet 并非現(xiàn)行的 IT 網(wǎng)絡(luò)所普遍支持的格式，所以在聯(lián)網(wǎng)的使用上會(huì)有所限制。
評(píng)論