1. 簡(jiǎn)介

　　3G/4G HD低碼流H.264IP攝像機(jī)簡(jiǎn)稱為全球鷹攝像機(jī)，它發(fā)出的視頻可以在世界上任何地方通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和3G/4G網(wǎng)絡(luò)用智能手機(jī)、平板電腦和PC來(lái)實(shí)時(shí)觀看。

　　2. 設(shè)計(jì)背景

　　近年來(lái)，智能手機(jī)和3G/4G網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越普及;

　　2.1. 智能手機(jī)

　　智能手機(jī)的銷量在2012年超過(guò)6億臺(tái)，智能手機(jī)的屏幕達(dá)到HD720p，雙核或者四核的CPU，主頻超過(guò)1GHz，內(nèi)存達(dá)到2GB，閃存達(dá)到64GB，其硬件配置已經(jīng)達(dá)到中端筆記本的水平，有足夠的能力解碼H.264視頻;

　　2.2. 3G/4G網(wǎng)絡(luò)

　　目前3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普及，4G網(wǎng)絡(luò)在美國(guó)已經(jīng)普及，在中國(guó)4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已經(jīng)開始;在中國(guó)3G網(wǎng)絡(luò)有3種制式：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA;

　　WCDMA的下載速度為14.4Mbps，上傳速度為5.76 Mbps，CDMA2000的下載速度為3.1 Mbps，上傳速度為1.8 Mbps，TD-SCDMA的下載速度為2.8Mbps，上傳速度為384Kbps;用智能手機(jī)作為監(jiān)控終端只需要考慮下載速度，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，512 Kbps是容易達(dá)到的。

　　如果要用3G網(wǎng)絡(luò)上傳全球鷹攝像機(jī)視頻，需要考慮2個(gè)因數(shù)：上傳速度和3G路由器的動(dòng)態(tài)IP地址;

　　2.2.1. WCDMA和CDMA2000的上傳速度都在1.8 Mbps以上，遠(yuǎn)大于512 Kbps;

　　2.2.2. WCDMA的3G路由器獲得的動(dòng)態(tài)IP地址是10.x.x.x，這個(gè)IP地址是不能在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)?，所以不能通過(guò)DDNS來(lái)按域名訪問攝像機(jī);CDMA2000的3G路由器獲得的動(dòng)態(tài)IP地址可以在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸;

　　綜上所述，使用3G下載全球鷹攝像機(jī)視頻可以用WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，使用3G上傳全球鷹攝像機(jī)視頻只能用CDMA2000。

　　3. 設(shè)計(jì)目標(biāo)

　　監(jiān)控視頻要想上傳到互聯(lián)網(wǎng)上，上傳方式和上傳速度是需要考慮到主要因數(shù)，上傳方式有專線、ADSL、光纖和3G/4G，專線、ADSL和光纖適合監(jiān)控場(chǎng)景固定的情況，對(duì)于不方便接入專線、ADSL和光纖或者是監(jiān)控場(chǎng)景移動(dòng)的情況應(yīng)該選擇3G/4G;不同的上傳方式有不同的上傳速度，使用專線可以獲得數(shù)M以上的上傳速度，但是成本高，不能普及，最普及的家庭上網(wǎng)方法一般是用ADSL和光纖，成本最低，但是上傳速度是個(gè)瓶頸，ADSL的上傳速度為 512 Kbps，光纖在家庭使用時(shí)上傳速度也是512 Kbps，所以把512 Kbps作為碼流上限有利于把全球鷹攝像機(jī)視頻上傳到互聯(lián)網(wǎng);在實(shí)際應(yīng)用中碼流是隨著監(jiān)控場(chǎng)景而變化的，為了在有限的碼流下提供高質(zhì)量的視頻，智能自適應(yīng)碼流控制是關(guān)鍵的技術(shù);最后，為了使智能手機(jī)能顯示清晰流暢的視頻，視頻分辨率和幀率的上限為1280x720x25fps，全球鷹攝像機(jī)具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：

　　3.1. SOC芯片：?jiǎn)纹現(xiàn)PGA;

　　3.2. H.264編碼器：main profile with cabac;

　　3.3. 編碼能力：1280x720x25fps;

　　3.4. 碼流：512kbps;

　　3.5. 電子變焦和電子PTZ：1X~8X;

　　3.6. 智能分析：碼流自適應(yīng)，移動(dòng)偵測(cè);

　　3.7. 家庭安防接口：433M無(wú)線或者有線;

　　3.8. 協(xié)議：UDP，TCP，RTP，RTSP，DHCP，NTP，HTTP，F(xiàn)TP，SMTP和DDNS;

　　3.9. 基本功能：實(shí)時(shí)觀看、客戶端錄像、郵箱錄像、回放、移動(dòng)偵測(cè)、報(bào)警通知、100M網(wǎng)絡(luò)和光電隔離數(shù)字IO;

　　3.10.擴(kuò)展功能：WIFI、SD錄像、大功率光電隔離驅(qū)動(dòng)和433M無(wú)線接口;

　　4. 功能

　　4.1. 典型應(yīng)用

　　4.2. 實(shí)時(shí)觀看

　　視頻協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)的RTP/RTSP，標(biāo)準(zhǔn)的流媒體播放器可以觀看視頻，如VLC等，雖然ADSL沒有固定的IP地址，但是通過(guò)DDNS，

