浅析NVR的应用对视频监控系统图像性能的积极影响

文｜苏州科达科技有限公司

浅析NVR的应用对
视频监控系统图像性能的积极影响

文｜苏州科达科技有限公司

本文从NVR网络化传输的特性，以及其ANR存储技术、双码流技术的角度，分析了NVR的应用对视频监控系统图像性能的积极影响。

NVR 网络化 ANR 双码流

图像性能对视频监控系统来说毫无疑问是最重要的。视频监控系统的图像性能包括两个主要方面：图像的清晰度和图像的完整性。图像不清晰或录像图像不完整会直接让视频监控丧失其主要价值，因此，视频监控领域受到关注最多的就是系统的图像性能。

监控图像的清晰度首先取决于摄像机、显示设备的清晰度，然而，在设备清晰度有保证的前提下，采用模拟视频监控产品构建的监控系统，其图像清晰度仍旧会因视频被干扰而受到影响。此外，当监控系统的设备或传输线缆发生故障时，还将直接导致图像数据丢失，如此，后果将更加严重。

另一方面，随着网络视频监控产品图像清晰度的不断优化，监控系统对视频流传输带宽环境的要求越来越高。因此，不但网络承载监控资源的压力将越来越大，甚至解码设备的性能也将面临日益巨大的挑战，而这又反过来影响着视频监控系统图像性能的提升。这使得高清监控即将兴起之际，业界愈发关注高清监控厂商将如何解决带宽环境这一问题。

1 网络化传输让NVR系统的图像更清晰

在传统的CCTV和DVR模拟监控系统中，视频干扰一直是一个十分棘手的问题，目前在实际应用中，模拟视频监控系统常见的干扰包括以下几种：

（1）前端摄像机和后端设备由于接地方式和接地位置不同，会产生不同的接地电阻和视频电缆屏蔽层的电阻，因此在电力系统的作用下，两端设备的地信号会存在电压差。这一电压差会通过视频电缆的屏蔽层与大地之间的回路，对视频信号形成50Hz的工频干扰。工频干扰表现在图像上是出现暗横纹或者网纹不停滚动，影响图像观看效果。

（2）空中的电磁波信号对传输线路也存在影响，特别是电缆空中架设距离较长时，传输线上会形成较大的干扰电流，在电缆的屏蔽层和大地之间形成的回路中流动，导致对传输的视频信号和终端设备均造成较大的干扰，最终影响到监控图像的质量，使图像画面出现较密的网状条纹。

（3）大型负载的启停及变频电机的工作，会形成大量的高频干扰信号，对附近的模拟视频传输系统形成较严重的影响，导致图像出现雪花点等现象的发生。

在实际使用中，要通过规避和保护去解决这些干扰问题势必抬高成本，并且还不能从根本上完全消除隐患。这时，视频浏览和录像这一视频监控系统最核心的功能就会大受影响，从而严重影响用户的使用体验。

而采用基于全网化构建的NVR则可以完全摆脱这些困扰。NVR是采用全网络部署设计的小型中心平台设备，配合IP前端即可取代DVR等模拟中心设备，构建完善的网络视频监控系统。

在NVR监控系统中，前端采集环节就已对所摄取的图像进行了数字化，加之整个传输线路采用数字化载体，因而具备极强的信号还原能力，此外，数字传输技术支持检错纠错，可以让数据的传输更有保障，让图像信号“毫发无损”地传递到后端。

另一方面，NVR网络监控系统配套的前端为网络摄像机，信号传输基于数据网络。网络视频传输的优势使得系统可直接基于前端传输来的数字化视频流进行显示和录像，在保证视频图像清晰无干扰的同时，还可实现高质量的录像和回放，且回放的图像质量与实时浏览的图像质量完全相同。

2008年12月，苏州日本电波科技有限公司构建的科达NVR网络视频监控系统完工后不久，即在使用中遇到了这样的现象：一台显示模拟系统图像的监视器持续出现斜纹，且情况非常严重，而同张桌上的显示NVR系统图像的监视器却完全正常。模拟产品上出现的这种现象往往被解释为受到变频、大型电机设备启停等原因造成的干扰影响所致，属不可避免现象，只能任其发生，而NVR的全网络化传输特性却让这一顽疾得到了根治。该公司工作人员指出，对于该公司应用的普通的企业监控来说，意外事件发生后需要调看的录像图像是最宝贵的，NVR因采用全网络化部署，使回放时的录像和实时浏览时的图像一样清晰、完整，从而更有效地满足了他们的安全需求。

2 ANR存储让录像更安全、更完整

除了图像清晰度，录像的图像数据完整性和安全性也是视频监控系统的一项极为重要的性能，因为录像数据一旦丢失就表示有可能无法获知一些重要安全隐患，后果将十分严重。

从前文已知，与模拟监控相比，NVR网络监控能够提供更卓越的图像清晰性能。但是，在录像数据的安全性上，过去，NVR却一直因网络环境的不稳定会大大增加数据丢失的风险而受到业界的质疑。现在，ANR技术的应用使这一问题不复存在了。

