北京奧運會是舉世矚目的世界盛會，奧運會的開閉幕式非常重要，一旦遇到恐怖主義的襲擊將不堪設想，因此，安防監(jiān)控成為最有力的保障。本文則主要介紹了奧運會的開閉幕式視頻監(jiān)控系統的應用方案，僅供讀者參考。

項目簡述
    北京奧運會開幕式無與倫比的表演震撼了全世界。作為北京奧運會、殘奧會開閉幕式排列與演出的重要技術支持手段之一，本文所述的視頻監(jiān)控系統為奧運會開閉幕式演出的圓滿成功發(fā)揮了重要作用，有力地保障了整個演出流程的順利進行。

    北京奧運會開閉幕式視頻監(jiān)控系統是專為北京奧運會、殘奧會開閉幕式工作團隊服務的監(jiān)控系統，用于對奧運會開閉幕式工作相關的演出排列活動、演職員行進路線、專業(yè)設備安裝位置等重要區(qū)域和過程進行察看、監(jiān)視，為開閉幕式導演、指揮員、設備操控人員，以及技術保駕人員提供恰當的、實時的、可以事后檢索回放的畫面顯示。同時結合開閉幕式指揮信息、語音調度等其他技術系統，共同完成開閉幕式的指揮調度、技術保駕、應急處置等任務，進而確保其演出、排列活動的順利進行。

    該系統建設地點在國家體育場（鳥巢），監(jiān)控范圍覆蓋鳥巢的各個區(qū)域，包括地面地坑、上空維亞、膜內膜外、火炬塔、環(huán)形通道及入口、以及國家體育場部分周邊區(qū)域等。整個系統需在前端布點上做到精密細致，布局合理，恰到好處，既可以看到大型排列場面，又可以看清局部工作細節(jié)。本案監(jiān)控地點則包括了導演、播音、燈光、地坑、上空、火炬、焰火和指揮監(jiān)控等在內的十二個設備控制或演出調度室，這些房間部分相對集中，部分比較分散。其中監(jiān)控中心設立于指揮監(jiān)控設備室，要求能監(jiān)控和管理所有的視頻圖像。

設計思路
    奧運會開閉幕式舉世矚目，設計良好的視頻監(jiān)控系統定能大大有益其成功舉辦。建立一套實用、合理、先進、又相對經濟的監(jiān)控系統來達到整體設計要求，從而將效率、安全、資源便捷地帶給開閉幕式工作團隊。

    該視頻監(jiān)控系統不同于一般的小區(qū)、道路或大樓的安保監(jiān)控系統，其使用對象、功能作用及安裝環(huán)境等等都有其特殊的屬性和要求。藝術家對圖像質量，包括清晰度、實時性在內，要求很高，對全景、對光影都有很強的關切；設備專家注重對設備位移狀態(tài)、安全狀況的監(jiān)視，同時也希望能看見其業(yè)務系統的安裝和調試過程；指揮員可能更關注開閉幕式工作人員在幕后的工作情況，比如演職員、運動員密集的區(qū)域。該系統監(jiān)控范圍遍及地下、地面、上空，存在多個監(jiān)控中心，其周圍充滿著各種各樣的強弱電設施，電磁環(huán)境也異常復雜，從而提出了更高的抗干擾要求，既要有較強的本體抗干擾能力，又要有屏蔽或避免干擾其他系統的手段。

    鑒于視頻監(jiān)控系統在奧運會開閉幕式擔負的重要職責，我們認為本案應超出傳統概念上的安防監(jiān)控系統，對系統的某些指標提出更高的要求。這主要體現在：

·本案在系統級別應能支持高清圖像；
·具有很高的圖像實時性，時延應小于0.1秒；
·支持夜視或光線較暗的場合；
·很強的抗干擾能力，系統穩(wěn)定性好；
·強大的權限控制手段；
·靈活方便的視頻檢索、備份和管理能力。[nextpage]

