NVR 實作探討

NVR(Network Video Recorders)，是一個以網際網路協定(Internet Protocol)為基礎的網路設備，其相關運作全部基於IP架構。

NVR的功能

一般NVR應該會具備以下功能：

• 錄製監控視訊
• 錄音
• 遠端控制介面，提供遠端控制中心透過網路連接。
• 作業系統：少數會採用嵌入式系統，多數NVR會採取支援Windows或Linux系統的策略，以增加系統未來的擴充彈性。
• 外殼：1U尺寸的機架式設計架構，以方便機房架設。

可能會具備的功能

• 防火牆
• 可熱插拔的磁碟管理系統
• 影像的浮水印
• 硬碟溫度保護機制
• USP不斷電系統整合等
• 乙太網供電(PoE: Power over Ethernet, 最大電流為550mA)，PoE可協助將成本降至最低(約整體系統線路70%)

除了儲存資料之外，若NVR同時要當成控制中心或提供視訊顯示，則下列功能可能也要提供。

• PTZ（Pan/Tilt/Zoom）控制
• 影像辨識技巧，例如：車牌 辨識 ，人臉辨識，位移偵測，場景轉換偵測，追蹤移動物件

在此，我對我所認知的NVR重新定義為：一個可以接收IPCam影音串流的設備，可以將影音串流正確儲存，並且提供網路控制介面以供遠端存取資料。


NVR產品比較

剛開始進入此產業，因此僅摘錄幾家廠商資料，後續會繼續補充。

1. Intel 推出的高效能影像監控方案。

20120420才看到的新聞，此方案代號為ISS，ISS含括了NVR、智慧型VMS、儲存伺服器、10G乙太網路等完整元素，堪稱End-to-end企業級解決方案；若以數量來看，其約可支援50台左右的NVR，以及10台VMS設備。其10G乙太網路骨幹，足以應付1,000台全高清網路攝影機5~6Gbps吞吐量。

2. 奇偶(geovision)

• GV-NVR: Windows作業系統，4GB記憶體，可同時支援32路的IP Camera。 
• GV-Recording Server: Windows作業系統，4~8GB記憶體，可同時支援128路的IP Camera。
• GV-NVR System Lite: Windows XP embedded，1GB記憶體，同時支援4路的IP Camera

3. 精益科技(Plustek)

• n-DVR 540: H.264, 4路攝影機
• NVR Slim240，支援4頻道

4. .康博

• RS-2208網路影像錄影機，Linux，8路 ，H.264、MPEG4及MJPEG 3，支援RAID-0與RAID-1，

NVR實作探討

由於不同供應商所生產的IP-Camera的功能雖然差異不大，但細部的視訊壓縮技術、傳輸方式、加密技術、控制介面…等關鍵功能，可能會出現整合限制，因此對NVR而言，如何增進連接監控端點的攝影機相容性，是一個關鍵的問題。

若自己想在家裡進行實驗，實作一個小型的NVR，一個簡單的方法便是直接利用現成的PC或筆電，直接在X86平台上進行開發。並且為了避免攝影機相容性的問題，只先選擇一台攝影機來作實驗。

實作之前，有幾點需要加以注意。

1. 選擇要控制的監控設備

監控設備分成傳統的CCTV Camera，以及新型的IP Camera。以NVR而言，只會支援IP Camera。（支援CCTV camera的稱為DVR）。若想要同時支援多種camera，則情況會複雜很多，此處假設只支援一種camera。

• 若是傳統的CCTV Camera，各個廠商可能會附有客製化的控制程式，在NVR上安裝其控制程式便可以操控監控設備。
• 若是IP Camera，大多可以直接透過網頁介面進行溝通。並且此部份已有組織定義互通性規範，例如：ONVIF。當然規範歸規範，實際互通時仍會發生問題。

2. 遠端控制介面

這部份可以在NVR上架設一個web server，例如：apache，透過撰寫相對應的 CGI 程式來達成。若要支援各式各樣廠牌的camera，則只需要在撰寫其他的CGI即可。如此，使用者遠端連結此web server或是在 NVR 本機登入 web server，都可以看到同樣的操作介面。對使用者較友善。

3. 監控視訊的傳輸

對我而言，這就是比較棘手的部份啦。近來的監控設備大多已達到1080P30的解析度，甚者各廠商的最新產品規格都已經升級到1080P60，因此傳輸的資料量大，所需的頻寬要大，另外要及時解開壓縮的視訊並且要能夠播放流暢。為了簡單起見，將採用支援 H.264 或 MotionJpeg 的 IP Camera，並且在區域網路內連接NVR與Camera。

4. 監控視訊的錄製

此部份將採用一顆 USB2.0 的外接硬碟，5400轉500GB。後續將視需要，換成快速硬碟或是採用RAID機制。

5. 監控視訊的播放

若採用 H.264，可以直接使用 VLC 軟體進行播放。 

若採用 Motion Jpeg，可以直接使用網頁觀看。

6. 成本考量

對於所有NVR應提供的功能，本來就可以全部放在PC上實作，此種架構通常稱為PC監控伺服器。 

由不同供應商所生產的IP-Camera的功能雖然差異不大，但細部的視訊壓縮技術、傳輸方式、加密技術、控制介面…等關鍵功能，可能會出現整合限制，因此對NVR而言，如何增進連接監控端點的攝影機相容性，是一個關鍵的問題。

註：後續開始實作時，會繼續增加實作NVR的相關資訊

參考資料

1. IP視訊監控NVR技術發展
2. 奇偶科技
3. Wiki RAID
4. http://geniusvision.net/community/ 此處有 Windows 版本的 NVR 程式可供測試。