ANR（即Automatic Network Replenishment Technology）是一种结合本地存储和网络存储的技术。ANR技术包括以下三个部分：

◆ 侦测网络状况，即在网络失效时，能记录下失效前的传输数据，以待网络连接恢复后把数据转回到管理中心；

◆ 双重录像，即当网络出现问题或不稳定时，管理中心和前端双方都会把图像数据单独存储在缓冲区以作备份；

◆ 自动修复数据，即当网络恢复正常后，管理中心和前端双方会检查对比各自在网络失效时的图像数据，然后自动修复管理中心错误或遗失的数据。

综上所述，具备ANR技术的NVR会在网络出现故障时自动启用前端存储，网络恢复后再将前端存储数据自动同步至NVR中心（并且是在不影响实时视频传输质量的前提下），从而实现了中心与前端的双存储备份，有效提升了存储的可靠性与灵活性。

3 双码流技术让系统对带宽的适应更灵活

双码流，顾名思义，即监控系统将同一视频源编成两路视频码流，这两路视频码流可以拥有相同的视频分辨率，也可以拥有各自高低不同的视频分辨率。这样一来，在使用时，系统可以根据用户需求分配相应的视频码流，从而降低带宽压力，有效优化网络带宽环境。

目前，有些厂家的网络视频前端可以编出两路相同视频分辨率的码流，分别传输至浏览客户端和存储服务器，如图1所示。这种编码与传输的方式，可以充分降低监控主机的码流转发压力，但容易造成网络的拥塞，只能用在网络带宽非常充裕的场合。

另一些厂家的网络视频前端可以编出两路不同视频分辨率的码流，视频分辨率较高的码流用作录像存储，视频分辨率较低的码流用作实时浏览，如图2所示。这样可以充分降低远程浏览所占的网络带宽，但会使得用户在带宽充裕的情况下也只能浏览低分辨率的图像，不够灵活。

在这种情况下，综合以上两种方式的优点，能够提供更加全面和完善的双码流功能的NVR产品应运而生。

以科达NVR为例，在与网络前端配合，编出两路不同视频分辨率的视频码流后，针对NVR本地存储，NVR可以为之提供高视频分辨率码流，而针对实时浏览，NVR则可以根据用户浏览画面的大小和网络带宽的高低自动调节码流的视频分辨率。例如：当用户将高视频分辨率码流设置为D1时，NVR可令实时浏览的码流在D1、CIF和QCIF间自动调节，从而充分适应不同的网络带宽环境。

NVR双码流性能有以下两个优点：

◆ 可以在录像所用视频分辨率的码流不变的情况下，根据用户实际带宽的高低自动调节视频分辨率，从而使用户可以在带宽低时用低视频分辨率的方式进行流畅的视频图像浏览，而在带宽较充裕时用高视频分辨率进行视频浏览，如图3所示。

◆ 可以在录像所用视频分辨率的码流不变的情况下，根据用户所使用的客户端画面分割的不同方式自动调节视频分辨率，即NVR在用户使用大画面浏览时，为之传输高分辨率视频码流，在用户使用小画面浏览时，则传输低视频分辨率码流，从而充分提升解码设备的性能和效率，其效果如图4所示。

由此可见，具有双码流特性的NVR能够根据用户不同的应用需求和带宽环境进行多方面的灵活设置，因而能够更好地满足网络视频监控传输的需求，并且既能帮助用户在计算机性能有限的条件下，实现更多路视频图像的同时浏览，又能保证视频录像的质量不因此受到影响。

由于采用双码流技术可有效降低带宽压力，因此，正如前文所说，在当前互联网环境尚不完全稳定，而高清监控等更高视频分辨率技术不断普及的情况下，这一性能显得尤为重要。2009年，科达公司为江苏丹阳农村合作银行布建了一套分布式多级级联网络视频监控系统，在该套系统中，NVR的双码流性能就发挥了极其重要的作用。因为银行的特殊行业背景，银行监控系统对视频图像的清晰度一直有着非常高的要求，所以用户要求在一些重要场所布设分辨率达到720p以上的高清摄像机，以提供符合管理要求的高清晰图像。众所周知，视频分辨率越高，视频码流自然越大，相应的，图像信息传输所需的带宽就越高；而事实上，当前，包括丹阳农村合作银行在内的大多数银行的储蓄网点到分行之间的带宽都非常有限，根本无法同时传输多路高清分辨率的视频图像。双码流技术能够非常有效地缓解上述矛盾。在丹阳农村合作银行监控系统中，NVR为营业网点的本地存储提供高清分辨率的视频流，而为分行或支行远程浏览提供低分辨率视频流，这样一来，监控系统既实现了高清晰度的录像存储，又保证了远程浏览的流畅，从而有效提升了监控系统尤其是高清监控的图像性能和实际应用性。