傳統的監控模式已不能滿足政府“平安城市”、金融系統、高等教育、監管、監獄、文博等行業對安防的需求，而擁有網絡化、智能化、數字化、遠程化特點的網絡視頻監控系統則成為新的應用趨勢，并形成一個高效、安全、先進的網絡視頻監控體系。
在網絡視頻監控系統中，H.264編碼壓縮算法得以成功推廣，隨著用戶的逐步認可、價格的降低及功能的完善，必然迎來高清網絡攝像機" title="高清網絡攝像機">高清網絡攝像機主導未來視頻監控領域的時代。
第一部分 高清網絡攝像機的發展歷史
一、高清百萬像素網絡攝像機的描述：
在這個“高清”橫行的時代，隨處可以看見冠以高清“頭銜”的產品，那到底什么是高清?什么又是百萬像素網絡攝像機呢?
1、高清的釋義：
目前，高清的定義只出現在廣電行業，按照有關的標準，一般顯示比例為16:9，至少能解析1080i(分辨率1920×1080)的數字信號，或掃描線數垂直和水平方向都必須達到720P的數字信號，只有滿足或超到以上標準的產品才能被歸類為高清產品。
2、高清百萬像素網絡攝像機的定義：
高清百萬像素網絡攝像機是指能按大于12FPS 連續采集最大分辨率大于720P(1280*720)，甚至超過Full HD(1080P，分辨率1920*1080)到更高的2048×1536畫面的網絡攝像機。滿足上文高清定義中提及的高清指標掃描線數垂直和水平方向都達到720P數字信號要求，可被理解為高清產品中百萬像素級別。
3、高清網絡攝像機的運行特征：
高清網絡攝像機是高質量成像監控系統的源頭，直接將視頻進行數字采集(實際高端的數字傳感器(CCD\CMOS)才是，現在市面上大都是模擬采集),高清編碼壓縮并IP封裝(即通過網絡模塊，把模擬信號壓縮成數字信號)，然后利用IP網絡來承載高清視頻流，實現高清的實時監控、錄像、回放、轉發的工作;其視頻芯片為百萬像素的CCD及COMS傳感器(目前主流攝像機的CCD傳感器像素多為44萬像素)，可以獲得更多的視頻信息，監控畫面更清晰、自然流暢。
二、高清百萬像素網絡攝像機的優勢：
一般百萬像素網絡攝像機較傳統模擬攝像機、普通網絡攝像機具如下優勢：
1、高清晰度，采用百萬像素級傳感器，能獲得更多的視頻信息，一般可達1280×720、1920×1080、1280×1024、1392×1024、1628×1236甚至2048×1536的分辨率。(在監控領域，前兩種分辨率以治安監控的視頻錄像為主，后幾種以道路抓拍為主。實際項目應用中，因系統造價和效果要求也將1920×1080即常說的1080P用于道路抓拍。)
2、圖象顯示質量更高，能夠更好地捕捉細節。
3、逐行掃描CCD/COMS(高端的數字CMOS才具備逐行掃描，其價格甚至比CCD的還貴)讓畫面更清晰、自然流暢;方便集成智能分析功能。
4、可支持HDTV的寬屏輸出模式(16:9)，HDTV實現了圖像質量的一個巨大飛躍，這意味著更清晰的圖像、更好的色彩保真度和寬屏格式。
NTSC和HDTV的不同屏幕縱橫比
5、覆蓋面更廣，相同監視區域可以替代原有的多個固定點攝像機和一個全方位攝像機，節省線纜、安裝、維護費用。
三、高清網絡攝像機的發展歷程和趨勢：
閉路監控系統是隨著電視和攝像機的出現發展壯大起來的，在這短短幾十年的發展歷程中，從二十世紀七、八十年代開始，隨著新技術革命的興起，微處理器進一步普及和發展起來，從黑白攝像機的誕生，到現在的高清晰攝像機的推出，攝像機的線數從380線發展到目前最新的高清晰攝像機線數可以達到上千線數。
在視頻監控領域，也發展到現在的高清網絡攝像機階段，這里的高清視頻就是HDTV(即High Definision TV)。隨著國際市場和國內市場對于監控系統的普及和大量使用，人們對圖像的要求越來越高，從最開始的能看到圖像，到現在的要清晰的圖像，到今后的能進行處理分析的高清晰圖像。因此在技術方面隨著高清產業的不斷發展和用戶對高清晰影像的需求，Full HD已成為高清產業發展的新趨勢。
第二部分 高清網絡攝像機的類型
一、感光芯片（Sensor）的重要性：
