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谈硬盘录像机DVR的技术形态与市场趋势

2010-12-28 11:05:00报告大厅(www.bptrips.com) 字号:T| T

    对DVR来说,它的发展除了光学技术、激光技术、微电子技术、细微加工技术、计算机与自动控制技术、压缩技术的进步带来存储技术在记录密度、容量、数据传输率等等关键技术的巨大突破外,完全依赖于通讯和信息网络技术的快速发展。从模拟到数字,从硬压缩到软压缩,从一芯一路到一芯多路,从PC到嵌入式DVR,各领风骚。但不管技术如何发展变化,技术方向与产品特色化是关键所在。

    DVR技术三形态

    一、市场的特定需求推动技术升级

    DVR技术链首先是芯片,其次是视音频压缩算法技术,三是软件集成技术。目前DVR芯片国内还没有企业能够开发。

    随着金融、交通、公安监控市场需求的增加,很多用户希望能够实现稳定的实时传输监控。但ASIC方案的压缩算法是由芯片商直接提供,而且已经固化好,对板卡生产商来说没有二次开发的平台,而当时一些芯片开发商并不知道中国市场的这些特定需求。这些二次开发商迫切需要一种新的芯片平台,加入自己的压缩算法开发出适应国内市场需求的DVR。时隔不久,这些芯片厂商推出了DSP解决方案,而DSP和ASIC两种方案最根本的区别在于,ASIC方案中压缩算法是由芯片制造商固化好的,DSP方案中压缩算法是由板卡制造商提供的,对下游整机制造商来说技术升级方便。

    同时,DSP方案给板卡开发商也无形之中设置了一个较高的门槛,必须有自己的压缩算法技术。压缩板卡的关键技术包括视频压缩算法、网络技术及智能化技术,尤为视频压缩算法最为关键。

    二、嵌入式技术成为主流

    2001年,当国内企业的数字硬盘录像机还刚刚起步时,韩国POSDATA和IDIS率先将采用MPEG-4视频压缩技术的POS-WATCH嵌入式DVR产品带入中国市场。以其前沿的技术优势,优良的产品质量,完善的售后服务一直占领韩国和日本的大部分市场份额,也征服了国内大部分数字监控录像机市场。从2002年开始,已经有国内企业试做嵌入式DVR产品,现在无论是采用软压缩还是硬压缩技术,毫无疑问嵌入式DVR已经成为市场主流产品。

    但是,DVR产品在中国市场的消费者绝大多数都是政府部门和金融等重点单位,他们的需求并不像国外的消费者一样仅仅是录像存储功能,是需要实时传输和查看,而韩国的DVR产品并不具备这些功能,曾经一度颇受欢迎的产品并没有得到大规模的应用,国内市场仍然处于观望状态。随着海康威视、成都德加拉、浙江大华、浙江大立、北京汉邦、武汉恒亿、深圳图敏、广州金鹏等国内DVR板卡研发企业,利用TI、飞利浦等芯片平台加上自己的压缩算法等核心技术,批量生产出清晰、稳定又能实时传输和查看的视音频压缩板卡。从此,采用此技术的DVR产品在中国内地遍地开花,并在短短两三年间已经发展为成熟产品并得到广泛应用。到2005年,韩国、台湾的DVR产品在国内市场已经没有了太大声音。

