[转帖]全面透视DVR

极度冰点

目前的安防领域内，硬盘录像机(DVR)是个炙手可热的明星产品，然而一般代理商和工程商对硬盘录像机都已难以窥其全貌，更逞论多数终端用户了！
无论是何种硬盘录像机(DVR)，实际上(1)录像时都是将类比影像、声音讯号数字化和压缩，经由各种处理后储存至硬盘，(2)重播时则是由硬盘擷取数位压缩影音资料，经由解压缩后，转為类比讯号输出至监视器或电脑显示器，(3)备份时则是由硬盘擷取数位压缩影音资料，经由处理后储存至备份装置，(4)远程监看则是将上述过程中的数位压缩影音资料，经由网络传送至远程电脑，再由远程电脑之软件将资料解压缩后转為类比讯号输出至电脑显示器，(5)至於本地即时监看则仅是将类比影像数位元化，经由处理后组成分割视窗，再转為类比讯号输出至监视器或电脑显示器。
由前述几点，我们可以发现影音的压缩与解压缩、硬盘及其资料的存取几乎影响了硬盘录像机的每一项功能，以下先就这两项关键因素作一个详细的剖析，再论及其他项目。
(一) 压缩与解压缩
2 n/ C+ q% v) i7 ] f) a影音的压缩与解压缩技术可说是硬盘录像机的第一重要关键技术，因為这点决定了硬盘录像机录像、重播、备份、以及远程监看的影像质量、帧数、与资料流量等，而压缩标準、硬压或软压、与硬解或软解则又是影音压缩与解压缩技术的关键所在。
. n; f# x: |- ?) O- t目前的硬盘录像机採用的压缩标准大致上包括(M)JPEG(2000)、Wavelet、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.264等。大多数读者对这些标准的名词都耳熟能详，但对这些标准的功能差异可能就不甚了解。而这些差异对DVR的品质及性价比的影响却是巨大的。
3 y+ k& ^2 S3 j4 k) m' ^5 t& t% w就影音压缩而言，事实上用户最关心的是良好的录像质量、帧数、较低的硬盘容量需求(亦即较高的压缩比)。不过压缩标准确实影响甚巨，兹以目前较為主流的压缩标准MJPEG、MPEG-4、以及H.264说明如下：
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(1) MJPEG
MJPEG为早期的硬盘录像机主流压缩标准，然而JPEG最适合的应用是单张影像(如照片)的压缩，而非连续影像的压缩，此乃因為JPEG(与其延伸标准MJPEG)将每张影像视為独立而彼此不相关的影像，不考虑连续影像间的相似性，因此压缩比不高。
& [0 ?9 F% i/ m8 h3 \(2) MPEG-4
* M, C' ~$ ]/ V( y$ P3 JMPEG-4為目前硬盘录像机最為主流的压缩标准，然而各產品间採用的细项标准差距甚大，因此也造成用户对MPEG-4硬盘录像机之质量与压缩比的认知差距。目前市场上MPEG-4硬盘录像机採用的细项标准大致可分為下列三种：
% |* ]$ v* S, B& I8 P' [7 V& p(a) 类MJPEG：部份厂商由於技术水平不足，或為求降低成本，因此虽然採用了MPEG-4压缩硬、软件，但是仅使用MPEG-4中将每张影像视為独立而彼此不相关的影像的压缩方式，亦即I-Frame，因此其压缩比也就不高了。而这也是為什麼很多用户觉得MPEG-4和MJPEG没什麼差别的原因。
2 j! ^7 j, @, j! ~7 L9 d0 o" r(b) Simple Profile (SP)：这是多数厂商採用的MPEG-4压缩标准，此规格除了类MJPEG的压缩影像(I-Frame)之外，也包含一种利用连续影像间相似性的压缩影像(P-Frame)，一般而言，其平均压缩比大约落在类MJPEG的2倍左右。
' r7 [8 C3 l+ E: n3 \(c) 进阶SP (Advanced SP, ASP)：这大约是目前MPEG-4硬盘录像机所採用的MPEG-4最佳规格，除了前述SP的两种压缩影像之外，此规格更运用了进阶压缩影像(B-Frame)，因此其平均压缩比大约落在类MJPEG的3~4倍左右，為目前硬盘录像机中压缩比最高者。
(3) H.264
H.264即MPEG-4 Part10或进阶影像编码(Advanced Video Coding, AVC)，為硬盘录像机採用的压缩标准中较新的，不过目前市场上H.264硬盘录像机最多仅採用其中适合於视讯会议与移动式应用(如手机)的最低阶规格Baseline Profile (BP)，而非适合於广播与储存应用的High Profile (HiP)，因此若采用H.264(BP)其平均压缩比反而不如MPEG-4 ASP,而且差距甚大!

综合以上所述，我们可以瞭解MPEG-4不一定比MJPEG好，H.264也不一定比MPEG-4好，除非使用者能知道得更深入一点，而这也是為什麼很多產品都只提及其所採用之压缩标准名称，而不愿提及究竟是采用该标准里的那个具体的细项标准。
$ B; f3 e$ ] ~' I至於硬盘录像机为硬压或软压、与硬解或软解的差别则在於录像解析度、帧数、多工的效能与重播的弹性。具体而言，硬压与硬解是使用专用的压缩/解压缩特殊应用晶片(CODEC ASIC)，能够达到较高的录像解析度、帧数与较佳的多工效能，而且重播、或使用者操作各项功能时不会影响录像帧数，因此其录像与重播帧数大都可以具体标示于技术规格表；但由於透过晶片解压再输出至画面，因此就有一些显示上的限制。例如部份硬盘录像机重播时就无法即时监看摄像机影像。

1 P" ?0 N8 C" X* T' {7 s* t/ ]相对的，软压与软解则是使用主中央处理器(CPU)或讯号处理器(DSP)的大部份资源作压缩与解压缩，因此录像解析度、帧数相对较低且多工效能较差，不但重播时会严重影响录像帧数，甚至使用者操作各项功能时(如备份或寻找档案)也会影响录像帧数，因此部份使用软压与软解的硬盘录像机乾脆不将其录像与重播帧数具体标示於技术规格表；不过由於是透过主处理器作软解压，因此一般而言重播画面比较有弹性。
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有关压缩与解压缩还有几点必须特别注意的是：
(1) 上述有关压缩比的比较是以相同的录像质量為基准。事实

放手

视频压缩芯片分为专业压缩芯片（如：ASIC），也就是真正的硬压缩，另外还有一类DSP处理器芯片，从原理上说采用DSP压缩与CPU压缩是一样的。软压缩的运算器在电脑上，而DSP运算器在DVR卡上。目前国内的所称“硬压缩DVR”，大多是采用DSP构架，与真正软压缩DVR比较，仅仅是一个处理器是DSP，一个处理器是CPU而已。压缩算法与载体是一样的，原理是一样的。