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高清视频监控技术在体育场场馆中的应用

2018-11-06 10:19:36

高清视频监控技术在体育场场馆中的应用

高清监控应用

体育场馆的视频监控一般设在场馆周界、室外停车场、场馆出入口、检录厅、主赛场及看台、热身训练场、楼梯前室、电梯厅、电梯轿厢、重要机房等区域。

在大多数室外场所,如周界、室外停车场区域,一般建议采用标清D1分辨率的固定或球型摄像机产品。而在室内重点场所,如检录厅、场馆出入口、比赛场馆等作为运动员、来宾、要员及观众出入的通道和人员聚集区,则续架设高清(百万像素)分辨率的摄像机产品实现高清视频监控。透过高清摄像机监控覆盖更大范围以及更清晰的人员特征及活动情况。这无论是对于摄像机的清晰度、图像的实时控制要求,还是对于视频的传输、存储、显示设备的技术要求都相对较高。

从视频监控的技术角度出发,要实现真正意义上的高清监控,满足“看得清”的监控需求,就必须在视频的采集、编码、传输、实时预览、录像存储和回放等各个环节全面支持高清信号。

将上述系统架构与体育场馆的实际情况相结合,可以清晰地把监控系统分为前端子系统、传输子系统、存储子系统以及显示与控制等部分。

1、前端子系统高清技术选择

前端子系统,主要涉及到监控系统中的摄像机产品,根据监控技术的发展,目前摄像机实现高清分辨率,根据输出信号类型的不同,主要有两种技术:数字高清、络高清。

数字高清:

摄像机产品以数字信号输出为主,接口一般为SDI或光纤接口,无损视频码流达到1500Mbps。由于无损视频码流太大,硬盘规格相对较小,目前不适合直接存储,需通过具备双操作系统的数字高清硬盘录像机经H.264(MPEG4-part10)编码后再进行本地化存储。200万像素经编码后,码流一般为8Mbps。

数字高清监控系统的传输以点对点传输方式为主,一般适用于模拟系统的数字高清络改造。即在不改造原有传输线路的情况下,只需更换前端摄像机和后端存储设备即可实现高清化监控,高清视频经硬盘录像机编码和络化之后,可由监控中心集中、统一管理。适合分区管理和集中管理、分区存储和集中存储的两级管理模式。

络高清:

络高清,顾名思义,是通过络、以太传输方式传输络高清视频信号,在体育场馆的视频监控系统中,经常采用星形架构的以太络实现高清络视频信号的传输。传输距离根据选用的线路不同,从百米到几十公里,与之前模拟、数字这两种方式相比,传输的造价相对较低,且性能稳定,是目前在高清监控系统中应用范围广的一种高性价比传输方式其摄像机产品以络高清信号输出,接口为RJ45接口或光纤接口,视频输出格式为高清H.264(MPEG4-part10)格式,管理中心存储设备支持高清络视频的存储,设备形态主要以络型硬盘录像机(NVR)及磁盘阵列(IPSAN)为主,解码及显示设备支持高清视频的解码输出与显示。

高质量的200万高清码流一般为8Mbps左右。络摄像机部署相对简单,一根以太线即可完成视频传输、云台控制、设备供电(需摄像机和交换机同时支持PoE供电)。设备集成度较高,通过的DSP芯片处理技术,可在一个摄像机上完成高清编码、智能分析等功能,可减少后端服务器的投入,分散系统故障点。

络高清系统的传输可利用计算机络的星形传输结构,相对数字高清系统的点位点传输方式,链路简单,适用于新建的体育馆高清监控系统。

2、高清传输方式选择

目前,高清视频信号有模拟、数字、络三种传输方式。前两种方式用于传输无损、无压缩的模拟和数字高清信号。

模拟高清信号传输一般采用YPbPr分量传输,一路高清视频信号需要三根同轴线缆同时传输,线缆使用量非常大。分量传输的距离虽然可以通过第三方设备延伸,但由于传输的是模拟信号,经远距离传输后信号有损。因此,YPbPr分量传输不适合于高清监控。

数字高清信号传输一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI传输,其中DVI或HDMI的传输距离只有几米,不适合用于监控传输,HD-SDI虽可以传输百米左右,但对同轴电缆的要求很高,线缆的价格也非常昂贵,因此,对于系统中大规模的应用也只能望而却步。

络高清信号传输,顾名思义,是通过络传输方式传输络高清视频信号,常采用星形架构的以太络实现高清络视频信号的传输。传输距离根据选用的线路不同,从百米到几十公里,与之前模拟、数字这两种方式相比,传输的造价相对较低,且性能稳定,是目前在高清监控系统中应用范围广的一种高性价比传输方式。

目前,以太带宽已经可以实现100/1000Mbps到桌面(终端设备),核心单端口万兆带宽。因此,体育场馆内的局域络完全可以担负起任何大规模络高清监控系统的高清信号传输。

对于广域而言,由于带宽限制,络高清视频在广域上传输存在限制,加强广域带宽建设是解决高清传输和络带宽问题的重要途径。另外,对于同一视频源多个用户访问时的重复占用带宽问题,通过流媒体转发、组播等技术的使用可以降低此类情况的带宽重复占用。

3、存储模式选择

高清化、络化的视频监控系统,一般采用IPSAN(iSCSI)、NVR等存储方式进行海量视频数据的存储。大型、多场馆的体育建筑,建筑体相对分散,对于系统管理来说,一方面需要实现集中管理,另一方面也应实现稳定的本地化管理。在这里,建议使用NVR模式的存储方式。NVR存储模式,采用的NVR存储设备自带双操作系统,支持本地化管理,确保了存储功能及系统运行的稳定。

4、高清显示选择

高清效果必须使用的显示设备才能表现出来。后端的显示设备一般有CRT、LCD、PDP三种。而高清显示效果必须要使用大尺寸、具有高清分辨率的显示器才能表现出来,现在采用的高清显示,基本使用拼接大屏。目前拼接屏中DLP成熟,但LCD拼接墙也正在逐渐抢占市场,从清晰度来说,LCD完全可以满足1080P的使用要求。此外还有新的显示技术(如OLED高清屏)等都已将高清晰指标放在重要的位置,而各类显示屏也都将16∶9宽屏成为高清产品的标准规格。

在接口方面,高清数字接口也成为了液晶拼接屏的标配,常见的DVI、HDMI、HD-SDI等接口都广泛应用在不同型号和厂家的显示设备中。不同的接口有各自的优点。譬如,DVI接口的传输完全采用了数字格式,保证了视频源到显示终端传输过程中信息的完整性,可以得到更快捷的传输速度以及更清晰的影像。再如HDMI接口,避免了DVI接口面积过大、不能传输音频等缺点,虽然HDMI传输速度小于DVI(DVI可达8Gbps,HDMI为5Gbps,画质的HDTV信号传输需要2Gbps),但其支持八声道或单声道的数码音频传输,无需单独使用音频连接线。同时其连接线的长度也可以达到20多米(DVI线在8米以上就会影响画质)。与DVI接口相比,HDMI不仅拥有更高带宽和更高分辨力等特性,还能集视频传输和音频传输于一身,大大简化了线缆的连接。

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