攝像機感光芯片(Sensor)分為CCD和CMOS。攝像機的清晰度取決于Sensor性能，CCD與CMOS兩種感光芯片相比，CCD傳感器在靈敏度、噪聲控制、高質量圖像輸出、動態影像表現方面都要優于COMS 。
CMOS攝像機的最大特點，是可在圖像傳感器同一芯片上，集成所有攝像機功能電路的單芯片攝像機。CMOS攝像機與CCD攝像機相比，具有集成度高、體積小、功耗低、幀速高、讀取速度快、制作工藝簡單、價格低等優點。但CMOS攝像機又存在固定模式噪點影響圖像質量，在相同尺寸情況下CMOS攝像機的靈敏度不如CCD攝像機的缺點。
二、高清百萬像素網絡攝像機傳輸、編碼壓縮方式：
1、現今，高清百萬像素網絡攝像機的信號傳輸一般有2種：一種為Mono/RAW傳輸，直接通過模數轉換器芯片轉換成數字信號不進行任何壓縮編碼在網絡上傳輸，直接將數據傳輸給計算機并借助計算機的處理手段在計算機中顯示出來;另外一種為編碼傳輸。
2、現今網絡攝像機編碼壓縮方式主要有：
?、拧PEG、MJPEG：
①、JPEG壓縮技術是所有圖像壓縮技術的基礎，適合靜態圖像的壓縮，直接處理整個畫面，壓縮倍數為20-80倍，分辨率沒有選擇的余地。
?、?、MJPEG(Motion JPEG)是在JPEG基礎發展起來的動態圖像壓縮技術，只單獨的對某一幀進行壓縮，而基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化。后來出現了多層式JPEG(ML-JPEG)壓縮技術，采取漸層式技術，先傳輸低解析的圖檔，然后再補送更細節的壓縮資料，使畫面品質改善。
?、?、MPEG-4：
MPEG-4主要應用于三個領域，數字電視、交互式的圖形應用(包括內容上的合成技術)、交互式多媒體領域。國內外大部分百萬像素網絡攝像機產品一般使用MJPEG/MPEG-4視頻流編碼傳輸，MPEG4在網絡視頻監控應用中的優勢主要包括以下幾方面：
?、?、節約存儲空間：視音頻全同步40M--120M/路/小時，是同質量的MPEG1或MJPEG的1/10;節省存儲硬盤成本投入以及后期的硬盤更換費用。
?、?、占用網絡傳輸帶寬少：由于壓縮比是同質量的MPEG1和MJEPG的十倍多，所以網絡傳輸時占用的帶寬是同質量的MPEG1和MJEPG的1/10。如在64K的帶寬上，MPEG1和MJEPG平均只能傳1/2幀，而MPEG4可以傳5--7幀，將大幅度節省了傳輸線路租用費。
?、?、錯誤恢復能力強：當網絡傳輸有誤碼或丟包現象時，MPEG4受的影響很小并且能夠迅速恢復。如在誤碼達到1%時，MPEG1已經無法播放，而MPEG4只會有輕微的邊緣模糊;再如當網絡傳輸由瞬間丟包現象時，MPEG1恢復至少需要10多秒，而MPEG4只需要1~3秒。
④、圖像質量高：可以達到接近DVD的效果。
?、?、可變帶寬：網絡輸出速率從56K--384K可調。
?、?、H.264：當今主流視頻壓縮格式。
H.264是由國際電信聯盟(iTU-T)所制定的新一代的視頻壓縮格式。H.264最具價值的部分是更高的數據壓縮比。在同等的圖像質量，H.264的數據壓縮比能比當前DVD系統中使用的 MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍。正因為如此，經過H.264壓縮的視頻數據，在網絡傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經濟。目前H.264已經獲得DVD Forum與Blu-ray Disc Association采納，成為新一代HD DVD的標準，不過H.264解碼算法更復雜，計算要求比WMA-HD還要高。
第三部分 高清網絡攝像機選型注意事項
一、安防監控鏡頭的選擇：
視頻監控系統中，百萬像素高清網絡攝像機的鏡頭選擇也非常重要。安防監控鏡頭的種類多種多樣，規格也多的讓人眼花繚亂，在監控項目中選擇一款合適的鏡頭是十分重要的。在高清網絡攝像機鏡頭選擇中，下面推薦手動和自動兩款光圈鏡頭：
1、手動光圈鏡頭：
規格：Computar鏡頭，M1214-MP，2/3" C mount, 12mm/F1.4。
