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六硬盘录像机培训知识
六、硬盘录像机培训知识----DVR的基本分类
DVR的基本分类
DVR在发展初期由于百家争鸣、种类繁多，让业内相关人士颇有「眼花撩乱」之感，在经过一段时间的变化后，各种型态的分类也大致成形。
根据台湾工业技术研究院光电工业研究所《光电产业发展剖析》报告中，大致将所有的DVR分成三个类别：
一．数字STB类型
STB指的是Set-topBox（一般译成：
数字卫星接收器、机顶盒、电视上网机、随选视讯盒等，由于译名分歧，故在此以STB统称之）。
数字STB类型的DVR在性质上属于功能整合性的讯号接收平台，以提供数字录像功能与接收数字广播及互动应用的讯号为主，可选择接收数字无线地面传播（DigitalTerrestrial）、数字有线电视传播（DigitalCable）、数字卫星传播（DigitalSatellite）等不同种类的传播讯号。
二．PC-based类型
PC-based类型的DVR其应用平台为一般的PC、手提电脑等。
在PC内装置一片或多片影像撷取卡，利用软件进行影像压缩并执行影像编辑功能，系统较不稳定。
三．单机（Standalone）类型
单机型的DVR乃重新利用CPU及RAM来开发设计，采用专属的软件程序，研发成本较高。
采用硬件压缩，品质稳定，不会有死机的问题产生，且在影像储存速度、分辨率及影像画质上都有较大的改善。
这类型的产品只单纯提供数字录放影功能，而不附加其它如广播讯号接收、上网际网络等功能。
由于应用在安全监视领域的产品多属于上述的第2类及第3类，因此本文将仅就这两个类型做探讨。
PC-based类型与单机类型系统孰优孰劣的争议，到目前为止仍无法下定论。
目前虽以PC-based的DVR占市场多数，但据观察，两种类型的产品将各自产生市场区隔。
1995年即投入DVR领域发展的日本Ikegami公司，其海外部经理YasuhikoSaito就指出：
「DVR市场将朝向两个不同方向发展，一方面，由于RTOS（RealtimeOperationSystem，实时操作系统）在运作时的可靠性，预料会有很大的发展；但另一方面，对强调可联网工作的DVR产品，Windows操作系统则因为操作简单而将成为另一种主流」。
DVR的技术目前仍不断在发展中，而其中的关键技术在于操作系统及影像压缩技术。
一．操作系统
1.以Windows为操作接口
对于以PC为主要架构的DVR来说，Windows平台以其使用简单、应用普遍等特点而名列各种操作系统名单的榜首。
韩国3R集团总裁Sung-IkChang表示：
「目前大多数DVR及其相关产品的厂商都采用基于Windows的操作系统；尤其在美国这样的大市场，用户为了日后维护方便，多倾向于使用基于Windows的DVR产品」。
韩国DigitalLogic公司海外市场部经理JonathanKim也说：
「我们认为Windows操作系统是最适合DVR系列产品的。
因为Windows是目前较通用的操作系统，因此具备较高的支持性，不论任何地方Windows都可以支持大部分相关产品」。
此外，Windows在软件升级方面，也强于其它操作系统。
由于近年来IT产业与安防产业密切相关，因此当数字技术在IT产业日进万里的同时，相关技术发展势必影响安全产业。
Windows之所以会被众多厂商所爱用，乃是因为它具有强大的可升级性。
厂商认为，由于DVR系统不可能长期停留在固定水平，因此可升级性势必成为系统发展的关键点。
如果考量汰旧成本，一旦用户对于既有系统产生更高的要求或者原有的系统暴露出一些缺陷，大部分的用户不太可能去买一套全新的系统来替换，如此一来，产品的升级就成为首要的解决方案。
尽管供货商认为，系统的稳定性取决于用户的实际操作方式，然而，Windows操作系统本身的不稳定性，仍令使用者相当质疑。
