近些年由于恐怖襲擊事件頻傳，進(jìn)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(jī)構(gòu)IHS的調(diào)查與預(yù)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(yù)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“智能視頻分析”(Intelligent Video Analytics,IVA) 的出現(xiàn)。另一家研究機(jī)構(gòu)MarketsandMarkets 在它的《全球市場預(yù)測與分析(2012—2017年)》中指出，未來三到五年，與智能視頻分析相關(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(dá)到近8.7億美元，相比2011年的1.8億美元市值，年均復(fù)合增長率(CAGR)高達(dá)30.4%。

　　智能監(jiān)控的未來趨勢

　　智能視頻分析是一門從視頻串流中自動辨識、追蹤、分析視頻與動作的科技，并配合數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，采集出有意義的視頻數(shù)據(jù)，可用于犯罪偵查或交通執(zhí)法等，以便進(jìn)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)單純的視頻紀(jì)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(yùn)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)將攝像機(jī)、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、分析視頻數(shù)據(jù)并傳送到控制中心。由于前端的控制器必須實時進(jìn)行多項分析與統(tǒng)計工作，因此需要更強(qiáng)大的CPU運(yùn)算能力方能勝任。

　　使用者需求

　　除了提供更清晰豐富的視頻信息，現(xiàn)今視頻監(jiān)控的用戶也要求更高的視頻輸出質(zhì)量， 高清(HD)畫質(zhì)已不符需求，1080P的全高清(Full HD)高畫質(zhì)視頻成為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，且為了進(jìn)行實時視頻分析的演算，未壓縮的高畫質(zhì)的傳輸與處理，同時也代表需要更強(qiáng)大的計算能力支持。

　　要做到實時分析，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)控，使系統(tǒng)管理員得以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行基本的系統(tǒng)診斷和故障排除，避免系統(tǒng)宕機(jī)，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(yuǎn)程管理乃是指由前端現(xiàn)場控制器先就錄像設(shè)備取得的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)，不容許有任何非預(yù)期的故障停機(jī)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(yán)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(hù)措施等都是選購時必需考慮的重點(diǎn)。

　　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像機(jī)、嵌入式系統(tǒng)及其他接口設(shè)備數(shù)量相當(dāng)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，例如視頻的錄制與播放，當(dāng)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像機(jī)和控制器就會相當(dāng)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視頻表現(xiàn)上大有進(jìn)步，但要進(jìn)行比較高端的處理功能，例如智能視頻分析，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(dāng)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(dāng)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(diǎn)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I(xiàn)ntel? 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(dāng)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(kuò)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(dāng)選購前端系統(tǒng)時建議要考慮下列幾個重要因素。

　　1、系統(tǒng)提供最大的規(guī)劃彈性

　　CPU資源有限、只能進(jìn)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(qiáng)大、CPU資源豐富的平臺，可達(dá)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(jī)，足夠的GbE端口則可用于連接多個網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，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(jìn)行整體的系統(tǒng)功能規(guī)劃。

　　2、具有高擴(kuò)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、更高的視頻分辨率和信號質(zhì)量、以及實時視頻監(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(kuò)展性要達(dá)到最高，才能降低未來升級的成本負(fù)擔(dān)。

　　3、總所有成本(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(jī)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。

　　說到總所有成本TCO (Total cost of ownership)，維護(hù)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(jìn)行維護(hù)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(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)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(jī)系統(tǒng)必須要能承受嚴(yán)苛的使用環(huán)境，例如高溫、沖擊、振動，還要能具備浪涌保護(hù)措施，才能降低因額外因素產(chǎn)生的維護(hù)成本。

　　創(chuàng)新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是一套讓配有高速視頻同步轉(zhuǎn)碼文件(Intel? Quick Sync Video)多媒體單元的Intel? CPU性能達(dá)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(fù)載大幅減少，從而可以專注于邏輯運(yùn)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(jìn)。

　　Intel? Internet of Things Solutions某聯(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(dá)到加乘的效果，該技術(shù)被稱為MSDK+技術(shù)，意即為Intel? MSDK加值的創(chuàng)新技術(shù)。

　　MSDK+是基于Intel? MSDK CPU卸載技術(shù)，再加上該會員自身獨(dú)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視頻信號和聲音信號分流，讓Intel? MSDK引擎專注于視頻串流的處理，采集與應(yīng)用目的有關(guān)的視頻信息，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。

　　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?fù)擔(dān)，提升影音串流的速度。

　　嵌入式系統(tǒng)搭載MSDK+技術(shù)可降低CPU負(fù)載，增強(qiáng)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(dá)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(jìn)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。

　　運(yùn)用到視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，這些釋放出來的CPU資源可以用來處理視頻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(jī)只能支持2臺IP攝像機(jī)，而且絕大多數(shù)CPU資源都用于處理這2個鏡頭傳送過來的視頻數(shù)據(jù);而如今，支持MSDK+的一臺x86嵌入式系統(tǒng)可以連接超過12臺IP攝像機(jī)(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(jī)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

　　MXE-5400嵌入式系統(tǒng)是第一個實現(xiàn)MSDK+技術(shù)的產(chǎn)品，也是工業(yè)計算機(jī)界第一個搭載第四代Intel? CoreTM i7中央處理器的無風(fēng)扇嵌入式計算機(jī)，適合于進(jìn)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%。

　　上述產(chǎn)品在機(jī)構(gòu)設(shè)計上特別著重工業(yè)計算機(jī)的堅固耐用和可靠性，采用被動式散熱的無風(fēng)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(hù)處理，沖擊耐受度達(dá)100G，防振動能力則達(dá)5G， 并且可在-20oC至+60oC的寬溫范圍下工作。

　　在遠(yuǎn)程能力的實現(xiàn)上， 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) ，搭配嵌入式智能管理軟件平臺，即便是在遠(yuǎn)程系統(tǒng)宕機(jī)情況下，系統(tǒng)管理或維修人員都還可以通過遠(yuǎn)程模式來管理、監(jiān)控和修復(fù)計算機(jī)。

　　綜合以上所述，以MXE-5400部署在戶外環(huán)境中高度視頻應(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(jìn)行遠(yuǎn)程管理和維護(hù)，且價格結(jié)構(gòu)相當(dāng)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(yù)算。

　　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。