近些年由于恐怖襲擊事件頻傳，進(jìn)而引發(fā)對安全監控系統的高度需求，利用新科技防范未然成為趨勢，全球視頻監控設備市場(chǎng)成長(cháng)快速，根據市場(chǎng)研究機構IHS的調查與預測，全球視頻監控設備市場(chǎng)總值在過(guò)去十年，幾乎每年都呈兩位數成長(cháng)，且預測今年(2014年)將持續成長(cháng)12%以上，從2013年的141億美元增加到159 億美元。

    而趨動(dòng)市場(chǎng)快速成長(cháng)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。另一家研究機構MarketsandMarkets 在它的《全球市場(chǎng)預測與分析（2012—2017年）》中指出，未來(lái)三到五年，與智能影像分析相關(guān)的產(chǎn)品，將是視頻監控市場(chǎng)中成長(cháng)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(cháng)率（CAGR）高達30.4%。

    智能型數字安全與監控（DSS）的未來(lái)趨勢

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

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

    智能型數字安全與監控系統將攝影機、控制器等前端設備全部串連于一個(gè)與數據庫連接的網(wǎng)絡(luò )平臺，實(shí)時(shí)捕捉、處理、分析影像數據并傳送到控制中心。由于前端的控制器必須實(shí)時(shí)進(jìn)行多項分析與統計工作，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，現今視頻監控的用戶(hù)也要求更高的影像輸出質(zhì)量， 高清(HD)畫(huà)質(zhì)已不符需求，1080p的全高清(Full HD)高畫(huà)質(zhì)影像成為標準規格，且為了進(jìn)行實(shí)時(shí)影像分析的演算，未壓縮的高畫(huà)質(zhì)的傳輸與處理，同時(shí)也代表需要更強大的計算能力支持。

    要做到實(shí)時(shí)分析，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)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(jìn)行遠程設備的監控，使系統管理員得以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行基本的系統診斷和故障排除，避免系統宕機，同時(shí)可減少現場(chǎng)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場(chǎng)控制器先就錄像設備取得的影像數據進(jìn)行處理和分析，并實(shí)時(shí)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(shí)就各地傳來(lái)的資料作進(jìn)一步的歷史、區域或統計分析，提供決策所需的寶貴信息或更多應用。

    由于許多數字安全與監控系統前端設備是布置于戶(hù)外或半戶(hù)外環(huán)境中，且必需全年無(wú)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需要更堅固的設計以滿(mǎn)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(dòng)、支持寬溫工作、防浪涌保護措施等都是選購時(shí)必需考慮的重點(diǎn)。

    傳統ARM和X86架構的限制

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

    多年來(lái)，這類(lèi)大型視頻監控系統前端布置大多采用ARM架構的控制器，因為ARM系統與Intel® x86系統相較之下，具有CPU架構精簡(jiǎn)、低耗電、低價(jià)位等特色。

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

    雖然近年來(lái)基于A(yíng)RM架構的解決方案在計算能力和影像表現上大有進(jìn)步，但要進(jìn)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、操作系統及軟件之間兼容性較差，使得系統設計的彈性較低，當操作系統升級時(shí)，因為新舊版本不兼容，往往所有應用程序都要重寫(xiě)，對系統整合商而言相當不方便，也衍生出新的成本。

    相比之下，x86系統在計算能力、I/O端口數量、及多任務(wù)處理能力上都勝出許多，同時(shí)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(lái)未能抵過(guò)價(jià)格因素，而在大型視頻監控系統前端構建的選擇上未獲青睞。但Intel® 媒體軟件開(kāi)發(fā)工具包(MSDK)的出現已開(kāi)始扭轉乾坤，本文稍后將會(huì )論述。

    選購最佳的智能型數字安全與監控系統的秘訣

    每一個(gè)安全監控系統都是大手筆的投資，當市場(chǎng)正歷經(jīng)典范轉移時(shí)，系統構建和選購的決策者就必須考慮：是否今日所選系統可符合明日需求？是否可容易升級或擴展？以及，未來(lái)升級要花多少錢(qián)？

    為符合新一代智能型數字安全與監控系統的需求，當選購前端系統時(shí)建議要考慮下列幾個(gè)重要因素：

    系統提供最大的規劃彈性

    CPU資源有限、只能進(jìn)行單一目的計算的系統雖然比較便宜，將無(wú)法應付新一代智能型數字安全與監控系統需要的多任務(wù)實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(wú)線(xiàn)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(gè)網(wǎng)絡(luò )攝影機，選購系統時(shí)必須注意系統的I/O端口是否具備足夠的彈性來(lái)進(jìn)行整體的系統功能規劃。

