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    近些年由于恐怖襲擊事件頻傳，進而引發(fā)對安全監(jiān)控系統(tǒng)的高度需求，利用新科技防范未然成為趨勢，全球視頻監(jiān)控設(shè)備市場成長快速，根據(jù)市場研究機構(gòu)IHS的調(diào)查與預測，全球視頻監(jiān)控設(shè)備市場總值在過去十年，幾乎每年都呈兩位數(shù)成長，且預測今年(2014年)將持續(xù)成長12%以上，從2013年的141億美元增加到159 億美元。

    而趨動市場快速成長的另一項重要因素是新科技的發(fā)展，特別是”智能影像分析”(Intelligent Video Analytics, IVA) 的出現(xiàn)。另一家研究機構(gòu)MarketsandMarkets 在它的《全球市場預測與分析（2012—2017年）》中指出，未來三到五年，與智能影像分析相關(guān)的產(chǎn)品，將是視頻監(jiān)控市場中成長最快速的部分，到2017年以前可以達到近8.7億美元，相比2011年的1.8億美元市值，年均復合增長率（CAGR）高達30.4%。

    智能型數(shù)字安全與監(jiān)控（DSS）的未來趨勢

    智能影像分析是一門從視頻串流中自動辨識、追蹤、分析影像與動作的科技，并配合數(shù)據(jù)庫進行比對，采集出有意義的影像數(shù)據(jù)，可用于犯罪偵查或交通執(zhí)法等，以便進行立即的介入或處理，大幅提升視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效率。

    也就是說，視頻監(jiān)控的垂直市場隨著競爭環(huán)境的變化，決勝的因素也隨之變化。從傳統(tǒng)單純的影像紀錄和播放，演化到基于IP網(wǎng)絡(luò)的智能型數(shù)字安全與監(jiān)控(Digital Security Surveillance, DSS)，因此如何運用新技術(shù)讓系統(tǒng)執(zhí)行智能型加值應(yīng)用儼然成為未來的發(fā)展趨勢。

    智能型數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)將攝影機、控制器等前端設(shè)備全部串連于一個與數(shù)據(jù)庫連接的網(wǎng)絡(luò)平臺，實時捕捉、處理、分析影像數(shù)據(jù)并傳送到控制中心。由于前端的控制器必須實時進行多項分析與統(tǒng)計工作，因此需要更強大的CPU運算能力方能勝任。

    使用者需求

    除了提供更清晰豐富的影像信息，現(xiàn)今視頻監(jiān)控的用戶也要求更高的影像輸出質(zhì)量， 高清(HD)畫質(zhì)已不符需求，1080p的全高清(Full HD)高畫質(zhì)影像成為標準規(guī)格，且為了進行實時影像分析的演算，未壓縮的高畫質(zhì)的傳輸與處理，同時也代表需要更強大的計算能力支持。

    要做到實時分析，通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程管理不可或缺。就硬件層面而言，指的就是由一臺后臺服務(wù)器進行遠程設(shè)備的監(jiān)控，使系統(tǒng)管理員得以通過網(wǎng)絡(luò)進行基本的系統(tǒng)診斷和故障排除，避免系統(tǒng)宕機，同時可減少現(xiàn)場維修所需的人力和成本。

    而在應(yīng)用層面，遠程管理乃是指由前端現(xiàn)場控制器先就錄像設(shè)備取得的影像數(shù)據(jù)進行處理和分析，并實時傳送到控制中心，讓控制中心可就突發(fā)事件立即反應(yīng)，同時就各地傳來的資料作進一步的歷史、區(qū)域或統(tǒng)計分析，提供決策所需的寶貴信息或更多應(yīng)用。

    由于許多數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備是布置于戶外或半戶外環(huán)境中，且必需全年無休的運轉(zhuǎn)，不容許有任何非預期的故障停機而產(chǎn)生出額外的管理成本，因此所采用的嵌入式系統(tǒng)需要更堅固的設(shè)計以滿足嚴苛的使用環(huán)境，包括能夠防阻水氣和污染物質(zhì)滲透，能抵抗沖擊和振動、支持寬溫工作、防浪涌保護措施等都是選購時必需考慮的重點。