    三、软硬压缩的技术之争

    由于2001-2004年期间,CPU速度比较慢,而且价格相对比较昂贵,软压缩DVR受CPU性能影响,无法满足大路数全实时监控需求。针对软压缩卡存在的问题,2002年,国内有一批厂家开始研究通过DSP芯片技术代替CPU运算压缩视频,降低了电脑CPU资源的消耗,解决电脑配置偏低导致PC式数字硬盘录象机无法做到大路数全实时的监控要求,称为硬压缩技术,这种监控卡称为硬压卡;这批厂家的主要代表就是杭州的海康威视、武汉恒亿、北京汉邦。在此期间,由于政府工程中对大路数全实时监控市场需求较大,硬压缩DVR所具有大优势得到了充分发挥,那一期间国内硬压缩DVR产业得到了迅速的发展与壮大。软压缩技术DVR基本处于灭绝的边缘。一是软压缩技术主要是来自韩国和台湾,在压缩算法方面,采用的是MJPEG和MPEGII格式,这种格式导致硬盘存储占用空间比较大,一般在350M-500M,而DSP硬压缩采用的是H.264压缩算法,占用空间比较小,一般在50M-150M;所以用硬压缩卡就更省硬盘;二是电脑配置在2004年以前,CPU太低,导致超过8路以上用软压缩卡基本都不是很稳定,CPU占用率很高;而且虽说硬压卡成本高,软压卡价格便宜,但从整机成本来看,软压卡的整机就没有任何价格优势了;三是一些做盗版软压缩DVR的公司技术服务不到位,且盗版公司销售的是国外过时的旧版软压缩DVR卡,使得原本稳定的软压缩DVR卡因使用不当导致不稳定。在加上舆论的宣导,误导消费者,使得软压缩发展更为艰难。
    软压缩还是硬压缩?这是DVR在发展过程中形成的两大阵营。持软压缩观点的人认为:计算机运算速度会越来越快,处理视频的能力会越来越强,DVR路数也随之增加,从开始的1路到4路逐步增加,同样能达到硬件压缩的要求,而且成本相对较低,况且,视频压缩算法不断更新,周期很快,可以用最快的速度升级。持硬压缩的观点的人认为:采用专业的视频芯片,占用计算机资源少,能处理大路数视频。

    软压缩DVR和硬压缩DVR较量了一段时间,通过产品在市场的洗礼,2001年-2002年上半年,依托银行的拉动,行业对大路数实时性和长时间稳定性的要求,致使基于MPEG1视频芯片DVR逐渐占据了上风,基于BT878芯片软压缩产品逐步退出高端市场,主要面向诸如小区监控等非金融行业。软压企业陷入进退两难的境地,有没有一种方式,既保留了软压缩的灵活性特点,又集成了硬压缩稳定占用计算机资源少的特点呢?答案是肯定的,随着全球芯片业向SOC系统解决方案的推进,DSP芯片得到了长足的发展,人们考虑把视频算法往DSP上移植,用DSP完成视频的编解码,这样就实现了在芯片基础上的软应用。同时,MPEG4算法不是象MPEG1和MPEG2那样形成了一个固定的标准,并得到了大家的一致认可和广泛的应用。MPEG4算法只是提供了一个标准框架,是一个持续不断发展的算法,性能的好坏取决于各自的优化能力。MPEG4的专业芯片因市场定位和技术的不确定性,迟迟不能推出,但是MPEG4算法的优异表现得到了大家的一致认可。国内MPEG4算法的原型基本都是来源于DIVX和XVID的开放源码,在此基础上进行优化和封装,将MPEG4算法移植到DSP芯片,两者的完美结合,使MPEG4算法除了在软件应用以外,在芯片层得到了大范围的应用。2002年,国内基于PHLIPLS公司Trimedia1300的MPEG4板卡得到了成功的应用,在压缩比、清晰度、网络传输性能上得到了很大的提升,MPEG4算法的DVR成为主流,逐步取代了MPEG1算法的DVR,DSP板卡方案一统天下。PHLIPLS公司DSP板卡虽然赢得头筹,但随后被TI公司迎头赶上,TMS642的成功推出,使DSP板卡形成PHLIPLS和TI两大阵营,随着DSP处理器性能的不断提高,DVR对图像的清晰度、存储空间和网络带宽的要求也越来越高,视频算法也得到了进一步发展。H.264是国际标准化组织(ISO)和国际电信联盟(ITU)共同提出的继MPEG4之后的新一代数字视频压缩格式,称为MPEG4Part10(MPEG4AVC)或H.264(JVT)。视频算法和DSP性能的提高,使DVR不再只满足CIF格式,开始向D1发展,单个DSP不再只处理一路视频,开始处理4路、八路或者更高路数的视频,板卡竞争向大路数和高清晰度发展。
    2004年下半年,深圳天敏科技、深圳龙安视科技、深圳波粒智能、深圳豪威等等几家软压卡生产厂商经过几年的技术攻坚,在编码算法和图画质方面都有了划时代的突破,把H.264的压缩算法运用到软压缩卡上,自主开发基于PHILIPSSAA7130新一代9比特高画质DVR卡。正是此卡的推出,改变了中国软压缩DVR产业不利局面。2005年下半年后,电脑CPU性能猛增,价格猛跌,300多元的CPU就能满足软压缩DVR卡压缩16路基本实时的高画质无马赛克视频。2006年Intel9系列主板开始普及,这种新型主板不仅比原先8系列主板的性能大大提升,同时也改善了软压缩DVR性能;另外9系列主板的PCI-E,克服了软压缩数据流量瓶颈,更可喜的是经过测试,双核CPU使得软压缩DVR的处理性能翻了一倍。随着很快就要到来双核CPU的普及,CPU的发展越来越快,以及其他种种有利因素的出现,中国软压缩DVR得到了迅速发展与壮大。

