剖析：智能手機視頻監(jiān)控低碼率的必要性

智能手機監(jiān)控（以下簡稱手機監(jiān)控）相對于傳統(tǒng)監(jiān)控最大的特點就是“AnyTime、AnyWhere、AnyDevice”(任何時間、任何地點、任何設(shè)備)，實現(xiàn)手機監(jiān)控的三大要數(shù)是智能手機、攝像機和3G網(wǎng)絡(luò)。攝像機和智能手機是手機監(jiān)控的前后端，攝像機通過有線或者3G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接，智能手機通過3G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接，從而形成攝像機和智能手機的視頻信號通道連接，下面分別探討這三大要素目前的狀況以及在手機監(jiān)控中實現(xiàn)高清視頻的可能性。

智能手機和3G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

2013年7月，工信部發(fā)布了《2013年上半年電信業(yè)統(tǒng)計分析》，文中指出：“3G移動電話用戶凈增8606.6萬戶，超過去年全年凈增量80%，總數(shù)達3.19億戶”，從這些數(shù)字可以看出3G用戶數(shù)量發(fā)展迅猛。如此龐大的基數(shù)，為通過3G網(wǎng)絡(luò)部署的手機監(jiān)控應(yīng)用提供了廣泛的用戶基礎(chǔ)；同時，以ios和android操作系統(tǒng)為代表的智能手機和平板電腦也迅速普及，主流智能手機的屏幕分辨率也發(fā)展到了如今的1280×720，甚至出現(xiàn)了1920×1080這樣的全高清分辨率，這使得智能手機完全可以支持高清分辨率的視頻應(yīng)用；使用這些便攜智能終端，加上3G網(wǎng)絡(luò)的支撐，用戶可以隨時隨地地觀看來自任何地點攝像機的監(jiān)控視頻，這種的便捷性會大大促進手機監(jiān)控應(yīng)用的發(fā)展。

在基于IP網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)攝像機作為視頻信息的采集者直接決定了監(jiān)控系統(tǒng)中視頻信息量。目前， 高清攝像機已經(jīng)被普遍應(yīng)用在監(jiān)控系統(tǒng)中，對于攝像機來講，更高的分辨率，就可以提供了更多的細節(jié)特征或者更大的視野范圍，這些對于監(jiān)控應(yīng)用無疑是有利的。

從安防監(jiān)控攝像機的發(fā)展來看，主流分辨率經(jīng)歷了CIF、D1到現(xiàn)在的百萬像素、二百萬像素甚至五百萬像素，這樣的一個發(fā)展過程充分體現(xiàn)了監(jiān)控應(yīng)用對高分辨率的不斷追求。以前制約手機監(jiān)控應(yīng)用中使用高清分辯率的主要技術(shù)障礙就是無線網(wǎng)絡(luò)帶寬不足和手機屏幕分辨率過低，而隨著智能手機和3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，智能手機已經(jīng)完全能勝任高清視頻的顯示，無線網(wǎng)絡(luò)帶寬也比2G時代有了很大的提高，手機監(jiān)控的高清應(yīng)用將破繭而出。

低碼率視頻的必要性

前面提到3G的帶寬比2G有了很大的提高，那么目前在傳統(tǒng)監(jiān)控中應(yīng)用的高清攝像機是否可以直接用在手機監(jiān)控中的高清應(yīng)用呢？首先我們看看3G的實用帶寬是多少？國內(nèi)的三個3G網(wǎng)絡(luò)分別是聯(lián)通的W-CDMA、電信的CDMA2000和移動的TD-CDMA，理論上傳速率從0.384Mb/s到5.76Mb/s，理論下載速率從2.8Mb/s到14.4Mb/s。但這三個網(wǎng)絡(luò)均是采用共享模式，每個基站提供的帶寬都是有限的，同一時間服務(wù)的用戶數(shù)量越多，每個用戶所獲得的平均網(wǎng)速就會越慢，所以實際應(yīng)用中的速率會遠低于理論值。在市區(qū)住宅實測TD-SCDMA的下載速度大約為430 Kbps，CDMA2000的下載速度大約為720Kbps，W-CDMA的下載速度大約為1120 Kbps。

另外，根據(jù)2012年10月份，UMNet移動網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評估平臺發(fā)布的《全國3G用戶體驗速率數(shù)據(jù)報告》顯示，“2012年10月份我國平均3G感知速率為52.51KB/S(420kbps)”，從這些數(shù)據(jù)可以看出，實際的3G網(wǎng)絡(luò)速率與理論值有較大的出入，比較容易得到的帶寬大概是512kbps。其次我們再看看傳統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用中的高清攝像機需要的帶寬是多少？

720P的高清視頻碼率大約是2Mbps，1080P的高清視頻碼率大約是4Mbps，很明顯即使是720P高清視頻所需要的帶寬也遠遠大于3G所能提供的帶寬，所以傳統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用中的高清攝像機不能在手機監(jiān)控中得到高清效果，只有降低高清攝像機的編碼碼率，才可能在3G網(wǎng)絡(luò)中使用高清視頻。低碼率不僅意味著相同傳輸帶寬條件下可以實現(xiàn)更高的分辨率，還更有利于對抗傳輸網(wǎng)絡(luò)的實時帶寬抖動。

從另一個方面來看，通信費用也是一個制約手機監(jiān)控應(yīng)用普及的重要因素。國內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)實際使用費用不菲，以中國電信天翼3G資費為例，189元的套餐包含了1GB的流量，超出部分按0.0003元/KB計算，如果視頻碼率為512kbps，每個月只能看1024×1024×8/512=16384秒=273分鐘=4.55小時，平均每天只能看9.1分鐘。在這種情況下，實現(xiàn)低碼率的視頻數(shù)據(jù)傳輸，可以大大降低通信費用，這對那些小型企業(yè)和家庭用戶更加有利，他們對通信費用更加敏感，而這些用戶在數(shù)量上占據(jù)了更大的比重。降低通信費用，意味著降低了手機監(jiān)控的應(yīng)用門檻，從這個意義上講，實現(xiàn)低碼率攝像機，有利于促進手機監(jiān)控應(yīng)用的普及和發(fā)展。

手機監(jiān)控應(yīng)用中的存儲位置，可以位于攝像機的本地存儲設(shè)備(通常是SD卡)，或者客戶端(例如智能手機)的本地存儲，也可能位于網(wǎng)絡(luò)中(云存儲)，無論哪一種方式，用戶都會傾向于更小的存儲空間占用。低碼率的視頻編碼文件，無疑更適合存儲要求。

通過以上的分析，低碼率和高清對于基于3G網(wǎng)絡(luò)的手機監(jiān)控應(yīng)用都是需要的。針對智能手機的主流分辨率，1280×720×25fps是一個比較適中的攝像機視頻輸出指標；在此基礎(chǔ)上，只要能把碼率限制在512kbps以下，就能基本滿足通過3G網(wǎng)絡(luò)部署手機高清監(jiān)控應(yīng)用的需求，而且目前最普及的ADSL和家庭光纖上傳帶寬就是512kbps，高清攝像機的碼率控制在512kbps以下將可以大大擴展手機監(jiān)控的應(yīng)用范圍。