    傳統(tǒng)ARM和X86架構(gòu)的限制

    大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，例如城市治安與交通監(jiān)控系統(tǒng)，所需要布建的前端攝影機、嵌入式系統(tǒng)及其他接口設(shè)備數(shù)量相當龐大，因此在選購時價格常是關(guān)鍵考慮。

    多年來，這類大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端布置大多采用ARM架構(gòu)的控制器，因為ARM系統(tǒng)與Intel® x86系統(tǒng)相較之下，具有CPU架構(gòu)精簡、低耗電、低價位等特色。

    然而ARM系統(tǒng)計算能力較低，通常一次只能處理一件工作，例如影像的錄制與播放，當應(yīng)用系統(tǒng)被要求處理的功能增加時，例如偵察交通違規(guī)事件、交通事故的監(jiān)控等，使用ARM系統(tǒng)所需要增加部署的攝影機和控制器就會相當多，構(gòu)建成本也隨之大幅增加。

    雖然近年來基于ARM架構(gòu)的解決方案在計算能力和影像表現(xiàn)上大有進步，但要進行比較高端的處理功能，例如智能影像分析，還是有所不足的。

    另一方面，ARM架構(gòu)也常因為硬件、操作系統(tǒng)及軟件之間兼容性較差，使得系統(tǒng)設(shè)計的彈性較低，當操作系統(tǒng)升級時，因為新舊版本不兼容，往往所有應(yīng)用程序都要重寫，對系統(tǒng)整合商而言相當不方便，也衍生出新的成本。

    相比之下，x86系統(tǒng)在計算能力、I/O端口數(shù)量、及多任務(wù)處理能力上都勝出許多，同時軟件資源較豐富、新舊版本間的兼容度高，然而這些優(yōu)點加起來未能抵過價格因素，而在大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端構(gòu)建的選擇上未獲青睞。但Intel® 媒體軟件開發(fā)工具包(MSDK)的出現(xiàn)已開始扭轉(zhuǎn)乾坤，本文稍后將會論述。

    選購最佳的智能型數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)的秘訣

    每一個安全監(jiān)控系統(tǒng)都是大手筆的投資，當市場正歷經(jīng)典范轉(zhuǎn)移時，系統(tǒng)構(gòu)建和選購的決策者就必須考慮：是否今日所選系統(tǒng)可符合明日需求？是否可容易升級或擴展？以及，未來升級要花多少錢？

    為符合新一代智能型數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)的需求，當選購前端系統(tǒng)時建議要考慮下列幾個重要因素：

    系統(tǒng)提供最大的規(guī)劃彈性

    CPU資源有限、只能進行單一目的計算的系統(tǒng)雖然比較便宜，將無法應(yīng)付新一代智能型數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)需要的多任務(wù)實時處理功能。因此選擇多核的控制器，計算功能強大、CPU資源豐富的平臺，可達到多任務(wù)且實時化處理的目的。

    此外，設(shè)備之間的相互連結(jié)不可或缺。具有多樣化I/O端口的嵌入式系統(tǒng)可方便連接設(shè)備，例如RS-232串行端口可用于連接攝影所需的閃光燈，無線Wi-Fi可與后臺服務(wù)器聯(lián)機，足夠的GbE端口則可用于連接多個網(wǎng)絡(luò)攝影機，選購系統(tǒng)時必須注意系統(tǒng)的I/O端口是否具備足夠的彈性來進行整體的系統(tǒng)功能規(guī)劃。

    具有高擴展性、容易升級

    由于處理器、內(nèi)存、和網(wǎng)絡(luò)持有成本的降價，加上新科技使單一系統(tǒng)能夠支持的視頻頻道和信號質(zhì)量大增，使得高畫質(zhì)的監(jiān)視系統(tǒng)更容易實現(xiàn)。更多視頻、更高的影像分辨率和信號質(zhì)量、以及實時影像監(jiān)控及分析，這些新增的功能將是升級時必須納入考慮的重要因素，系統(tǒng)擴展性要達到最高，才能降低未來升級的成本負擔。

