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1DVR资料------技术篇DVR种类及关键技术探讨数字热浪袭来，使得DVR产品成为安全监控市场最新兴的明星商品。DVR可完成画面分割、处理、录像的功能，堪称是一台「智能数字监控录像主机」。市场上对其压缩技术、操作平台的优劣争论不休，更直接地促进了DVR各种技术的发展及演进；本文将从DVR的原理、类型及关键技术等方面为各位做探讨。模拟式磁带录放机（VideoCassetteRecorder；VCR）面市的时间已超过20年，产品技术发展得相当成熟，在市场上的接受度也很高，然而其在某些功能上，已逐渐无法满足消费者的需求。数字影像储存设备（DigitalVideoRecorder；DVR）的兴起，使得录放机市场起了一场大革命。DVR采数字方式存录影像，具有整合性高、功能多样、可重复录像、影像搜寻方便、画质清晰、不需耗材等特色，逐渐取代了画面分辨率不够、无法快速搜寻画面、所需耗材庞大的VCR。DVR与VCR的比较如表1所示。2DVR采用数字压缩技术，用硬盘来储存影像，集画面分割、视频切换、录像机的功能于一体，本身可连接传感器、警报器，尚具有移动侦测、通过译码器控制云台和镜头、通过网络传输图象和控制信号等功能，所以事实上它可被称做是一台「智能数字监控录像主机」。DVR的基本分类DVR在发展初期由于百家争鸣、种类繁多，让业内相关人士颇有「眼花撩乱」之感，在经过一段时间的变化后，各种型态的分类也大致成形。根据台湾工业技术研究院光电工业研究所《光电产业发展剖析》报告中，大致将所有的DVR分成三个类别：一．数字STB类型STB指的是Set-topBox（一般译成：数字卫星接收器、机顶盒、电视上网机、随选视讯盒等，由于译名分歧，故在此以STB统称之）。数字STB类型的DVR在性质上属于功能整合性的讯号接收平台，以提供数字录像功能与接收数字广播及互动应用的讯号为主，可选择接收数字无线地面传播（DigitalTerrestrial）、数字有线电视传播（DigitalCable）、数字卫星传播（DigitalSatellite）等不同种类的传播讯号。二．PC-based类型PC-based类型的DVR其应用平台为一般的PC、手提电脑等。在PC内装置一片或多片影像撷取卡，利用软件进行影像压缩并执行影像编辑功能，系统较不稳定。三．单机（Standalone）类型单机型的DVR乃重新利用CPU及RAM来开发设计，采用专属的软件程序，研发成本较高。采用硬件压缩，品质稳定，不会有死机的问题产生，且在影像储存速度、分辨率及影像画质上都有较大的改善。这类型的产品只单纯提供数字录放影功能，而不附加其它如广播讯号接收、上网际网络等功能。由于应用在安全监视领域的产品多属于上述的第2类及第3类，因此本文将仅就这两个类型做探讨。PC-based类型与单机类型系统孰优孰劣的争议，到目前为止仍无法下定论。目前虽以PC-based的DVR占市场多数，但据观察，两种类型的产品将各自产生市场区隔。1995年即投入DVR领域发展的日本Ikegami公司，其海外部经理YasuhikoSaito就指出：「DVR市场将朝向两个不同方向发展，一方面，由于RTOS(Realtime3OperationSystem，实时操作系统)在运作时的可靠性，预料会有很大的发展；但另一方面，对强调可联网工作的DVR产品，Windows操作系统则因为操作简单而将成为另一种主流」。DVR的关键技术DVR的技术目前仍不断在发展中，而其中的关键技术在于操作系统及影像压缩技术。一．操作系统1.以Windows为操作接口对于以PC为主要架构的DVR来说，Windows平台以其使用简单、应用普遍等特点而名列各种操作系统名单的榜首。韩国3R集团总裁Sung-IkChang表示：「目前大多数DVR及其相关产品的厂商都采用基于Windows的操作系统；尤其在美国这样的大市场，用户为了日后维护方便，多倾向于使用基于Windows的DVR产品」。