隨著5G、物聯網等技術的商用加持，視頻行業的發展趨勢呈現智能化、高清化的特點。這也要求產業鏈內的參與者，需要從“端-邊-云”的架構來布局，其中“端”涉及攝像頭產品，包括了NVR和DVR設備，“云”指的是云中心存儲。對存儲企業而言，智慧視頻應用也背靠巨大的發展機遇。
在第十八屆中國國際社會公共安全博覽會（CPSE）上，西部數據公司中國區智慧視頻存儲產品市場總監孫旭華，分享了西部數據針對智慧視頻應用的WD PurpleTM存儲卡、WD PurpleTM HDD和WD PurpleTM Pro HDD系列產品。據介紹，AI技術的加持賦予了全新WD PurpleTM HDD更智能、更可靠的優勢，將推動智慧視頻領域存儲技術的革新。
數據流的工作負載更繁重
受新冠疫情影響的需求回升，2021年智能視頻監控市場快速恢復。過去一年來，有多家市調機構對全球智慧視頻市場進行了預測：Omdia數據顯示，2021年全球智慧視頻及相關基礎設施市場規模將達242億美元（約合1542億人民幣），復合年增長率（CAGR）為6.1%-7.1%，其中約有50%的市場收入來自中國；IDC預測，2020-2025年期間，全球HDD市場出貨量CAGR將為18.5%，單位驅動器平均容量CAGR為25.5%。
同時，伴隨5G、IoT技術商用滲透率的進一步提升，傳統的視頻應用已經無法滿足需求，尤其是在2020年新冠疫情爆發之后，更高清、更智能的智慧視頻的發展按下加速鍵，這也為人工智能（AI）的迅速滲透打下了扎實的基礎。現在的智慧視頻應用承擔著發熱檢測、社交距離、人流統計；交通模式、乘客監測、事故記錄；安全資源分配、廢物管理、生態環境保護；人群管理、物體檢測、實時安全警報；節約運營成本、自動化質量控制、系統可靠性監測等重任。這些細致且繁瑣的細分市場的拓展，使得配套的存儲也面臨著前所未有的挑戰——數據流的工作負載更加復雜、繁重。
在智慧視頻應用中，攝像頭生產許多結構化/半結構化數據以及元數據。相應地，配套的存儲器件要求具備識別并處理AI流的能力。此外，高清視頻應用的需求也推動網絡攝像頭的分辨率越來越高，2021年7月Omdia公布的一組數據顯示：預估在2016-2025年期間，分辨率≥4MP的網絡攝像頭占比迅速加大。到2025年，一半以上的網絡攝像頭分辨率將在4MP至6MP之間。
分辨率越高，意味著在視頻中將能呈現更多的細節，并可以為系統提升快速分析的能力，同時單通道碼流大小也在增加。除此之外，球形攝像頭的批量商用以及更多攝像頭連接數，均對存儲產品提出了要求，使得每塊硬盤所需總帶寬也有提升。
值得注意的是，在2021年Q4，西部數據與調研機構Security Sales & Integration聯合發布了《智慧視頻人工智能調研》報告。該報告針對173家集成商，涉及領域包括但不限于面部識別、車牌檢測、在醫療、零售業、樓宇門禁、安全系統中使用攝像頭、人群監測、智慧交通和泊車管理等。
據調查結果顯示，近80%的集成商在新系統中部署了更大的存儲容量。其中，42.2%受訪者表示，他們部署的系統使用4TB-8TB的存儲容量；34.9%的受訪者使用8TB或更高存儲容量。隨著AI的持續普及和應用案例的不斷更新，預計系統中部署的平均存儲容量將會呈現增長趨勢。例如4K視頻中的車牌要比1080P視頻更清晰，因此AI算法識別出車牌的成功率會隨分辨率的提高而增加。當視頻分辨率越高，其比特率就越高，所需的存儲容量也就越大。
無論是Omdia、IDC還是Security Sales & Integration，這些分析機構的數據都反映了，在智慧視頻應用中存儲面臨著更大的挑戰。這也對有意愿耕耘該領域的存儲廠商，提出了一個相當大的考驗。
西部數據公司消費級與企業級HDD業務部產品市場總監Brian Mallari
西部數據公司消費級與企業級HDD業務部產品市場總監Brian Mallari就表示：“云計算、5G、物聯網以及人工智能等新興技術不斷驅動全球數字化經濟的飛速增長，同時也推動著智慧視頻的蓬勃發展，并催生了智慧城市、智慧交通等豐富的場景。具備人工智能功能、愈加高清的視頻設備不斷推陳出新，新一代智慧視頻系統架構的持續升級，也帶來了對于高工作負載的存儲解決方案的需求。”