    總體擁有成本 (TCO)才是關(guān)鍵

    數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)集成商在選擇計算機系統(tǒng)時，必須考慮不同操作系統(tǒng)版本和應(yīng)用程序語言之間的兼容性問題，以保有軟件使用的最大彈性。不同版本間若具有向上和向下兼容性，將可降低系統(tǒng)發(fā)展的成本。

    說到總體擁有成本 (TCO)，維護管理的隱藏性支出經(jīng)常被忽略。以數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)而言，架設(shè)在各地的嵌入式設(shè)備數(shù)量動輒上百，如果要經(jīng)常出動人力到現(xiàn)場進行維護檢查和故障排除， 成本支出將急劇上升。解決之道是通過自動化的遠程監(jiān)控、遠程診斷、甚或在線故障排除，減少工程師親臨現(xiàn)場，降低相關(guān)的人力物力成本。

    此外，可靠的計算機系統(tǒng)必須要能承受嚴苛的使用環(huán)境，例如高溫、沖擊、振動，還要能具備浪涌保護措施，才能降低因額外因素產(chǎn)生的維護成本。

    凌華科技 MSDK+ 帶來的改變

    Intel® x86系統(tǒng)以高計算能力、豐富I/O和軟件資源著稱，如果價格不是個問題，x86架構(gòu)是構(gòu)建新一代智能型數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)的首選。而Intel® MSDK (Media SDK)科技的出現(xiàn)，已大幅提升x86系統(tǒng)的價格競爭力。

    Intel® MSDK是一套讓配有高速影像同步轉(zhuǎn)碼文件(Intel® Quick Sync Video)多媒體單元的Intel® CPU性能達到最快的技術(shù)。工作方式是通過趨動程序?qū)⒁曨l轉(zhuǎn)碼的工作（譯碼、處理、重新編碼）從CPU移轉(zhuǎn)到GPU，使得CPU負載大幅減少，從而可以專注于邏輯運算的處理而支持更多任務(wù)，比如數(shù)據(jù)分析和接口設(shè)備的控制，使得整體計算表現(xiàn)大為改進。

    凌華科技身為Intel®Internet of Things Solutions聯(lián)盟高級會員，不只充分發(fā)揮MSDK帶來的好處，還加上自行發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)，讓MSDK的效益達到加乘的效果，我們稱之為MSDK+技術(shù)，意即凌華科技為Intel® MSDK加值的創(chuàng)新技術(shù)。

    凌華科技MSDK+是基于Intel® MSDK CPU卸載技術(shù)，再加上凌華科技獨家發(fā)明的mux多路轉(zhuǎn)換器、demux多路分解器、及RTP接收及串流等技術(shù)整合而成的。

    多路分解器與轉(zhuǎn)換器是將影音集中文件中的影像信號和聲音信號分流，讓Intel® MSDK引擎專注于影像串流的處理，采集與應(yīng)用目的有關(guān)的影像信息，然后再將采集出的圖像文件與聲音文檔匯流成為新的影音集中文檔。因此可以加快圖像處理的速度。

   凌華科技MSDK+的RTP技術(shù)則是在影音串流中去除文件頭信息，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢摀嵘耙舸鞯乃俣取?br />
    嵌入式系統(tǒng)搭載凌華科技MSDK+技術(shù)可降低CPU負載，增強繪圖能力和加快媒體串流速度，如同表2所示，通過CPU將10秒鐘的1080p影片轉(zhuǎn)檔成480p，只能同步處理兩串影音信息流，CPU使用量達96%，如同時轉(zhuǎn)第三支影片處理時間就會超過10秒，將造成畫面停滯。表3則是通過GPU進行轉(zhuǎn)檔，同樣將10秒鐘的1080p影片轉(zhuǎn)檔成480p，一次可以處理超過12串影音信息流，CPU使用量卻僅11%，CPU卸載量超過8成，轉(zhuǎn)碼速度增加2.5倍。