有厂商就表示，如果只单纯使用监控系统，Windows98系统相当稳定；但如果在Windows平台上同时运行别的程序，系统不稳定、甚至死机就无可避免。
2.以Linux为操作接口
IT业界中Windows和Linux操作平台的激烈竞争也延烧到安防产业。
Linux是一种可多人使用的作业环境，可让多位使用者在同一时间内同时使用计算机主机的资源。
Linux提供完整的多人（Multiuser）、多任务（Multitasking）及多行程（Multiprocessing）环境，可由网络上下载使用。
由于其原始程序代码（SourceCode）是公开的，因此可以任意开发、修改，故Linux的使用者并不须烦恼缺乏需要的应用程序，加速了研发的速度，且系统本身以及大部分的应用程序是免费的，让开发者省下大笔的研发费用。
此外，对硬件需求较低的Linux，可令使用者节省更多的硬件成本投入，整体产品成本随之降低。
随着网际网络的盛行，全球使用Linux的人愈来愈多，也吸引了无数的开发人员投入改良核心、发展应用软件以及硬件周边驱动程序的行列，使Linux功能和完整性日益扩大，成为各方注目焦点。
此外，Linux是以网络环境为基础的操作系统，具有完整的网络功能，使用者可以在Linux下以单机连上Internet，也可架设局域网络（LAN）；还可以以Linux架设各种Server，提供在Internet以及Intranet的邮件、FTP、Web...各种服务。
在这样的趋势之下，Linux成为DVR制造商跃跃欲试的操作系统。
有些供货商甚至表示Linux比Windows更适合应用在DVR上。
韩国EasternInfo-Com公司海外市场部协理HyoksangKwon即表示：
「由于Windows较不稳定，且价格颇高，相形之下，Linux看起来是最有发展潜力的主流操作系统」。
实际上，现在就下「Linux作为DVR的操作系统会优于Windows」这样的结论仍嫌太早。
据其它制造商反应，Linux在兼容性方面仍存在着一些问题，如打印机支持、Internet联接等方面，都不如Windows。
此外，对于已习惯使用Windows应用程序的使用者而言，刚开始会不适应Linux的作业方式；而针对Linux可读取Windows的档案，但目前Linux仍有无法让Windows系统读取档案的缺点，加上Linux为后来崛起之操作系统，故在目前维护人员并非十分充足的情形下，许多使用厂商在选择使用Linux系统时也会有一定的心理障碍。
3.以RTOS为操作接口
对于单机型或非PC-based的DVR来说，RTOS（RealTimeOperationSystem）是最佳的操作系统，目前市面上这种类型的供货商以韩国和日本为主。
许多韩国厂商如3R、KoreaComputerTechnologies、Kodicom、Artinix等认为，单机型DVR具有高经济效益、稳定性高及与既有的安防控制器有高兼容性等特点，因此在前一阵子都陆续推出了单机型的DVR。
对于日本厂商而言，会致力于发展单机型DVR主要是基于对图像清晰度的考量，目前，大多数PC-basedDVR的图像品质都不如单机型的DVR。
然而，单机型DVR目前面临的最大挑战在于联网功能。
在联网工作普及的今天，已有越来越多的用户使用网络，韩国DigitalLogic公司的JonathanKim即表示：
「当我们谈论单机型DVR时，经常遗漏掉网络化的远程控制部分。
但DVR系统如果不能和网络衔接，坦白说，那就不能称为DVR系统」。
部份西方的制造商也有相同的观点，例如美国、德国、英国以及其它北欧国家，已经将网络功能视为是数字CCTV产品的关键。
英国DedicatedMicros执行总经理MikeFawcett举例说明：
「英国的化工、制药厂采用了具备网络功能的DVR设备，除了节省大量人力的开销外，更可以在任何地方监看工作人员和生产线状况，因此节省不少成本」。