2、自動光圈鏡頭：
規格：富士能Fujinon，DV3.4X3.8SA-SA1L，1/2" C mount, 3.8～13mm/F1.4，YV4.3X2.8SA-SA2L，1/3" CS mount, 2.8～12mm/F1.4。
二、選購鏡頭時注意的因素：
1、選購時要防假貨。
2、要與攝像機匹配，特別是光通量F值的匹配，使攝像機靈敏度能達到預期效果。
3、百萬像素攝像機一般都要選購匹配的對應百萬像素鏡頭。
4、看外觀材質，是否與CMOS/CCD規格和接口匹配，看鍍膜是否好，看鏡片類型(球面/非球面)。
5、應用環境考慮，鏡片類型涉及到選廣角鏡頭、標準鏡頭、長焦鏡頭、變焦鏡頭、定焦鏡頭。
6、親自測試一下鏡頭品質。
三、高清百萬像素網絡攝像機選購要點：
從當前國內市場推出的高清百萬像素網絡攝像機來看，采用的壓縮方式主要以MJPEG/MPEG4和H.264為主，而在其帶寬、傳輸速率方面沒有更加明確的量化數據，使得用戶雖然了解其超高的圖象質量，但仍然對其在如此高圖象質量下的圖像連續性和傳輸所需的帶寬產生疑惑。因此這類產品在選擇時需要注意如下幾點：
1、確切了解高質量圖像下的實際帶寬、傳輸速率等量化指標，并針對項目建設的網絡資源進行科學評估。
2、采用CCD還是COMS感光芯片?若CCD芯片方案，其采用何種(單通道/多通道)“輸出平衡”技術，幀速率是否滿足實際需求。
3、光學鏡頭的配合問題，必須配套使用工業級百萬鏡頭否則無法體現出攝像機的高清畫質優點。
4、充分考察此類產品在低照度環境下的實際表現，尤其是廠商采用何種技術來補償低照度下的成像。
5、考察此類產品的軟件功能。
第四部分 高清網絡攝像機應用
從用戶角度看，城市治安監控、交通、機場、金融等行業的用戶，他們對高清視頻圖像有著迫切的需求，而針對建設投資的成本用戶是有心理準備的，用戶擔心的不是資金問題，而是廠商提供的高清系統能否達到用戶的期望要求。
一、網絡新技術的發展為百萬像素高清傳輸提供帶寬保證：
平安城市、金融聯網監控等項目都采用自建光纖網絡或局域網絡實現1000M帶寬網絡。這種千兆帶寬資源，在前端安裝上述200路720P百萬像素全實時高清攝像機(按每路錄像占用3Mbps計算)，占用總帶寬資源60%～80%(實際項目中不可能出現200路720P同時解碼上墻，涉及解碼上墻的造價，多用CIF格式按點數的50%～100%解碼上墻或1/5～1/3點數解碼上墻)，所以千兆網是完全可以有效支持的。而在網絡高清項目應用時，多在關鍵區域監控點安裝百萬像素高清攝像機，其它監控點采用基于標準H.264壓縮算法的Full D1標清網絡攝像機或傳統的模擬+編碼器模式接入。如銀行金庫、重要交通路口卡口或大門、事故或案件多發地段可以配置百萬像素高清攝像機，這樣關鍵通道、重點場所的現場事態都有高清圖像可調取。采用百萬像素高清加標清的混合組網方式，既可節約設備成本，也可有效節省網絡帶寬資源，系統的實用性和經濟性兩者可以完美結合，充分滿足了用戶的性價比需求。(注：實質一條千兆光纖穩定運行帶寬也就大概400M，過高如500M，600M就會容易導致網絡故障，上述200路720P到后端核心交換機實際帶寬可達到650M-800M，此處說的千兆網能承載實際是通過2-10條千兆到一臺核心交換機而承載。而實際項目也不可能出現200路720P就只有一條千兆光纖的情況，技術、工程師也不可能這樣設計傳輸。 若上述200路換成1080P，錄像帶寬按5M甚至是高標準6M每路計算時，整個傳輸網絡帶寬設計就幾乎需要翻一番，而成本也幾乎是翻一翻，這也就是現在為何市場上1080P叫得響，但實際項目中只有政府投資的治安監控類特別是道路違章抓拍這一帶有盈利性質的項目才用得廣的最大原因。)
至于公網傳輸，百萬像素高清網絡攝像機都支持雙碼流技術，如支持1080P+720P+D1+CIF全實時雙碼流，從而在本地可以采用720P\1080P高清應用，遠程時則以D1+CIF方式供遠程用戶調用。也就是說，雖然目前的ADSL廣域網技術對百萬像素高清網絡攝像機尚不能大規模支持，但通過雙碼流等技術可以滿足本地與遠程用戶的不同需求。
