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监控系统嵌入式NVR芯片架构及部署

文章发布日期:2013-05-17 19:49:08

  系统的核心--NVR

  基于网络的已成为市场主流,随着ONVIF等国际标准的完善,前端各厂家不同设备IPC/DVS与NVR之间的兼容也逐渐标准化,不同厂家的前后端设备不再需要通过私有协议兼容,通过ONVIF协议,NVR即可实现针对IPC的移动侦测、远程抓图、控制等操作。鉴于标准协议的完善,可以预见在未来的中,网络仅仅是作为视频采集设备进行图像的采集和,NVR通过ONVIF等国际标准协议广泛兼容前端各厂家不同数字设备的编码格式,从而实现网络化带来的分布式架构、组件化接入的优势,而后端设备和平台通过NVR,实现图像的远程预览、回放调阅、联动、图像上墙等远程集中管理。即NVR作为一个视频中间件,成为前端设备与后端设备之间传输控制的纽带。

  NVR的两种产品形态及其比

  根据产品架构NVR分为嵌入式NVR和基于X86架构的NVR,嵌入式NVR采用专用的DSP芯片进行视频解码,因此解码能力强,主要表现为解码路数多,解码显示时延小,一般单颗DSP芯片可实时解码4路1080P,延时不超过300ms;而基于X86架构的NVR采用软解码方式进行视频解码,即系统把CPU的一部分资源拿出来进行解码显示,解码能力弱,解码显示时延长,且稳定性差,容易造成系统异常宕机,而一旦系统异常死机,因系统在死机状态无法感知自身的状态,无法自动重启,会造成丢失录像等严重问题;而嵌入式NVR的硬件看狗可以通过心跳感知系统状态,系统异常死机可自动重启,保证录像数据的正常存储。嵌入式NVR的研发技术难度大,涵盖从PCB原理图的设计、底层驱动的开发、上层应用的开发、外部接口和协议的兼容等,对前期推入的人力成本和资金成本要求比较高;而X86架构的NVR主要是把各种软硬件集成在一起,技术含量低,开发难度小,但由于各种软硬件之间的耦合度高,容易造成系统稳定性差、故障率高。嵌入式NVR结构简单,核心部件只是一个PCB板,所以成本低;而X86架构的NVR涉及到的硬件较多,成本较高。由于嵌入式NVR技术含量高,开发周期长,目前国内NVR具有自研能力的厂家并不是很多,大多数自研的NVR产品仍是以X86架构的NVR为主,但嵌入式NVR因其在稳定性、成本上的优势,会像模拟时代嵌入式DVR取代工控式DVR一样取代基于X86架构的NVR。

  嵌入式NVR的芯片方案及其对比

  在视频领域,“高清”一词最早起源于高清电视,而高清机顶盒技术是高清电视业态中发展最早、技术最成熟的技术,该技术领域共有三家优秀的芯片提供商,分别是TI、PHILIP、TRIDENT。高清时代,TI和TRIDENT先后进入了安防市场,因其技术上的成熟和领先性,成为高清芯片方案的首选,比如威视采用了TI芯片方案,伟视清采用了TRIDENT芯片方案。除了TI和TRIDENT,国内芯片厂商海思凭借其在模拟视频监控领域的多年积累,2011年也推出了针对高清视频监控的海思3531芯片,目前嵌入式NVR的方案主要有3种,分别是以TI、TRIDENT为代表的中高端,和以海思为代表的中低端。

  TI和TRIDENT的芯片方案在技术上成熟并领先,主要表现在支持的编码格式多、解码能力强、功能完善、稳定性强,BUG少。但国外的芯片厂商只专注于芯片本身的研发,不提供整体方案的支撑;而海思除了提供芯片本身,更提供整体方案的支撑,开发人员只需要在海思提供的开发版上做少量的二次开发和优化即可开发出满足自身要求的产品,所以基于TI和TRIDENT芯片的NVR开发门槛高、难度大,因没有整体方案的支撑只能从底层做起,周期长,加上厂家对中小公司的技术支持力度也小,一般NVR的研发周期需要1-3年,且芯片成本高,所以尽管TI和TRIDENT在高清视频方面表现卓越,但使用TI和TRIDENT等高清专用芯片的厂家仍较少;而海思的芯片因为在高清领域的积累相对较少,虽技术上略逊于前两种芯片,但因其开发门槛低、难度小、周期短,成本低廉,厂家的技术支持力度大,并且有成熟方案的支撑,即使其芯片在高清视频方面表现稍逊与TI和TRIDENT,但仍然成为众多中低端嵌入式NVR的首选。

  针对不同的部署方式,嵌入式NVR的功能侧重不同

  监控系统根据部署方式可分为分布式架构和集中式架构,不同架构的NVR应用具有不同的侧重点。

  分布式架构下,如银行营业网点、加油站、便利店等场合,因单个网点的接入路数少,且对每路图像实时预览的要求高,这时候集存储、解码、媒体转发功能的小盘位多路数的NVR更能满足的需要。这种场景下,NVR直接连接,NVR进行本地数据存储同时,图像实时解码显示在的显示器上,以便于使用人员实时预览,其次重要通道的录像通过网络转发的上级监控中心,这种形态的NVR需要集存储、解码、转发等功能于一体,而且NVR更侧重于解码显示,用户更关心实时显示的时效性。

  在集中式架构中,NVR通常部署在监控中心的设备间,不需要直接连接显示器进行解码显示,由于接入路数多,系统更侧重于大容量数据的存储,对实时预览的需求主要的是通过客户端轮询的方式进行重要图像的监看。在这种架构下,NVR更侧重于存储而不需要解码显示,支持多路数大容量数据存储和转发的NVR更具优势。目前,有一些前瞻性的有技术实力的嵌入式NVR厂家正在研发针对集中存储架构的纯存储的低成本的嵌入式NVR,用于取代高成本的基于X86架构的,这类纯存储的嵌入式NVR成本是相同性能磁盘阵列的一半,且稳定性高于磁盘阵列,更适合于监控行业的集中存储架构,这类形态的NVR只负责多路数大容量数据的存储,然后通过转发功能在客户端进行图像的实施预览。

  结束语

  随着高清数字化的发展,NVR作为监控系统的视频中间件产品,因其网络化带来的分布式架构、组件化接入的优势,越来越占据着系统核心的地位,而在嵌入式NVR和基于X86架构的NVR的PK上,嵌入式NVR凭借着高稳定性、低成本优势将逐步取代基于X86架构的NVR。同时针对不同的系统架构和部署方式,嵌入式NVR必须进一步优化产品形态,推出有针对性的产品,来满足不同系统架构和部署方式对NVR产品的不同需求,更好的契合市场的应用。

[责任编辑:苏墨影  作者:不详]