可联网的特性让用户可以透过LAN/WAN、Internet等网络进行远程监看。
这个特性已被预测成为将来CCTV市场的主流。
为了让产品具备联网功能，单机型DVR制造商陷入「价格vs.功能」的两难局面。
韩国KoreaComputerTechnology公司总经理Y.H.Min指出：
「为了让DVR具备联网功能，我们必须在单机型DVR中添加某些芯片。
为此，我们必须增加投资金额及成本，在价格竞争日益剧烈的情况下，成本的增加对我们相当不利」。
二．压缩技术
现阶段DVR所采用的压缩技术以JPEG、MPEG1、MPEG2为主。
严格说起来，这些压缩技术都未必能完全符合长时间录像的需求。
1.JPEG
JPEG的压缩倍数为20~80倍，适合静态画面的压缩，分辨率没有选择的余地。
以往的JPEG压缩技术是直接处理整个画面，所以要等到整个压缩档案传输完成才开始进行解压缩成影像画面，而这样的方式造成传输一个高解析画面时须耗时数十秒甚至数分钟。
而新一代的JPEG是采取渐层式技术，先传输低解析的图档，然后再补送细部之资料，使画面品质改善。
这种方式所需的时间虽然与原先的方式一样，但由于可以先看到画面，所以使用者会觉得这种方式较好。
2.MPEG1及MPEG2
而MPEG1、MPEG2在影像移动不大的情况下其压缩倍数约为100倍（一般VCD、DVD约为35倍），若从VCD、DVD的规格来看，MPEG1的分辨率为320×240（或以下），MPEG2则通常为720×480。
MPEG1、MPEG2是传送一张张不同动作的局部画面。
3.MPEG4
至于压缩倍数为450倍（静态图像可达800倍），分辨率输入可从320×240到1280×1024的MPEG4，则是专为移动通信设备（例如移动电话）在英特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。
MPEG4和MPEG以往的版本相比，最大不同之处在于MPEG4使用「图层」（layer）方式，能够智能化选择影像的不同之处，在压缩下个别编辑画面，使图文件容量大幅缩减，而加速音/视频的传输。
有人认为MPEG4的出现，对于DVR厂商而言无疑是一大福音，然而也有厂商认为，MPEG4规格虽已定出，但实际应用于DVR的技术上却尚未成熟，现阶段无论以软、硬件来实现都有待突破（详情《技术篇─MPEG4压缩技术于DVR的应用》一文）。
对于哪种压缩方式较适用于DVR产品的看法，厂商的意见相当分歧。
韩国3R公司的Sung-IKChang具体指出：
「大体来说，压缩技术采用两种方法，一种是intraframe，另一种是Interframe。
Interframe可区分每幅影像的差异，并只传送影像不同的部分，H.263和MPEG是这种格式的代表。
而Intraframe方式则把一个动画分解成若干个固定的画面一幅一幅的传输，以Wavelet和MotionJPEG为此方式的代表。
从传输效率考量，Interframe在性能上要远远优于Intraframe；而且，Interframe技术在画面变动较小情况下，能提供相当不错的画质」。
然而，安全产品的用户必须考虑到图象画质的问题，在这一点上MPEG较Wavelet和JPEG要逊色。
DigitalLogic公司的JonathanKim就表示：
「我们承认MPEG4在视频压缩方面比较优秀，但MPEG系列皆存在着图象干扰和画面扭曲失真的情况。
如果用户想购买存储量大的DVR，他可以考虑MPEG压缩格式；但如果用户希望能有良好的画质，则应该考虑其它的压缩方式；至于那种方式好，则取决于客户需求」。
EasternInfo-com公司的Hyoksang认为：
「图象清晰度，和图象的压缩率、CPU以及其它相关硬件的负载是成反比的，由于MPEG4具有极高的压缩率，因此导致图象的不清晰，要达到安防产业对于图象要求的标准，还有很大的改进空间」。
