當閉路電視不再「閉路」-通訊技術大舉入侵監控產業

2004-03-03
閉路電視(CCTV, Closed Circuit Television)可說是項歷史悠久且相對封閉的應用領域,由於其市場相對於IT、家電產業而言算是較小,其銷售通路也較為特別,使用者對其相關技術也不熟悉,因此可說是較不受重視的「小媳婦」,但在美國「911」恐怖攻擊事件發生之後,突然之間,大家開始把目光投向監控產業(廣義的說法還可擴大到安全器材行業),也開始有許多國際大廠投入更多心力在安防器材的發展上,數位科技與通訊技術也逐漸應用到這些器材的開發上,為監控產業帶來改朝換代的歷史性變革。
閉路電視(CCTV, Closed Circuit Television)可說是項歷史悠久且相對封閉的應用領域,由於其市場相對於IT、家電產業而言算是較小,其銷售通路也較為特別,使用者對其相關技術也不熟悉,因此可說是較不受重視的「小媳婦」,但在美國「911」恐怖攻擊事件發生之後,突然之間,大家開始把目光投向監控產業(廣義的說法還可擴大到安全器材行業),也開始有許多國際大廠投入更多心力在安防器材的發展上,數位科技與通訊技術也逐漸應用到這些器材的開發上,為監控產業帶來改朝換代的歷史性變革。  

有人說,世界越亂,安全防範(以下簡稱安防)產業的發展就越好,這似乎也是很無奈的事實,當前國際情勢仍然動盪不安,恐怖事件並沒有因為美國的大力鎮壓、掃蕩而消失,甚至越演越烈;此外,隨著經濟環境的不佳,也會影響到治安的惡化,這些都需要安防產品來協助監控犯罪的發生;不過,目前的監控系統都只是做到事後舉證的作用,對於犯罪事件的發生,並沒有真正起到預防的作用,甚而達到犯罪率降低的目的,實在相當可惜。  

安防產業範圍包括很廣,可以涵蓋監控、防盜報警、門禁對講等,其中尤以監控產品市場量最大,也最受到廠商與使用者重視,目前數位化風潮已經吹進了安防產業,但起帶頭作用的主要仍集中在監控產品,這也將是本文的討論重點。  

傳統的監控應用起源甚早,從1913年英國對被監禁的婦女參政權論者進行秘密攝影開始,到1961年倫敦運輸火車站第一次公開安裝視頻監控系統,CCTV (Closed Circuit Television)的發展已經具有悠久的歷史,英國不但是閉路電視應用的發源地,也是監控產業最發達的國家,英國人已經對於街道上、商舖中的攝影機不以為意、習以為常。  

目前台灣的許多銀行、商家與社區也都普遍安裝閉路監控系統,當發生搶案等犯罪事件時,警方都會調出監控攝影機拍攝到的影像作為犯罪偵辦的參考,甚至先前熱門的偷拍光碟事件,也跟監控產品有所關聯。  

傳統的CCTV系統主要包括前端的攝影機、鏡頭、雲臺,以及進行訊號傳輸的同軸電纜,負責進行畫面分割處理、切換控制的影像處理器 (Multiplexer),用於對於多台攝影機進行切換、控制動作的矩陣(Matrix),以及後端用於監看畫面的監視器以及用於儲存影像的錄像機等,這是一套基本的CCTV系統,雖然這樣的架構已經應用了數十年,但在科技上並沒有很大的改變與進步。  

數位科技進入監控產業  

隨著半導體技術的發展,處理器(CPU)效能越來越快速,價格也降到可接受的程度,以及壓縮技術的逐漸成熟(MPEG-1/MPEG-2/MPEG-4 等),加上硬碟容量的增加與價格的降低,讓數位技術有機會進入傳統的類比式CCTV系統,在90年代末期,一種新的錄像儲存產品推出了,那就是DVR (Digital Video Recorder)圖1,這種產品可以數位化的方式壓縮攝影機拍攝到的畫面,並將資料儲存到硬碟中,方便使用者隨時查詢硬碟中儲存的畫面,用來取代使用多年的延時磁帶錄影機(Time-lapse VCR),省去了使用者頻繁更換錄影帶的麻煩,畫質也比較不會因為磁帶使用次數過多,而導致畫面品質降低,因此DVR一推出後便掀起了監控產業的數位化風潮。  