    同时由于硬压缩卡在技术上和生产成本上都没有优势可言,2006年以来,整体销量开始下滑,到2008年,硬压卡的月销量占所有监控板卡总量不到20%,新一代PCI-E软压缩DVR将采用专用的压缩算法,处理性能比标准的MPEG-4提高一倍,同时采用双核CPU,率先实现软压缩DVR卡做到16路D1录像。

    嵌入式CPU+硬压缩图像处理专业芯片,即大家常说的硬压缩方式。由于硬压缩图像处理芯片开发难度高,升级能力差,技术革新周期太长,而且成本上没有任何优势,所以现在采用硬压缩板卡做嵌入式DVR企业大大减少;嵌入式CPU+DSP芯片,即软压缩方式。使用这种方案使嵌入式DVR成本相对比较低廉,而且修改产品应用软件比硬件压缩模式要容易得多,非常合适变化莫测的安防市场的需要。目前国内90%以上的厂家是软压缩模式的嵌入式DVR,但采用的芯片组不一样,产品稳定性可靠性层次不一,不同厂家的产品相互难以兼容,产品的标准化很难统一,这确实是一个问题。

    DVR市场趋势

    DVR发展到今天,技术日趋成熟,产品结构更加丰富,市场竞争也日趋激烈。那么,今天的DVR生产厂商到底该如何发展呢?从PC-DVR到嵌入式DVR,从网络NVR到混合式DVR,国内数字硬盘录像机迎来了一个全新的镀金时代。

    虽然金融危机严重影响了全球经济的发展,而中国安防用户的需求却潜在增长,平安城市建设、上海世博会、广州亚运会、深圳大运会,国家四万亿投资带动的交通建设、房地产建设等等都说明安防产品的需求正在增长。特别是从各地城市视频监控信息系统的建设中,丝毫看不出对DVR产品需求的下降。安防监控对于国内的各行各业的用户来说,已经不再是监控为安全防范服务的事,而是转化为监控为管理服务的新思路。很多地方政府和单位都开始越来越重视安防监控报警系统的投入,即使利润下降、甚至亏损,都没有影响他们在安全方面的投入。尤其是政府为保一方平安,在安全防范系统建设上投入较大。
    以天津天地伟业数码科技有限公司为例,今年前五个月,产品销售增长了27%,金三立视频科技(深圳)有限公司的销售额增长也超过20%,深圳市龙安视科技有限公司这家以生产软压缩板卡起家的企业,今年板卡月出货量近2万,比去年同期增长30%,这使得很多DVR厂商对于今年有比较高的期望。虽然去年已经出现经济不景气,但越是经济不景气,社会治安就越不稳定,就越需要加强社会治安防控系统建设。业内专家认为,目前安防市场确实处于一个增长时期,但是有一个问题值得人们注意,就是无论市场是处于增长还是放缓,总是要生产出合适消费者的适销对路的产品,尤其是安防DVR产品正处于PC式DVR、嵌入式DVR、网络NVR和混合式DVR并存的镀金时代。市场一时的低迷是一个正常现象,就像证券市场,总会有牛市和熊市。