DM公司的执行总裁MikeFawcett进一步指出：
「对于静止的画面，不论用JPEG方式压缩还是MPEG方式压缩，传输的速度都是一样的。
然而，如果物体是呈现运动状态，则MPEG格式不会立即反应传输，这是因为MPEG格式传输的速度较慢，或者监控中的场景容易出现干扰」。
他认为，JPEG压缩技术不论在图象画质还是在传输速度上，都更加适合安防产业。
他说：
「我认为JPEG的品质较好，较具有竞争力，也较安全」。
随着DVR技术的不断发展、存储容量逐步扩大，用户会对画质的要求必然越来越高。
英国Visionfactory董事长DavidBeanland表示：
「尽管JPEG和Wavelet格式的图象需要占用较大的存储空间，但这种压缩技术在DVR产业仍然是主流。
毫无疑问地，DVR的存储容量会逐步扩展，存储容量达200GB以上的DVR最慢会在2、3年后出现于市面上。
一旦容量问题得到解决，使用者便会将焦点放在图象的画质，而MPEG压缩技术方式将会被淘汰」。
Beanland也同时质疑MPEG压缩技术录制的图象是否能作为可靠的法庭证据，目前在欧美市场还值得商榷。
现任职于飞利浦公司，具有14年经验的AlanEverid则认为对于DVR产品而言，Wavelet是最好的压缩方式。
主要原因在于Wavelet移除了图象的高频成分（highfrequencycomponents），仅保留单帧图象信号。
这个特点，特别适用于画面变更频繁的场合，例如多画面分时显示。
不过，Wavelet虽然符合安防产业的图象要求，但在考量联网与否的因素下，读者需注意Wavelet并非现行的IT网络所普遍支持的格式，所以在联网的使用上会有所限制。
六、硬盘录像机培训知识----DVR设备
目前市场上出现的DVR品牌及种类可说是五花八门、琳琅满目，标榜录像速度快、储存容量大、压缩比大、图像清晰度高的产品比比皆是，面对令人眼花撩乱的功能，我们应该如何辨其优劣、如何选择适合自己的产品呢？
要区分数字录像机（DVR）的优劣，可以从录像速率、储存容量、画面清晰度、操作使用方式等重要性能来做判断。
但在这几点的比较上，市场上却存在许多误解。
很多用户一味地追求速率快、容量大、清晰度高，却不知实际上这三项指标是互相制约的，不可能要求三种都达到最好；而操作使用是否简便，也常被大多数工程公司的设备选用人员忽略，直到安装过程中才发现，徒然浪费了许多时间。
区分DVR优劣的指标
1.录像速度
对录像速率而言，其实所有的DVR在实时状态下都是30画面/秒或60图场/秒（NTSC格式），凡是超过此指标的广告宣传都是不切实际的。
如果同时记录16路图像，每路的速率只有每秒30/16张或每秒60/16图场，多路录像时，某些DVR采用先进的影像位移检测的方式大幅度提高录像速率，活动图像的记录速度实际上几乎达到实时，比没有影像位移检测功能的录像机快出许多倍。
但要注意影像位移检测录像是指全画面压缩记录有影像位移的摄影机全画面，而不是只压缩记录每路摄影机图像中有影像位移活动的部分，后者虽也可以提升录像速率，但在欧美的法律中，这种图像将不能作为呈堂证供。
2.储存容量及备份
录像容量也是越大越好，但最重要的是要有接口连接外部数字储存设备，进行图象数据的备份，只有经常进行备份，才能保证有价值的图象能够被安全地保存下来，并方便进行传输。
把几个月的图像都存在机器内置硬盘上是很不明智的，一旦机器损毁，所有资料都将完全丢失。
3.图像清晰度
图像清晰度的高低直接反映了DVR的品质，但是从技术原理上来说，清晰度越高，占用的储存容量就越大，所以让用户根据实际情况去调节清晰度的高低，才是最好的设计，这一点几乎各厂牌的产品都已经做到了。
4.操作简便与否