二、海量存儲技術的發展讓存儲不再是百萬像素高清的應用瓶頸：
按前所述，基于標準H.264壓縮技術的高清網絡攝像機，一路720P高清全實時圖像的碼流是3Mbps，錄像一小時需要的存儲空間大約是1.35G左右(若是1080P，視頻錄像通常按5Mbps計算，一小時需要2.25G);通常，用戶往往會問：一支百萬像素攝像機就需要這么大的存儲空間，有多支百萬像素怎了得?而實質上一支百萬像素的高清攝像機可以替代多個普通攝像機。而高分辨率的圖像質量，視頻的存儲將變得更有價值(治安型的監控系統，最終起到作用的90%都是靠高清晰的回放錄像)。
對于高清網絡攝像機的高清圖像記錄就需要網絡存儲系統(包括存儲服務器和存儲設備)。存儲服務器和存儲設備最主要的連接方式有DAS直連方式、NAS網絡硬盤方式、SAN(FCSAN和IPSAN)存儲區域網絡，其中IPSAN方式采用IP架構的以太網絡傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分攤應用成本，是目前大中型集中監控存儲主要采用的技術之一。另一方面，IT上使用的主流數據硬盤容量已經TB級以上，2TB的數據硬盤價格已經平民化(按每小時數據量1.35G計算，1TB(實際可用約920G)的數據硬盤大約可存儲720P的視頻圖像680小時或者680路攝像機錄像1個小時的數據)。
三、液晶顯示器成為高清視頻監控新寵：
監控行業的高清沒有自己的標準，因此目前主要高清網絡攝像機廠商均參照廣電HDTV技術標準。國際上公認的關于高清的標準有兩條：視頻垂直分辨率720p或1080i;視頻寬縱比為16:9。在過去的幾年，受消費電子市場的推動，再加上CRT電視向液晶和等離子電視屏幕轉變，HDTV取得了巨大的成功。目前市場上主流的液晶顯示器尺寸是21.5″、24″，分辨率可達1920×1080，可以點對點兼容16:9格式的720P和1080P全高清視頻顯示。而液晶電視的主流尺寸是42″，也是1080P高清的標準顯示尺寸。這些液晶顯示器和液晶電視具有YPbPr、HDMI等高清接口，符合高清網絡攝像機視頻顯示的要求。對于用戶比較關注的液晶顯示響應時間，一些主流廠商的面板更可以達到5ms，甚至更高的2ms，完全足以應付25fps~30fps的圖像刷新需求。
可喜的是，安防高清液晶監視器也緊隨其后，獲得了飛速的發展。一些基于DID技術的LCD液晶顯示屏具備超輕薄、低功耗、高對比度、無閃爍、低成本等優點，推動了它在安防監控領域的應用，尤其目前一些大型項目的指揮中心電視墻等普遍采用。由此可見，高清視頻監控在顯示方面已經不存在瓶頸。
四、標準的H.264壓縮技術提升視頻管理中心平臺兼容能力：
目前在國內監控市場上的多數監控平臺系統都是基于傳統的DVR和NVS(或DVS)基礎架構。很多人認為這些平臺要兼容百萬像素級的圖像管理需要花費巨大的開銷。其實不然，高清與否只是對數據量和圖像解碼能力提出了更高的要求，影響更多的是前端編解碼設備、網絡帶寬和存儲設備。從某種意義上說，平臺對高清的支持能力與平臺的架構有關，系統架構越好的產品，在新產品接入上花的代價也就越小。此外某些IP攝像機廠商也可配套提供高清視頻監控管理平臺。
現階段主流壓縮技術是標準H.264壓縮算法，采用此種算法不但畫質較好，碼流較低，更為重要的是，標準H.264格式的錄像文件可使用標準解碼器解碼播放(如：暴風影音、VLC、MPC、KMPlayer等)，設備通用性和兼容性有很大提高。從某種意義上可以說，標準的H.264可解決困擾整個安防界的錄像數據文件兼容性問題。
對于用戶普遍關心的高清視頻圖像解碼能力問題，目前普通雙核PC機基本可以解碼4路720P(30fps，3Mbps碼流)或1路1080P(30fps，6Mbps碼流)。而現在已經有主流IP攝像機廠商配套提供的1080P、720P、FullD1全兼容硬件解碼器，從而實現管理中心平臺控制的高清視頻解碼輸出。此外主流IP攝像機廠商最新技術已經可以利用顯卡硬件解碼核心在一臺PC機上完成多路高清實時視頻的解碼顯示。