 

表2：通過CPU將1080p影片轉(zhuǎn)檔成480p

表3:通過GPU將1080p影片轉(zhuǎn)檔成480p

    運用到視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，這些釋放出來的CPU資源可以用來處理影像分析或支持更多視頻。

    換句話說，過去每一臺x86系統(tǒng)的計算機只能支持2臺IP攝影機，而且絕大多數(shù)CPU資源都用于處理這2個鏡頭傳送過來的影像數(shù)據(jù)；而如今，支持凌華科技MSDK+的一臺x86嵌入式系統(tǒng)可以連接超過12臺IP攝影機（仍需視網(wǎng)絡(luò)帶寬而定），而且每個視頻串流速度還更快。

    通過凌華科技MSDK+技術(shù)，基于x86架構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)圖形處理能力大增，減少圖像處理占用CPU資源，而使得CPU可以釋放出更多計算資源處理更多工作，因而可降低前端系統(tǒng)構(gòu)建所需要的計算機數(shù)量和整體構(gòu)建成本，相比傳統(tǒng)的x86系統(tǒng)，價格競爭力大增。

    選擇最佳解決方案

    凌華科技MXE-5400嵌入式系統(tǒng)是凌華科技第一個實現(xiàn)MSDK+技術(shù)的產(chǎn)品，專為新一代智能型數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計、使其效益達到最大且價格極具競爭力的解決方案。

    凌華科技MXE-5400是工業(yè)計算機界第一個搭載第四代Intel® CoreTM i7中央處理器的無風扇嵌入式計算機，同時具備凌華科技MSDK+技術(shù)的支持，相當適合于進行戶外或半戶外智能型數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)的前端構(gòu)建，特別是道路與交通方面的應(yīng)用。

    光是第四代Intel® CoreTM i系列處理器，性能就比前一代CPU提升20%，再加上凌華科技MSDK+ 的CPU卸載技術(shù)，使得MXE-5400在視頻轉(zhuǎn)碼速度上比未采用MSDK+時大幅提升250%。

    凌華科技MXE-5400在機構(gòu)設(shè)計上特別著重工業(yè)計算機的堅固耐用和可靠性，采用被動式散熱的無風扇設(shè)計、無線纜的載板，并針對GbE和序列接口作了防浪涌的防護處理，沖擊耐受度達100G，防振動能力則達5G， 并且可在-20oC至+60oC的寬溫范圍下工作。

    在遠程能力的實現(xiàn)上，凌華科技MXE-5400采取硬件內(nèi)建和軟件管理的軟硬兼施的方式，硬件搭載Intel®主動管理技術(shù)9.0版 (Intel ® iAMT 9.0) ，搭配凌華科技的嵌入式智能管理軟件平臺SEMA，即便是在遠程系統(tǒng)宕機情況下，系統(tǒng)管理或維修人員都還可以通過遠程模式來管理、監(jiān)控和修復計算機。

    綜合以上所述，以MXE-5400部署在戶外環(huán)境中高度影像應(yīng)用的監(jiān)視系統(tǒng)，例如道路和交通監(jiān)視系統(tǒng)，可大幅提升圖像處理能力和質(zhì)量，易于進行遠程管理和維護，且價格結(jié)構(gòu)相當具競爭力。

    結(jié)論

    面對視頻監(jiān)控市場對于智能化功能的需求，系統(tǒng)開發(fā)者和集成商必須判斷，如何設(shè)計出在性能與價格之間取得平衡的系統(tǒng)，既滿足客戶需求，又能符合客戶預算。

    凌華科技MSDK+技術(shù)可有效降低構(gòu)建基于x86架構(gòu)的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的總成本，通過類似MXE-5400這樣的產(chǎn)品，已將x86系統(tǒng)推到一個新的階段，可以在系統(tǒng)前端設(shè)備的構(gòu)建上與ARM系統(tǒng)一決高下。