操作使用是否简便最终决定产品在实际应用中的适应性，越来越多的用户希望自己使用的设备最好按一个键就能完成所有功能，很多厂家忽略了用户使用电器设备的整体质素，把产品设计得功能繁多，操作过于复杂，结果难以得到推广。
为了改善这个缺失，现今很多厂家在不断地改进自己的产品，例如采用人性化的键盘，简化日常的操作使用，或者增加计算机网络接口功能，及顺应网络发展潮流等，以扩大在国际市场的占有率。
选择最适合您的DVR
用户在选用DVR的时候，应该避免陷入上述的一些误解，而忽略了产品真正的优缺点；且应根据自己工程实际应用的需要选择最适合的产品，不盲目追求各种高技术指标，毕竟不是功能愈多、技术性便愈高，就都适合每一使用者。
以下提出三个选择观点，供各位工程商和最终使用者做参考。
1.性能满足项目要求
选择DVR时，首先应确定设备要用在哪里？
是保安监控项目（如楼宇、机场、博物馆等），还是对录像速度要求较高的银行柜员项目？
用于保安监控项目的产品，其特点是功能齐全、具有良好的网络传输功能、录像速度较慢，但透过与传感器、移动侦测的联动，也能使录像资源分配到最需要的地方。
而用于银行柜员监控项目中的产品，其特点是录像速度高，每路均可达到20帧以上，要具备实时录像、多路视音频及音像同步的功能，但因在图像处理的工作量非常大，故其网络等其它功能相对较弱。
在不同类型的监控项目中应使用不同类型的DVR，以免造成成本的浪费及运行效果不彰。
举例来说，在银行柜员项目中若不当规划了适用于保安监控项目的设备，其录像速度将无法满足用户的需求。
而由于银行柜员项目对计算机的配置和硬盘容量要求较高，因此成本也相对提升。
换个方式说，如果在规划保安监控项目时采用适用于银行柜员项目的产品，则成本上会有所浪费，且保安监控项目往往有传输和分控的要求，而这正是银行柜员项目系统的弱项。
同时，有必要提醒大家的是，DVR是「一机多能」的设备，而不是「一机全能」的设备。
常会有用户希望一台设备能解决全部的问题，但事实上，目前计算机软硬件技术水平基本上仍无法完全满足用户的要求。
因为计算机的总线传输速度、CPU处理速度和硬盘的刻录速度是有限制的，除非使用超级计算机，否则无法同时传输、处理和刻录那么多的资料，然而如此一来，所花费的价格相当高，用户是无法接受的。
2.经过稳定性验证
若DVR的稳定性不够，在重要时刻未能录下影像，将会导致许多严重的问题。
而DVR的稳定主要可从硬件结构及软件程序两方面来考量。
鉴于目前市面上DVR的种类以PC-based为多，因此以下仅就PC-based的机种举例说明：
1.硬件结构：
DVR均为多路输入，硬件可采用多卡或单卡方式。
有时为了提高产品性能，如增加录像速度，会采用多卡方式，但如此一来很容易造成硬件间的冲突，像前述的银行柜员项目设备就常会有这样的问题。
一般来说，使用的采集卡越少越好，因单卡方式集成度高，稳定性也优于多卡方式。
此外，设备的散热问题也是需要考量的因素。
2.软件程序：
软件程序编写得好坏必须透过长时间的运行和操作来验证才能得知，尤其应特别注意硬盘的循环使用是否稳定的问题。
DVR的关键优点之一是无须不断更换存储介质，它会不断刷新硬盘，将过期资料清除，而将最新资料保存下来，然而，有些DVR在进行这项处理时却常发生问题，而这往往是工程商和用户最容易忽略的。
因此，选择已广泛投入使用、且用户反映良好的产品可能是最简捷的办法。
3.追加硬盘的可行性及追加成本
一般来说，DVR的自带硬盘其容量是不敷使用的。
例如，用于银行柜员监控的DVR要求要保存30天的图象，录像长度至少200小时，如果使用八路实时DVR，即使将每帧图象数据量压缩至2K，需要的硬盘容量也至少为300GB，而且将图象数据量压缩至2K，图象质量是否可接受还很难说。
因此是否能追加硬盘以扩大储存容量，就成了很重要的问题。
此外，由于硬盘成本目前仍高，因此后续须追加的成本是否能堪负荷也须一并考量进去。
结论