    过去,有人把DVR生产企业分为三种不同的类型。第一种类型的企业是利用国外芯片和技术,开发自己的专业数字化监控产品,这样的企业一般拥有自己稳定的研发队伍,具有主板和相关板卡设计制造能力,有一定规模的生产检测能力,有确保产品稳定可靠的质量保证体系。产品功能、技术指标围绕数字化监控需求专业开发制造,产品在市场上具有良好的品牌信誉和知名度;第二种类型企业是具有开发或生产图像压缩板卡和主板能力的公司,公司本身并不生产数字化监控产品,他们生产的图像处理板卡的目的是要使产品应用到不同的行业,如影视、视频会议、网络视频点播、m88明升体育备用网址 、娱乐、监控等。他们的产品被监控公司、IT企业用来组装自己的数字监控产品。严格的来讲,这类企业不应该划分到监控行业来;第三种类型企业为数众多,本身不具备主板或板卡等核心技术的开发和研制能力,一般是利用其他企业生产的板卡,加上自己的应用软件,开发自己的数字监控产品。这类企业一般均以PC架构的数字监控录像主机为自己的主要产品,少数企业则购买其他企业的嵌入式主板生产自己的录像机。

    而现在第一种类型和第二类型的DVR企业没有了,合并成为既生产板卡又生产成品DVR,因为技术的巨大进步和产品价格的见底,使得板卡已经没有足够的利润维持企业的可持续发展。现在无论是硬压板卡还是软压缩板卡的企业,已经很少不做DVR成品的了。“裁判+运动员”和”运动员”两种类型企业的竞争,将使DVR产品市场更加精彩。

    从2001年“板卡+软件”模式的出现,无论是PC-DVR、嵌入式DVR、NVR、车载DVR,还是混合式DVR,它们都没有逃出产品从“技术竞争”发展为“价格竞争”的命运,导致不论硬压缩DVR还是软压缩DVR都直接进入无标准的“价格战”状态。

    十年来,数字图像监控技术不断发展,DVR已经成为视频监控系统中的核心产品,取代了多年主导市场的模拟设备。压缩标准从JPEG、MPEG-1、MPEG-4到H.264算法,产品的集成度和功能都有了极大提升;监控板卡从ASIC方案到DSP方案,从一卡一路到一卡多路,从一芯一路到一芯多路,视频压缩算法的性能不断优化,技术升级更加方便。特别是建立在最新DSP技术上的新一代数字录像解决方案,采用了最新音视频采集技术,实现音视频的实时采集压缩,完全不占用主机资源,功耗大大降低,图像色彩更加逼真,质量有了明显提升,性能稳定可靠。

    有专家认为,嵌入式DVR产品将逐渐向标准器材化方向发展,到那时,是否会迎来DVR产品一个新的轮回?IP摄像机将是嵌入式DVR发展到最后阶段的“终极产品模式”?没有足够实力的嵌入式DVR产品商将伴随着IP摄像机产业的规模快速走向衰落?这种预测也许不久的将来成为现实。当前的嵌入式DVR产品商将伴随着“网络时代”的到来而被迫转型,一大部分企业将回归到以计算机操作平台为中心,提供行业的个性化解决方案,这是大势所趋。


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