    基于上述，本系統在設計時結合了模擬系統和數字系統的共同特點，發(fā)揮各自優(yōu)勢，并互補各自缺陷。本案主要設備諸如圖像采集、圖像切換采用傳統的視頻切換矩陣、模擬攝像機，在傳輸、存儲、顯示設備采用數字光端機、硬盤錄像機和高分辨率液晶監(jiān)視器的方式實現本系統核心功能。模擬攝像機、視頻切換矩陣系統能從根本上確保圖像清晰度和實時性，同時在核心設備采用成熟的技術也是提高系統可靠性的重要手段；數字光端機保障圖像傳輸不會有衰減、提高系統的抗干擾性，支持高清壓縮算法的數字硬盤錄像機便于資料存儲、檢索和管理；高分辨率液晶監(jiān)視器既能支持模擬的視頻信號，也能支持計算機數字信號，擴大了設備的使用范圍。

    中央監(jiān)控室配置：系統大部分功能的完成、功能設置及功能實現都通過中央監(jiān)控室配置來完成。以往系統圖像進行矩陣主機處理后輸出到監(jiān)視器中，通過矩陣控制前端攝像機及切換攝像在監(jiān)視器中的顯示，矩陣無法做到對圖像的錄像功能。若要同一監(jiān)視器分割顯示多路圖像或對圖像進行錄像，需增加其他設備，以前一般大型系統均采用這種方式。目前市場上出現了數字IP視頻管理控制系統，這樣的監(jiān)控系統擺脫了對視頻切換矩陣的依賴，極大地擴展了系統的靈活性和地域性。但比較傳統的模擬圖像切換矩陣系統，目前該類系統的實時性能方面大打折扣，滿足不了本案的要求。

    二十一世紀，伴隨著數字化網絡化為代表的信息技術革命的滾滾浪潮，數字硬盤錄像機應運而生，硬盤錄像機結合畫面分割器和長延時錄像機共同特性，在錄像及畫面顯示中都有新的突破。該設備彌補了矩陣系統的不足，也滿足了視頻資料的數字式管理要求。

    中介傳輸是整個系統非常重要的部分，其信號傳輸的質量直接影響到圖像的質量。因此，傳輸設備的選擇尤顯重要。本案選用的數字光端機，采用先進的數字編碼方式，可有效消除重影、抖動和通道間的串擾，從而達到更高的視頻傳輸品質。同時在鳥巢這樣大型的公共體育設施中，像本案這樣的臨時系統受路由緣故，線纜敷設長度往往也超出了信號有效傳輸的受限距離，選擇數字光端機既避免了敷線過多，又避免了信號相互干擾。數字光端機無需進行電氣或光學調節(jié)，安裝也極為簡便，同時每個通道的載波探測、數據傳輸和數據接收狀態(tài)均有LED指示，可監(jiān)視系統的運行狀況。非但如此，數字光端機還可以提供傳輸云臺控制信號的通道，以及像以太網這樣的網絡通道，為系統擴展、集成提供了方便。

    前端攝像機雖使用簡單，但在本系統的使用中處于非常獨特的地位，關系到本案的成功與否。在綜合各類用戶要求的基礎上，考慮使用成本，本案采用高清攝像機、高速快球、紅外攝像機、以及低照度半球等模擬攝像機來構成系統的前端系統。

系統說明
    本系統設有122臺攝像機，93塊液晶監(jiān)視器/電視機。部分遠端攝像機信號采用光纜方式傳輸。各個監(jiān)控點的圖像實時傳送到中央監(jiān)控室、本地分控室或遠程分控室。中央監(jiān)控室和遠程分控室均配有切換矩陣、控制鍵盤、硬盤錄像機、監(jiān)視墻，具有對視頻圖像的切換、云臺操縱控制以及對視頻圖像的管理操作等功能。連接到遠程分控室的視頻圖像在受控狀態(tài)下實時傳送到中央監(jiān)控室。本地分控室配有鍵盤和監(jiān)視墻，具有對視頻圖像的切換、云臺操縱控制功能。其中只有中央監(jiān)控室的鍵盤能對所有圖像具有操縱控制權。

    本案視頻監(jiān)控系統主要由前端系統、傳輸系統、控制系統和顯示系統組成。其主要設備構成包括攝像機、切換矩陣、控制鍵盤、硬盤錄像機、數字光端機和液晶監(jiān)視器等（見圖1）。