韩国DigitalLogic公司海外市场部经理JonathanKim也说：「我们认为Windows操作系统是最适合DVR系列产品的。因为Windows是目前较通用的操作系统，因此具备较高的支持性，不论任何地方Windows都可以支持大部分相关产品」。此外，Windows在软件升级方面，也强于其它操作系统。由于近年来IT产业与安防产业密切相关，因此当数字技术在IT产业日进万里的同时，相关技术发展势必影响安全产业。Windows之所以会被众多厂商所爱用，乃是因为它具有强大的可升级性。厂商认为，由于DVR系统不可能长期停留在固定水平，因此可升级性势必成为系统发展的关键点。如果考量汰旧成本，一旦用户对于既有系统产生更高的要求或者原有的系统暴露出一些缺陷，大部分的用户不太可能去买一套全新的系统来替换，如此一来，产品的升级就成为首要的解决方案。尽管供货商认为，系统的稳定性取决于用户的实际操作方式，然而，Windows操作系统本身的不稳定性，仍令使用者相当质疑。有厂商就表示，如果只单纯使用监控系统，Windows98系统相当稳定；但如果在Windows平台上同时运行别的程序，系统不稳定、甚至死机就无可避免。2.以Linux为操作接口IT业界中Windows和Linux操作平台的激烈竞争也延烧到安防产业。Linux是一种可多人使用的作业环境，可让多位使用者在同一时间内同时使用计算机主机的资源。Linux提供完整4的多人(Multiuser)、多任务(Multitasking)及多行程(Multiprocessing)环境，可由网络上下载使用。由于其原始程序代码（SourceCode）是公开的，因此可以任意开发、修改，故Linux的使用者并不须烦恼缺乏需要的应用程序，加速了研发的速度，且系统本身以及大部分的应用程序是免费的，让开发者省下大笔的研发费用。此外，对硬件需求较低的Linux，可令使用者节省更多的硬件成本投入，整体产品成本随之降低。随着网际网络的盛行，全球使用Linux的人愈来愈多，也吸引了无数的开发人员投入改良核心、发展应用软件以及硬件周边驱动程序的行列，使Linux功能和完整性日益扩大，成为各方注目焦点。此外，Linux是以网络环境为基础的操作系统，具有完整的网络功能，使用者可以在Linux下以单机连上Internet，也可架设局域网络（LAN）；还可以以Linux架设各种Server，提供在Internet以及Intranet的邮件、FTP、Web...各种服务。在这样的趋势之下，Linux成为DVR制造商跃跃欲试的操作系统。有些供货商甚至表示Linux比Windows更适合应用在DVR上。韩国EasternInfo-Com公司海外市场部协理HyoksangKwon即表示：「由于Windows较不稳定，且价格颇高，相形之下，Linux看起来是最有发展潜力的主流操作系统」。实际上，现在就下「Linux作为DVR的操作系统会优于Windows」这样的结论仍嫌太早。据其它制造商反应，Linux在兼容性方面仍存在着一些问题，如打印机支持、Internet联接等方面，都不如Windows。此外，对于已习惯使用Windows应用程序的使用者而言，刚开始会不适应Linux的作业方式；而针对Linux可读取Windows的档案，但目前Linux仍有无法让Windows系统读取档案的缺点，加上Linux为后来崛起之操作系统，故在目前维护人员并非十分充足的情形下，许多使用厂商在选择使用Linux系统时也会有一定的心理障碍。3.以RTOS为操作接口对于单机型或非PC-based的DVR来说，RTOS（RealTimeOperationSystem）是最佳的操作系统，目前市面上这种类型的供货商以韩国和日本为主。许多韩国厂商如3R、KoreaComputerTechnologies、Kodicom、Artinix等认为，单机型DVR具有高经济效益、稳定性高及与既有的安防控制器有高兼容性等特点，因此在前一阵子都陆续推出了单机型的DVR。