數字視頻錄像機（DVR）的基本分類
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DVR 在發(fā)展初期由于百家爭鳴、種類繁多，讓業(yè)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(tài)的分類也大致成形。根據臺灣工業(yè)技術研究院光電工業(yè)研究所《光電產業(yè)發(fā)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(wèi)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(tǒng)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?zhèn)鞑ィ?Digital Terrestrial ）、數字有線電視傳播（ Digital Cable ）、數字衛(wèi)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(zhí)行影像編輯功能，系統(tǒng)較不穩(wěn)定。
三．單機（ Standalone ）類型
單機型的 DVR 乃重新利用 CPU 及 RAM 來開發(fā)設計，采用專屬的軟件程序，研發(fā)成本較高。采用硬件壓縮，品質穩(wěn)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(jiān)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(tǒng)孰優(yōu)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(qū)隔。 1995 年即投入 DVR 領域發(fā)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(fā)展，一方面，由于 RTOS(Real time Operation System ，實時操作系統(tǒng) ) 在運作時的可靠性，預料會有很大的發(fā)展；但另一方面，對強調可聯(lián)網工作的 DVR 產品， Windows 操作系統(tǒng)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(fā)展中，而其中的關鍵技術在于操作系統(tǒng)及影像壓縮技術。
一．操作系統(tǒng)
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(tǒng)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(tǒng)；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(tǒng)是最適合 DVR 系列產品的。因為 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產品」。
此外， Windows 在軟件升級方面，也強于其它操作系統(tǒng)。由于近年來 IT 產業(yè)與安防產業(yè)密切相關，因此當數字技術在 IT 產業(yè)日進萬里的同時，相關技術發(fā)展勢必影響安全產業(yè)。 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(tǒng)不可能長期停留在固定水平，因此可升級性勢必成為系統(tǒng)發(fā)展的關鍵點。如果考量汰舊成本，一旦用戶對于既有系統(tǒng)產生更高的要求或者原有的系統(tǒng)暴露出一些缺陷，大部分的用戶不太可能去買一套全新的系統(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)定性取決于用戶的實際操作方式，然而， Windows 操作系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定性，仍令使用者相當質疑。有廠商就表示，如果只單純使用監(jiān)控系統(tǒng)， Windows 98 系統(tǒng)相當穩(wěn)定；但如果在 Windows 平臺上同時運行別的程序，系統(tǒng)不穩(wěn)定、甚至死機就無可避免。
2. 以 Linux 為操作接口
IT 業(yè)界中 Windows 和 Linux 操作平臺的激烈競爭也延燒到安防產業(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(huán)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(fā)、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(fā)的速度，且系統(tǒng)本身以及大部分的應用程序是免費的，讓開發(fā)者省下大筆的研發(fā)費用。此外，對硬件需求較低的 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(fā)人員投入改良核心、發(fā)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(huán)境為基礎的操作系統(tǒng)，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(tǒng)。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(xié)理 Hyoksang Kwon 即表示：「由于 Windows 較不穩(wěn)定，且價格頗高，相形之下， Linux 看起來是最有發(fā)展?jié)摿Φ闹髁鞑僮飨到y(tǒng)」。
實際上，現在就下「 Linux 作為 DVR 的操作系統(tǒng)會優(yōu)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(lián)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(yè)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(tǒng)讀取檔案的缺點，加上 Linux 為后來崛起之操作系統(tǒng)，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(tǒng)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 ）是最佳的操作系統(tǒng)，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(wěn)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(xù)推出了單機型的 DVR 。對于日本廠商而言，會致力于發(fā)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 目前面臨的最大挑戰(zhàn)在于聯(lián)網功能。在聯(lián)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(tǒng)如果不能和網絡銜接，坦白說，那就不能稱為 DVR 系統(tǒng)」。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(zhí)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(jié)省大量人力的開銷外，更可以在任何地方監(jiān)看工作人員和生產線狀況，因此節(jié)省不少成本」?？陕?lián)網的特性讓用戶可以透過 LAN/WAN 、 Internet 等網絡進行遠程監(jiān)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(lián)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(lián)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(tài)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(guī)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(tài)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 / 視頻訊號而制定的最新 MPEG 標準。 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(guī)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(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(yōu)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(yōu)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(yè)對于圖象要求的標準，還有很大的改進空間」。 DM 公司的執(zhí)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(tài)，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(jiān)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(yè)。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(fā)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(yè)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 最慢會在 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。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(yè)的圖象要求，但在考量聯(lián)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(lián)網的使用上會有所限制。
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