综上所述，工程公司和用户在选择DVR时，要充分考虑设备性能是否正好满足需要，不能强求所有的功能都很强大；对设备的稳定性要进行多方面考察，避免在使用时出现问题；且为保证图象保存时间达到要求，应事先考虑追加硬盘的可行性和方便性，以及追加成本；最后，要知道计算机软硬件技术发展水平对硬盘录象机性能的限制，才能清楚且正确地判断产品的功能是否被夸大，此外基于「眼见为实」的道理，建议买主要多看产品在图象、传输上的表现，才能在众多产品中选择出最适合自己的产品。
谬误看法1：
Windows*作系统不稳定，影响硬盘录像机的稳定性
系统的稳定性取决于两方面：
硬件和软件，软件有*作系统和录像软件两部分，不管是Windows98，WindowsNT，Windows2000，还是WindowsXP，都是全世界通用的非常优秀的软件，而作为硬盘录像机仅仅使用了*作系统的很小部分功能，没有理由怀疑任何一种*作系统的稳定性。
可是在使用过程中出现工作不稳定、死机等问题是什么原因引起的？
可以说百分之百是硬件配置不合理或录像软件（应用软件）编程不规范而导致死机。
谬误看法2：
一机多卡导致硬件冲突，影响系统稳定性。
此问题往往是使用技术不成熟的视频压缩卡或盗版卡引起的，另一个原因就是硬件系统设置有问题。
一机多卡是广泛应用工业标准，毫无理由怀疑其稳定性。
谬误看法3：
硬盘录像机总会“死机”
新一代数字硬盘录像机一般都有软件或硬件看门狗保护系统，当发生硬件故障时，它会发出报警提示；当发生软件故障时，它会自动重启、自动恢复。
所以，在无人执守的监控室一样可以放心使用。
谬误看法4：
嵌入式硬盘录像机不会“死机”
虽然嵌入式硬盘录像机脱离PC机的软件环境，表面上看彻底解决了死机问题，但是，如果硬盘发生故障时，它照死不误。
事实上硬盘故障是硬盘录像机的主要故障之一。
谬误看法5：
PC式硬盘录像机已经落后，嵌入式硬盘录像机才是发展方向
PC式硬盘录像机永远与IT业同步发展，在网络传输，画面质量，视频处理速度等方面远远优于嵌入式系统，另外在*作使用上直观、灵活、快速等特点也是嵌入式系统无法比拟的，但是它的最大弱点是容易遭到人为的恶意破坏，而这点恰恰是嵌入式系统的优势所在。
所以目前这两种类型的硬盘录像机各有所长，会有一段共存时期。
谬误看法6：
嵌入式的all-in-one单板集成系统就不是PC系统了！
all-in-one多媒体电脑主板，不过是高度集成的多媒体单板电脑。
为何会成了PC构架以外的产品？
图像质量
图像质量是评价数字录像机产品质量的核心问题。
模拟的视频图像信号输入到DVR变成数字信号后，经压缩、存储、再经解压缩，其转换的优劣及转换的速度，可以从图像的清晰度、灰度、色彩还原、实时性能等多个方面加以评价，其中清晰度是评价图像质量的最重要的指标。
DVR0清晰度可以分成为显示清晰度、录像清晰度和回放清晰度，一般显示清晰度>录像清晰度>回放清晰度，回放清晰度能表达DVR的录像和回放的总效果，清晰度评价的度量标准主要为两个方面：
1.图像的分辨率
图像的分辨率是指一幅图像能分解成多少个像素所组成，国际标准是按其水平和垂直的像素点的乘积来表征的。
最常见的图像格式有176*144（QCIF）、352*/288（CIF）、704*576（FCIF）三种。
2.画质
对于同样的图像分辨率，由于应用的压缩方式和/或压缩数据速率的大小的不同，造成图像的大面积对比度和小面积对比度的不同，这样人们肉眼所能观察到的图像效果也有所不同，这就是我们所说的图像的画质。
影响DVR回放清晰度的因素有：
①视频A/D转换器的时钟（CP）速度和带宽；
②RAM的存取速度；
③图像的压缩方式；
④硬盘存取速度。
其中图像的压缩方式的选取是十分重要的，另外，硬盘是一种机电设备，它的存取速度也可能是个瓶颈。
压缩方式
压缩方式是DVR的核心技术，压缩方式很大
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