对于日本厂商而言，会致力于发展单机型DVR主要是基于对图像清晰度的考量，目前，大多数PC-basedDVR的图像品质都不如单机型的DVR。然而，单机型DVR目前面临的最大挑战在于联网功能。在联网工作普及的今天，已有越来越多的用户使用网络，韩国DigitalLogic公司的JonathanKim即表示：「当我们谈论单机型DVR时，经常遗漏掉网络化的远程控制部分。但DVR系统如果不能和网络衔接，坦白说，5那就不能称为DVR系统」。部份西方的制造商也有相同的观点，例如美国、德国、英国以及其它北欧国家，已经将网络功能视为是数字CCTV产品的关键。英国DedicatedMicros执行总经理MikeFawcett举例说明：「英国的化工、制药厂采用了具备网络功能的DVR设备，除了节省大量人力的开销外，更可以在任何地方监看工作人员和生产线状况，因此节省不少成本」。可联网的特性让用户可以透过LAN/WAN、Internet等网络进行远程监看。这个特性已被预测成为将来CCTV市场的主流。为了让产品具备联网功能，单机型DVR制造商陷入「价格vs.功能」的两难局面。韩国KoreaComputerTechnology公司总经理Y.H.Min指出：「为了让DVR具备联网功能，我们必须在单机型DVR中添加某些芯片。为此，我们必须增加投资金额及成本，在价格竞争日益剧烈的情况下，成本的增加对我们相当不利」。二．压缩技术现阶段DVR所采用的压缩技术以JPEG、MPEG1、MPEG2为主。严格说起来，这些压缩技术都未必能完全符合长时间录像的需求。1.JPEGJPEG的压缩倍数为20~80倍，适合静态画面的压缩，分辨率没有选择的余地。以往的JPEG压缩技术是直接处理整个画面，所以要等到整个压缩档案传输完成才开始进行解压缩成影像画面，而这样的方式造成传输一个高解析画面时须耗时数十秒甚至数分钟。而新一代的JPEG是采取渐层式技术，先传输低解析的图档，然后再补送细部之资料，使画面品质改善。这种方式所需的时间虽然与原先的方式一样，但由于可以先看到画面，所以使用者会觉得这种方式较好。2.MPEG1及MPEG2而MPEG1、MPEG2在影像移动不大的情况下其压缩倍数约为100倍（一般VCD、DVD约为35倍），若从VCD、DVD的规格来看，MPEG1的分辨率为320×240（或以下），MPEG2则通常为720×480。MPEG1、MPEG2是传送一张张不同动作的局部画面。3.MPEG4至于压缩倍数为450倍(静态图像可达800倍)，分辨率输入可从320×240到1280×1024的MPEG4，则是专为移动通信设备(例如移动电话)在英特网实时传输音/视频讯号而制定的6最新MPEG标准。MPEG4和MPEG以往的版本相比，最大不同之处在于MPEG4使用「图层」(layer)方式，能够智能化选择影像的不同之处，在压缩下个别编辑画面，使图文件容量大幅缩减，而加速音/视频的传输。有人认为MPEG4的出现，对于DVR厂商而言无疑是一大福音，然而也有厂商认为，MPEG4规格虽已定出，但实际应用于DVR的技术上却尚未成熟，现阶段无论以软、硬件来实现都有待突破（详情《技术篇─MPEG4压缩技术于DVR的应用》一文）。对于哪种压缩方式较适用于DVR产品的看法，厂商的意见相当分歧。韩国3R公司的Sung-IKChang具体指出：「大体来说，压缩技术采用两种方法，一种是intraframe，另一种是Interframe。Interframe可区分每幅影像的差异，并只传送影像不同的部分，H.263和MPEG是这种格式的代表。而Intraframe方式则把一个动画分解成若干个固定的画面一幅一幅的传输，以Wavelet和MotionJPEG为此方式的代表。从传输效率考量，Interframe在性能上要远远优于Intraframe；而且，Interframe技术在画面变动较小情况下，能提供相当不错的画质」。然而，安全产品的用户必须考虑到图象画质的问题，在