由於數位化技術的引入,數位化的魔力逐漸從後端的錄像儲存轉到最前端的攝像畫面處理,一種採用數位技術的攝影機概念又在21世紀初被開始推廣,那就是網路攝影機(Network Camera/IP Camera)圖2,也就是在攝影機拍攝到畫面的同時,便將畫面加以數位化壓縮,然後透過網路(LAN或Internet)將訊號傳輸出去,用戶可以使用任何一台可以上網的電腦,使用網路瀏覽器來存取遠端攝影機的影像,其採用RJ-45的網路埠與CAT-5的網路纜線,取代行之多年的同軸電纜,並讓影像可以超越空間與距離的限制,做到無論何時何地,只要可以上網便可察看到想看的畫面,徹底顛覆了傳統CCTV的「閉路」概念,走向開放的網路環境(當然訊號可以透過編碼、權限控制來保有其隱秘性)。  

為了解決一些舊有類比監控系統的升級問題,在不需更換舊設備的前提下,一種介於攝影機與DVR之間的產品誕生了,那就是影像伺服器(Video Server),它可以連接傳統攝影機的視頻訊號,將類比訊號轉為數位訊號,透過網路介面便可進行遠端存取工作,影像伺服器可以說是不帶硬碟的DVR,也可以說是讓傳統類比攝影機變為網路攝影機的升級工具,由於其可以讓既有的傳統類比攝影機不用淘汰、更換,是既有設備升級的最佳解決方案。  

光端機是用來遠距傳遞訊號的通訊產品,可以將訊號從本地透過光纖傳送到異地,傳統的類比光端機也開始走向數位化發展,同樣透過訊號壓縮技術,使相同頻寬下可以傳遞更多的訊號,傳輸距離可以更遠,也可以整合控制訊號,降低網路系統的複雜性,這也使得數位化的網路光端機也成為通訊市場的熱門產品。  

透過這樣的數位化監控系統架構,讓監控系統有了更多功能上的發展性,以往類比監控系統做不到的事,都可透過數位化來實現,拓展了監控系統的使用範圍,例如有了網路攝影機,便可以進行遠端監控,一些以往不易派人職守的場所,如荒山野外(監看災害發生或是防止環境破壞),或是家庭、幼稚園(遠端監看家中情形或小孩上課狀況)等,都因為有了數位化監控系統而得以實現。  

國內外廠商看好安防商機  

在美國「911」恐怖攻擊事件發生之後,安防產業的發展倍受廠商們重視,一些原本不涉及安防產業的廠商也開始投入這個市場,其中尤以許多IT與家電大廠的加入特別引人注目。從全球市場來看,原本就在安防產業有一片天地的廠商包括BOSCH、GE(GE Interlogix)、HITACHI、Honeywell、JVC、LG、MITSUBISHI、PELCO、Panasonic、SAMSUNG、SONY、SANYO、Tyco等,近年來不斷加大其在安防產業的投資力度,併購、合併的戲碼在這幾年特別精彩。而從國內來看,也有慧友、悠克、利凌、敏通、彩富等公司在監控領域經營多年,不過相對起來由於安防市場的規模並不大,這些廠商的知名度也比不上IT廠商。  

近年來,由於數位技術的引進,也吸引了許多IT與家電大廠加入監控產業,其中包括研華、奇偶、麗台、宏碁、一碩等廠商,也將其在數位化上的經驗投入監控行業,開發出DVR、影像伺服器或是網路攝影機等數位化監控產品,形成安防產業的新興力量。這股新興力量的投入,給了監控行業新的刺激,不過由於監控行業是個相對封閉的產業,經營模式與IT行業有所不同(銷售通路、工程招標、放帳方式等),因此IT廠商能否以自身在數位化上的技術實力與資金優勢,成功搶佔監控產品市場,則仍待觀察。  

由於數位化技術的發展,傳統監控廠商也面臨嚴苛的挑戰,一方面要掌握數位技術,在產品與技術研發上加大力度,一方面也須面對來自IT與家電大廠在品牌知名度與資金上的優勢,市場逐漸面臨被瓜分的命運,如果不能及時趕上這班數位順風車,傳統監控廠家也將面臨被淘汰的命運。  