新一代支持AI流的系列產品
作為數據基礎架構供應商，西部數據在這些新的變化中嗅到了機遇。“目前整個行業在向智能化和高清化發展。主要涉及到‘端-邊-云’架構，其中‘端’主要是指攝像頭產品，‘邊’主要有NVR及DVR設備，‘云’主要是云中心存儲。我們也按照‘端-邊-云’架構來布局產品，因此我們推出了WD PurpleTM存儲卡、WD PurpleTM HDD和WD PurpleTM Pro HDD。” 孫旭華表示。
•WD PurpleTM HDD
如今的智慧型攝像頭在拍攝視頻、產生視頻元數據時，還會對視頻數據進行分析，并以此生成比如用于人臉識別向量值的結構化數據等AI流。這些AI流與普通的視頻流、主碼流的主要區別在于：AI流的數據尺寸較小，對HDD而言是隨機讀寫的數據，若無創新技術的支持，傳統HDD很難高效處理隨機讀寫。
對此，西部數據推出了WD PurpleTM HDD系列產品。該系列有1TB、2TB、3TB、4TB、6TB和8TB 六個容量點可供用戶選擇，具備智能化、高清化、低功耗、讀寫性能好、安全性高、高可靠性等多重優勢。“我們在WD PurpleTM HDD中增加了對AI流的支持，這部分創新主要體現在HDD內部的物理分區存儲中。分區存儲中的視頻流和圖片流可看作靜態流，即靜態傳統數據，而AI流則歸類為AI專有數據。”孫旭華補充說，WD PurpleTM HDD中大約有1%的空間，專門用于存AI數據流，以此來保障AI流的存儲性能和存儲安全。
雖然用戶暫時無法在物理層進行自定義，但是他們可以決定將怎樣的數據存到WD PurpleTM HDD中。WD PurpleTM HDD支持DDCM（動態數據配置管理）技術，能通過DDCM模塊實現對AI流數據、視頻流數據進行物理分區存儲。在系統運行過程中，WD PurpleTM HDD基于機器學習算法引擎，可對數據流進行細分和智能識別，并分區儲存到HDD硬件的不同區域，從而達到提升系統級別能力的需求。據孫旭華介紹，目前基于DDCM技術的分區存儲功能，已經開放給所有NVR/DVR廠商。
在高清化方面，WD PurpleTM HDD兼容市場眾多主流NVR/DVR系統。當前，前端的NVR、DVR生態較為封閉，每家廠商都會開發自己的文件系統，這導致當數據通過不同廠商的系統傳輸到HDD時，其負載模型會產生差異性，識別它們對存儲廠商而言具有極大的挑戰。WD PurpleTM HDD內置深度學習算法，即使系統的負載流非常復雜，也可以進行智能識別，將數據流、AI流分區存儲到HDD。
“WD PurpleTM HDD內部有緩沖，可通過智能Cache算法識別數據，在利用分區存儲優化HDD內部尋軌效率，并增大內部通路的帶寬。雖然分區存儲已經不是新的概念，但是把分區存儲應用到智慧視頻領域，我們是首創！”孫旭華自豪地說。
由于WD PurpleTM HDD支持輕智能AI流，智能適配智慧場景工作負載，其平均功耗僅為3.8W-4.6W。得益于技術、算法上以及HDD容量密度的創新，WD PurpleTM HDD比上一代產品降低了25%的功耗。“以前的HDD單碟容量只有1.67TB，現在WD PurpleTM HDD的單碟容量可達2TB，同等容量下只需要更少的磁碟數，所以功耗可以更低。”
在讀寫速度方面，許多大容量HDD采用SMR（疊瓦式磁記錄）技術，其優勢在于儲存密度比CMR（傳統磁記錄）技術更大，但SMR技術在某些情況下會大幅降低HDD的讀寫性能，尤其是寫入速度。WD PurpleTM HDD采用CMR記錄方式，這意味著該系列HDD具備更好的讀寫性能。此外，AllFrameTM（全幀）技術的加持，解決高清4K視頻存儲、單攝像頭多數據流和主流攝像機支持基本AI功能所帶來的日益增長的工作負載。
WD PurpleTM HDD還具備WDDA（Western Digital Device Analytics）功能。許多NVR/DVR設備無人監控，一旦設備發生故障，用戶很難確定故障發生的時間和原因，只能尋求維修人員的建議。WDDA可幫助用戶監測NVR/DVR設備中的每一塊HDD，提供“生命周期內上電復位警報”“電源開啟小時警報”“生命周期內工作負載總量警報”等18個參數功能，可全方位、多維度地了解HDD的狀態，為用戶節省大量的時間和金錢。