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前端系統
    根據應用范圍和現場實際情況，本系統選用了高清攝像機、高速快球、紅外攝像機、以及低照度半球等。高清攝像機主要用于國家體育場場內監(jiān)視，為總導演、燈光導演等提供高清無時延的視頻播放，這些攝像機既能提供全景攝像，又能提供局部細節(jié)，但方位固定。高速快球內置攝像機變焦鏡頭云臺解碼器為一體，不僅外觀優(yōu)美，而且在安裝及使用上很方便，適合本案中用戶對視頻圖像的可操縱性、實時性需求，其查看距離、方位等可快速調節(jié)。紅外攝像機主要用來監(jiān)控設備，特別是夜晚等光照度很小的情況下設備的狀態(tài)。半球攝像機使用簡單，用于室內安裝。部分攝像機帶有室外防護護罩。

    高速快球：35X室外高速球機。具有35倍光學變焦，12倍數碼變焦。水平分辨率達到540線，120倍寬動態(tài)范圍，256個預置位，最低照度達0.02LUX。具有晝/夜轉換、自動聚焦功能，內置散熱片及浪涌防雷保護。

傳輸系統
    考慮到該系統的重要性，同時也因為安裝區(qū)域電磁環(huán)境的復雜多變，原則上視頻圖像傳輸距離在400米以上一律采用光纜進行傳送，在400米以下的距離采用同軸電纜SYV-75-7或者SYV-75-5，通過控制電纜RVVP2*1.5來傳輸對前端的控制信號。本系統前端連接到中央監(jiān)控室的大部分點位采用光纖進行傳輸，連接到遠程分控室的點位因距離近，采用同軸電纜進行傳輸。本系統數字光端機采用視頻8位非壓縮編碼、高分辨率視頻信號、支持PAL等制式攝像機、透明的數據通道支持的云臺控制數據接口：RS-485，支持視頻無損耗再生中繼，平均無故障時間(MTBF)大于100000小時，多模傳送大于2km，墻面安裝、機架安裝或機箱配置型號可選?？刂菩盘柧€也通過光纜傳送。部分光端機提供的視頻/數據通道設計上有冗余量。光纜全部采用8芯或4芯，部分線纜設計上有冗余量。

控制系統
    控制系統設備包括視頻鍵盤、切換矩陣、硬盤錄像機、多媒體管理主機等。系統的各個參數配置、權限劃分、畫面控制、視頻存儲等由其完成。按照權限大小的不同，中央監(jiān)控室擁有最高的控制操縱權限，本地分控室和遠程分控室次之。中央監(jiān)控室、本地分控室位于開閉幕式總控區(qū)域，遠程分控室設置于火炬塔設備控制室和地面設備控制室。遠程分控室因空間小、距離遠，不便于工作人員進行現場管理。

    在每個監(jiān)控室都設置有視頻切換鍵盤，用戶可以利用鍵盤對圖像進行切換和操作，當然每個控制鍵盤的控制操縱權限是嚴格定義好的。本案對云臺的操縱有嚴格的權限劃分，避免產生爭搶現象。只有中央監(jiān)控室的主視頻鍵盤可以控制所有的圖像切換，其他視頻鍵盤僅能控制本地圖像顯示。中央監(jiān)控室、遠程分控室分別設置視頻切換矩陣和硬盤錄像機。其中中央監(jiān)控室設置有一個主切換矩陣，在兩個遠程分控室各設置有一個小切換矩陣，主切換矩陣通過級聯線控制小切換矩陣。

    主切換矩陣：全交叉點矩陣完全切換；160路輸入，64路輸出，切換時間小于16ms，可在TCP/IP網絡進行遠程觀看和控制；可對所選定的云臺遙控，進行搖攝和俯仰攝；可對所選定的鏡頭進行變焦、調焦，進行手動控制；可對所選定的解碼器進行控制；視頻矩陣控制有RS422接口、VGA口等；視頻、數據、控制信號端口備有可擴充方案；鍵盤可以控制DVR和多畫面處理器；可對超過15個以上的鍵盤進行互連、權限設定和控制；強大的宏命令功能；可提供熱切換器、備用主機。