DSP、影像壓縮晶片、網路控制晶片潛力十足  

在數位化的監控應用中,壓縮技術是產品成敗的重要關鍵,一方面希望有較高的壓縮比來增長錄影的時間(同一時間內,檔案越小,硬碟可錄影的時間便更長),但也必須兼顧畫面品質問題,總不能為了高壓縮比讓畫面看不清楚,小偷長什麼樣都看不清楚吧。目前在監控行業最常用的壓縮技術包括Wavelet、M- JPEG、JPEG-2000、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4與H.264等壓縮技術,其中MPEG-4技術已經成為這一兩年的主流趨勢,這是由於MPEG-4壓縮技術具有檔案小、畫質可隨需求調整的特點。  

由於拍攝的畫面需要即時的被壓縮與解壓縮,因此處理器的運算效率必須特別快,目前多數採用DSP或特定的ASIC晶片來處理,由於像MPEG-1、MPEG-2等壓縮技術目前已經有專用ASIC推出市面,因此可以稱為採用了硬壓縮技術,但對於一些較新的壓縮技術,如MPEG-4(已經陸續有專用晶片推出市場)、MPEG-7、H.264等較新的壓縮技術,通常都是採用軟體搭配DSP的方式來進行壓縮工作,這種做法雖然產品的效能會受到影響,但如果壓縮軟體需要進行改版修正,則在不需要進行大幅更動硬體的狀況下,也是一個不錯的解決方案。此外,也可以採用PLD的方式來整合壓縮技術與DSP,這種方法也可以同時降低產品的售價與提升產品的運作效能。  

隨著網路化需求的增加,不管是DVR還是攝影機、矩陣等產品都加上了網路功能,以RJ-45網路埠與CAT-5網路線取代銅軸電纜的連接方式,這種方式可以方便地將監控網路與既有的電腦網路相結合,大大地降低了佈線的複雜性,如果往後攝影機的位置要做調整,只要能找到網路接口,也不需做複雜的重新佈線,在目前電腦網路已經是企業的標準配備的狀況下,網路化的確是省時又省力的作法。也因為監控產品網路化的發展趨勢,連帶的使網路控制晶片的銷售有了新的市場方向,這是晶片廠商可以去關注的市場。  

價格影響產品普及  

雖然說當前監控產品已經朝向數位化、網路化發展,但是新興的數位化監控產品的價格仍然高於傳統的類比產品,加上使用者對於數位監控產品的認知度仍然不足,因此數位化監控產品仍處於發展的階段。其中DVR產品算是成長較快的產品,因為傳統的VCR式錄像機的確不夠方便,數位化的DVR產品在保存影像上的品質較佳,也省去經常更換磁帶的麻煩,加上具有數位化搜尋功能,當需要尋找特定畫面的時候,要比傳統磁帶式錄像系統要方便很多,因此市場的接受度很高,投入生產DVR的廠家也相當多。目前台灣生產DVR的廠家超過百家,廠商們的實力已相當不錯,不過近年來也受到中國大陸生產的DVR產品的強大競爭壓力,市場競爭相當激烈。  

對於網路攝影機的發展,由於主要的關鍵零組件-CCD掌握在少數幾家日本廠商(Sony、Sharp等)手中,加上一些DSP晶片也多是歐美品牌掌控 (TI、ADI、Philips等),台灣廠商如果想要降低產品成本便有諸多的限制,加上網路基礎建設還未完全達到成熟的階段,網路攝影機還是得考慮到網路頻寬與後期的運作成本,加上攝影機的價格下降速度不夠快速,因此市場的成長速度還未達到業界理想的預期。  

由於獨立式的網路攝影機成本較高,因此可以將舊有類比攝影機升級為數位系統的影像伺服器便有了相當大的機會,通常生產網路攝影機的廠商也大都會生產影像伺服器,以滿足不同客戶的不同需求,短期內影像伺服器的銷售量會大於網路攝影機,長期來看,網路攝影機則會有更大的發展潛力。  

市場規模呈跳躍成長 值得關注  

數位化監控是不可抵擋的趨勢,重點還是在於產品的價格與系統成本能否達到使用者能普遍接受的程度,在許多台商到大陸設廠生產,以及一些大陸製數位監控產品的迅速推出市場,則數位監控系統的普及,將是指日可待。  

無論是對傳統的監控產品供應商,還是新加入市場的IT、家電廠商來說,安防市場的規模雖不算大,但是在近幾年間的年平均成長率都達到25~30%左右,是在不景氣中少數逆勢成長的產業,值得廠商們持續關注與積極投入,而數位化、網路化帶動的器材更新與新興安裝需求,更使這個市場有可觀的潛力,廠商們可別忽視這個市場大餅,安防市場非常值得關注與投入。  

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