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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)控設備市場成長快速，根據(jù)市場研究機構IHS的調查與預測，全球視頻監(jiān)控設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讓系統(tǒng)執(zhí)行智能型加值應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、控制器等前端設備全部串連于一個與數(shù)據(jù)庫連接的網(wǎng)絡平臺，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量， 高清(HD)畫質已不符需求，1080p的全高清(Full HD)高畫質影像成為標準規(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器進行遠程設備的監(jiān)控，使系統(tǒng)管理員得以通過網(wǎng)絡進行基本的系統(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。

    而在應用層面，遠程管理乃是指由前端現(xiàn)場控制器先就錄像設備取得的影像數(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，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用。

    由于許多數(shù)字安全與監(jiān)控系統(tǒng)前端設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，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)及其他接口設備數(shù)量相當龐大，因此在選購時價格常是關鍵考慮。

    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，構建成本也隨之大幅增加。

    雖然近年來基于ARM架構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)典范轉移時，系統(tǒng)構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，可達到多任務且實時化處理的目的。

    此外，設備之間的相互連結不可或缺。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可與后臺服務器聯(lián)機，足夠的GbE端口則可用于連接多個網(wǎng)絡攝影機，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、內存、和網(wǎng)絡持有成本的降價，加上新科技使單一系統(tǒng)能夠支持的視頻頻道和信號質量大增，使得高畫質的監(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，架設在各地的嵌入式設備數(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架構是構建新一代智能型數(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碼文件(Intel® Quick Sync Video)多媒體單元的Intel® CPU性能達到最快的技術。工作方式是通過趨動程序將視頻轉碼的工作（譯碼、處理、重新編碼）從CPU移轉到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，比如數(shù)據(jù)分析和接口設備的控制，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，讓MSDK的效益達到加乘的效果，我們稱之為MSDK+技術，意即凌華科技為Intel® MSDK加值的創(chuàng)新技術。

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

    多路分解器與轉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，采集與應用目的有關的影像信息，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技術則是在影音串流中去除文件頭信息，降低網(wǎng)絡傳輸?shù)呢摀?，提升影音串流的速度?br />
    嵌入式系統(tǒng)搭載凌華科技MSDK+技術可降低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進行轉檔，同樣將10秒鐘的1080p影片轉檔成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，轉碼速度增加2.5倍。

 

表2：通過CPU將1080p影片轉檔成480p

表3:通過GPU將1080p影片轉檔成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，基于x86架構的監(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)構建所需要的計算機數(shù)量和整體構建成本，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)的前端構建，特別是道路與交通方面的應用。

    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，使得MXE-5400在視頻轉碼速度上比未采用MSDK+時大幅提升250%。

    凌華科技MXE-5400在機構設計上特別著重工業(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量，易于進行遠程管理和維護，且價格結構相當具競爭力。

    結論

    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+技術可有效降低構建基于x86架構的數(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)前端設備的構建上與ARM系統(tǒng)一決高下。