    硬盤錄像機：采用16/8路嵌入式硬盤錄像機，H.264視頻壓縮編碼標準，同時支持16/8路實時錄像和1路檢索回放，可以顯示1、4、8、9、16畫面，視頻質量六檔可調，最高清晰度可達D1級，支持網絡瀏覽與回放，刻錄，視頻錄像速度大于25×16幀/秒，硬盤容量達3TB，滿負荷支持4天不間斷、D1級清晰度的視頻圖像存儲。[nextpage]

    多媒體管理主機：該主機設置于中央監(jiān)控室，用于對所有硬盤錄像機進行管理操作。該主機具備較強的資料備份能力，可以通過IP網絡連接和管理包括遠程分控室在內的所有硬盤錄像機，這樣工作人員在中央監(jiān)控室就可以對所有視頻資料進行檢索、回放和刻盤。

顯示系統
    每個監(jiān)控室還有數量不等的液晶監(jiān)視器和電視機組成的電視墻，便于顯示包括前端視頻圖像以及現場電視直播信號?？紤]到國家體育場各監(jiān)控室寶貴的空間，本案所有顯示設備均選用體積型號較小的液晶產品，主要由20寸液晶監(jiān)視器和42寸液晶電視機組成。它們都支持高分辨率，既能接受AV視頻，也能接收VGA信號，這為本系統提供了良好的擴展能力，比如可以接納指揮信息系統的信號，以及提供超高清電視的播放。

    液晶監(jiān)視器：采用了邊緣較窄，沒有音箱，直角的監(jiān)視器產品，便于產生良好的整體拼接效果。屏幕尺寸20寸，支持1600×1200以上分辨率，屏幕比率4:3，對比度700:1，亮度300cd/m2，黑白響應時間12ms，32M色彩。

    液晶電視機：可以放大視頻畫面，并在必要時顯示電視直播。屏幕尺寸42寸，具備AV輸入輸出端口，支持1366×768以上分辨率，屏幕比率16:9，對比度1200:1，亮度800cd/m2，黑白響應時間6ms，32M色彩，水平垂直可視角度大于178度。

系統主要功能
1、系統為奧運會開閉幕式、殘奧會開閉幕式在國家體育場的排列、演出提供視頻服務，這種服務既可以實時性的，也可以是事后的；既有高清的現場排練演出視頻，也有標清的設備狀態(tài)視頻；既能很好應用于晚上，也能很好應用于白天。
2、系統可靈活設置操作員權限，被授權的操作員具有不同的操作權限、監(jiān)控范圍、顯示內容。操作員權限的設定依賴于其使用的鍵盤，對其操作權限所對應范圍內的設備進行操作和圖像調用。系統支持分別以攝像機、操作鍵盤、監(jiān)視器為優(yōu)先的操作優(yōu)先級。
3、系統核心支持用戶編程，支持單個指令完成多個復雜命令的自動快速運行，即一鍵式命令。這些指令集可以由用戶直接編程、存儲和運行。系統能對視頻顯示順序進行動態(tài)編排，不拘泥于物理輸入順序、能對視頻輸入進行編組，用以對各組不同視頻的顯示及操作進行組別限制。
4、系統根據開閉幕式等演出流程設置場景變更序列，這種切換序列可以根據流程隨時間的變化自動進行，從而使得各個分控室的監(jiān)視墻可以根據流程自動顯示工作人員當前最需要的畫面。系統范圍內設備時鐘同步統一，并能與外部時鐘源保持同步。
5、系統采用硬盤錄像機錄像，系統可以定時或實時記錄監(jiān)視目標的圖像和數據。提供高精度的視頻畫面存儲、回放和檢索。提供靈活的畫面合成、顯示功能，便于集中觀看?？梢詡浞蒌浵褓Y料，方便批量DVD刻盤。

結語
    作為成功應用于北京奧運會開閉幕式的視頻監(jiān)視系統，我們主要是從功能上緊緊抓住用戶需求，從系統安裝環(huán)境切入，力求快速建立起一個穩(wěn)定、成熟、可擴展的，用戶期待感強的可視化監(jiān)控系統。作為奧運會歷史上第一次單獨為開閉幕式演出與儀式活動建立的一套專業(yè)視頻監(jiān)視系統，這是技術發(fā)展、普及的必然結果，而它的成功應用更充分體現了這樣一套系統存在的價值和意義，也必將為今后類似奧運會開閉幕式這樣的大型廣場表演活動提供有益的系統建設經驗。