•WD PurpleTM Pro系列產品
為進一步擴充智慧視頻領域的存儲解決方案，西部數據推出了用于支持人工智能的NVR、視頻分析服務器和深度學習系統的WD Purple Pro系列產品。WD Purple TM Pro系列分別有8TB、10TB、12TB、14TB、18TB五個容量，未來該系列還將有更高容量的產品。WD Purple TM Pro主要的應用場景是后端的視頻存儲，包括后端視頻分析、機器學習、深度學習等。這些應用場景對存儲的容量、可靠性、HDD性能、實時分析能力都有更高的要求。
“后端的存儲提出了大容量、高性能和長壽命等需求，所以我們推出了WD PurpleTM Pro HDD。”孫旭華強調說，WD PurpleTM Pro HDD可提供五年質保，高達250萬小時的MTBF（Mean Time Between Failure，平均無故障工作時間）以及數千小時的視頻數。因此，它非常適合視頻化的機器學習。WD Purple TM Pro HDD里加入了AllFrameTM AI技術，支持多達64個高清攝像頭的視頻流共同記錄，并可根據AI的運作需求，同步處理額外的32個AI數據流。適用于AI流場景較多的應用，比如高端NVR、數據分析服務器、視頻分析服務器、高性能的機器學習服務器、集中存儲設備等。
•WD PurpleTM microSD存儲卡
WD PurpleTM microSD存儲卡主要應用于終端攝像頭設備。終端攝像頭主要使用在戶外場景，要求相關配件具備耐高低溫、耐高濕的特點，工作溫度為-25℃至85℃。又因為智慧視頻領域需要長時間錄制視頻，所以對存儲產品的可靠性要求也很高。再加上，戶外攝像頭的維護工作比較麻煩，也需要具有基于存儲卡的健康管理系統，用戶可通過手機就能知道存儲卡的剩余使用壽命，并根據需求預先進行維修。
WD PurpleTM microSD存儲卡適用于4K高清錄制，當前有1TB、512GB、256GB、128GB、64GB和32GB不同容量供選擇，孫旭華表示未來會推出容量更高的存儲卡產品。1TB WD PurpleTM microSD質保期為三年，如果按照H.264標準近幾年16Mbps的推薦碼率來算，512GB的WD PurpleTM microSD就能滿足4年的存儲需求，1TB則能保障8年的存儲需求。
WD PurpleTM microSD采用3D TLC技術，基于西部數據96層NAND，可提供多達500 P/E周期的超高耐久性。不但能保障多路視頻流、圖片流方面的性能，而且還能保障存儲AI流的性能和數據的安全性。
小結
在基于AI的智慧視頻應用案例中，部署最廣泛的領域是商業/科技/企業園區，其次是銀行和金融機構，然后是娛樂場所，再后是政府設施。無論AI是被用于裝配線、樓宇門禁、還是場內或周邊安全，這些垂直領域都是AI在視頻技術中的早期應用者。
具體來看，WD PurpleTM HDD支持輕智能的AI流，應用場景包括在電梯內自動識別電動車；在智能商超中支持防盜、商品管理；人臉識別場景中的抓拍人臉并進行分析。
WD PurpleTM Pro HDD支持有大量AI數據的應用場景，包括前端有很多傳感器的消防領域；需實時管理的智能交通前端攝像頭。總之，WD PurpleTM Pro HDD適用于有更多AI流產生的場景。
WD PurpleTM microSD則專為AI攝像頭、安防攝像頭和終端設備而設計，可用作基礎或備用數據存儲設備。
西部數據公司大中華區渠道業務董事總經理楊俊文
“中國市場一直以來都深受西部數據的重視，我們也深刻了解智慧視頻市場在存儲方面的挑戰與用戶的多樣化需求。” 西部數據公司大中華區渠道業務董事總經理楊俊文表示，“我們在智慧視頻領域持續創新，積極拓寬旗下產品，憑借專業的WD Purple與WD Purple Pro系列存儲產品為客戶提供理想的智慧視頻存儲解決方案。”
(新聞稿 2022-01-10)