    具有高擴展性、容易升級

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

    總體擁有成本 (TCO)才是關(guān)鍵

    數字安全與監控系統集成商在選擇計算機系統時(shí)，必須考慮不同操作系統版本和應用程序語(yǔ)言之間的兼容性問(wèn)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，將可降低系統發(fā)展的成本。

    說(shuō)到總體擁有成本 (TCO)，維護管理的隱藏性支出經(jīng)常被忽略。以數字安全與監控系統而言，架設在各地的嵌入式設備數量動(dòng)輒上百，如果要經(jīng)常出動(dòng)人力到現場(chǎng)進(jìn)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(guò)自動(dòng)化的遠程監控、遠程診斷、甚或在線(xiàn)故障排除，減少工程師親臨現場(chǎng)，降低相關(guān)的人力物力成本。

    此外，可靠的計算機系統必須要能承受?chē)揽恋氖褂铆h(huán)境，例如高溫、沖擊、振動(dòng)，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(lái)的改變

    Intel® x86系統以高計算能力、豐富I/O和軟件資源著(zhù)稱(chēng)，如果價(jià)格不是個(gè)問(wèn)題，x86架構是構建新一代智能型數字安全與監控系統的首選。而Intel® MSDK (Media SDK)科技的出現，已大幅提升x86系統的價(jià)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(shù)。工作方式是通過(guò)趨動(dòng)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(zhuān)注于邏輯運算的處理而支持更多任務(wù)，比如數據分析和接口設備的控制，使得整體計算表現大為改進(jìn)。

    凌華科技身為Intel®Internet of Things Solutions聯(lián)盟高級會(huì )員，不只充分發(fā)揮MSDK帶來(lái)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(chēng)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(zhuān)注于影像串流的處理，采集與應用目的有關(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 )傳輸的負擔，提升影音串流的速度。

    嵌入式系統搭載凌華科技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(guò)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(shí)轉第三支影片處理時(shí)間就會(huì )超過(guò)10秒，將造成畫(huà)面停滯。表3則是通過(guò)GPU進(jìn)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(guò)12串影音信息流，CPU使用量卻僅11%，CPU卸載量超過(guò)8成，轉碼速度增加2.5倍。

 

表2：通過(guò)CPU將1080p影片轉檔成480p

表3:通過(guò)GPU將1080p影片轉檔成480p

    運用到視頻監控系統時(shí)，這些釋放出來(lái)的CPU資源可以用來(lái)處理影像分析或支持更多視頻。

    換句話(huà)說(shuō)，過(guò)去每一臺x86系統的計算機只能支持2臺IP攝影機，而且絕大多數CPU資源都用于處理這2個(gè)鏡頭傳送過(guò)來(lái)的影像數據；而如今，支持凌華科技MSDK+的一臺x86嵌入式系統可以連接超過(guò)12臺IP攝影機（仍需視網(wǎng)絡(luò )帶寬而定），而且每個(gè)視頻串流速度還更快。

    通過(guò)凌華科技MSDK+技術(shù)，基于x86架構的監控系統圖形處理能力大增，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構建所需要的計算機數量和整體構建成本，相比傳統的x86系統，價(jià)格競爭力大增。

    選擇最佳解決方案

    凌華科技MXE-5400嵌入式系統是凌華科技第一個(gè)實(shí)現MSDK+技術(shù)的產(chǎn)品，專(zhuān)為新一代智能型數字安全與監控系統設計、使其效益達到最大且價(jià)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(gè)搭載第四代Intel® CoreTM i7中央處理器的無(wú)風(fēng)扇嵌入式計算機，同時(shí)具備凌華科技MSDK+技術(shù)的支持，相當適合于進(jìn)行戶(hù)外或半戶(hù)外智能型數字安全與監控系統的前端構建，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(shù)，使得MXE-5400在視頻轉碼速度上比未采用MSDK+時(shí)大幅提升250%。

    凌華科技MXE-5400在機構設計上特別著(zhù)重工業(yè)計算機的堅固耐用和可靠性，采用被動(dòng)式散熱的無(wú)風(fēng)扇設計、無(wú)線(xiàn)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(dòng)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(shí)現上，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(dòng)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，即便是在遠程系統宕機情況下，系統管理或維修人員都還可以通過(guò)遠程模式來(lái)管理、監控和修復計算機。

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

    結論

    面對視頻監控市場(chǎng)對于智能化功能的需求，系統開(kāi)發(fā)者和集成商必須判斷，如何設計出在性能與價(jià)格之間取得平衡的系統，既滿(mǎn)足客戶(hù)需求，又能符合客戶(hù)預算。

    凌華科技MSDK+技術(shù)可有效降低構建基于x86架構的數字監控系統的總成本，通過(guò)類(lèi)似MXE-5400這樣的產(chǎn)品，已將x86系統推到一個(gè)新的階段，可以在系統前端設備的構建上與ARM系統一決高下。