　　流媒體播放器可以按域名訪問，如rtsp://fineimg.3322.org/ch1，www. 3322.org是DDNS;

　　4.3. 視頻錄像

　　有三種錄像方法：

　　4.3.1. 客戶端錄像

　　用客戶端軟件和流媒體播放器把錄像保存在客戶端;

　　4.3.2. 郵箱錄像

　　攝像機(jī)把視頻發(fā)送到郵箱保存;

　　4.3.3. SD卡錄像

　　攝像機(jī)把視頻保存在SD卡;

　　4.4. 回放

　　錄像格式為MKV，MKV播放器或者客戶端軟件可以回放錄像;

　　4.5. 入侵檢測(cè)

　　通過(guò)無(wú)線或者有線連接到攝像機(jī)的PIR和視頻智能分析都可以檢測(cè)出入侵，尤其在黑暗中，PIR的效果更好;

　　4.6. 報(bào)警動(dòng)作

　　當(dāng)入侵發(fā)生時(shí)，可以預(yù)先設(shè)置幾種動(dòng)作;

　　4.6.1. 推送客戶端

　　攝像機(jī)把報(bào)警信號(hào)和視頻都推送到客戶端;

　　4.6.2. 推送郵箱

　　攝像機(jī)把視頻發(fā)送到郵箱保存;

　　4.6.3. 推送FTP

　　攝像機(jī)把視頻發(fā)送到FTP服務(wù)器保存;

　　4.6.4. SD卡保存

　　攝像機(jī)把視頻保存在SD卡;

　　5. 結(jié)構(gòu)

　　5.1. 攝像機(jī)結(jié)構(gòu)

　　5.2. FPFA內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　6. 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　低碼流和智能自適應(yīng)是全球鷹攝像機(jī)的兩個(gè)主要特點(diǎn)：

　　6.1. 低碼流

　　為了獲得低碼流，首先要通過(guò)智能分析決定需要編碼的圖像，其次是對(duì)運(yùn)動(dòng)的圖像做精確的預(yù)測(cè)，最后是根據(jù)碼流確定合適的視頻質(zhì)量;

　　6.2. 智能自適應(yīng)

　　影響碼流的參數(shù)有QP、幀率、分辨率、智能分析靈敏度、濾波強(qiáng)度等，攝像機(jī)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析碼流，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整參數(shù)獲得合適的碼流;

　　7. 技術(shù)指標(biāo)

　　7.1. FPGA

　　EP4CE115(ALTERA)

　　7.2. 視頻

　　傳感器：Aptina AR0331, 1/3”CMOS, 2.2um pixel, 39db S/N, 100db WDR;

　　視頻1：1920x1088x11fps，1440x1088x15fps，1280x720x25fps，1136x640x25fps，1024x768x25fps，960x544x25fps，800x480x25fps，

　　704x576x25fps，640x480x25fps，512x384x25fps，480x320x25fps，400x240x25fps，352x288x25fps，320x240x25fps，最小幀率為2;

　　視頻2：分辨率同視頻1或者為1/4，幀率同視頻1或更少;

　　視頻3：分辨率為視頻1的1/4或者1/16，幀率同視頻1或更少;

　　編碼器：H.264 main profile with cabac;

　　多碼流：兩個(gè)碼流可以同時(shí)被訪問，如果兩個(gè)訪問都是來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)，需要設(shè)置合適的分辨率和幀率;

　　變焦和云臺(tái)：1～8倍，電子云臺(tái);

　　7.3. 音頻

　　內(nèi)置麥克風(fēng)，耳機(jī)輸出，雙向，16Kbps/32Kbps G.726, 64Kbps G.711(A-Law);

　　7.4. 圖像處理

　　去馬賽克，濾波，銳化，GAMMA校正，自動(dòng)白平衡，自動(dòng)曝光控制，OSD，視頻智能分析，背景建模，多區(qū)域隱私、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和入侵檢測(cè);

　　7.5. 網(wǎng)絡(luò)

　　MAC：100M全雙工以太網(wǎng);

　　協(xié)議：UDP，TCP，RTP，RTSP，DHCP，NTP，HTTP，F(xiàn)TP，SMTP和DDNS;

　　RTP傳送：支持RTP over UDP或者RTP over RTSP;

　　平均碼流：16～8128kbps

　　7.6. 接口

　　RJ45(POE)插座，DC12~48V插座，3.5mm耳機(jī)插座，RS232/485接口，1個(gè)通道光電隔離數(shù)字輸入，1個(gè)光電隔離數(shù)字輸出(250V，0.2A);

　　7.7. 擴(kuò)展

　　WIFI，SD卡插座，大功率光電隔離驅(qū)動(dòng)，433M無(wú)線接口;

　　7.8. PC客戶端軟件

　　多窗口顯示，錄像，回放，通話、區(qū)域定義;

　　7.9. 智能手機(jī)客戶端軟件

　　顯示、錄像、回放、通話;

　　7.10.WEB

　　參數(shù)設(shè)置、升級(jí)、報(bào)警接口;

　　8. 結(jié)束

　　全球鷹攝像機(jī)的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，完全達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，視頻質(zhì)量清晰流暢，完全滿足智能手機(jī)作為監(jiān)控終端的要求。