作者：国际电子商情 李晋
随着5G、物联网等技术的商用加持，视频行业的发展趋势呈现智能化、高清化的特点。这也要求产业链内的参与者，需要从“端-边-云”的架构来布局，其中“端”涉及摄像头产品，包括了NVR和DVR设备，“云”指的是云中心存储。对存储企业而言，智慧视频应用也背靠巨大的发展机遇。
在第十八届中国国际社会公共安全博览会（CPSE）上，西部数据公司中国区智慧视频存储产品市场总监孙旭华，分享了西部数据针对智慧视频应用的WD PurpleTM存储卡、WD PurpleTM HDD和WD PurpleTM Pro HDD系列产品。据介绍，AI技术的加持赋予了全新WD PurpleTM HDD更智能、更可靠的优势，将推动智慧视频领域存储技术的革新。
数据流的工作负载更繁重
受新冠疫情影响的需求回升，2021年智能视频监控市场快速恢复。过去一年来，有多家市调机构对全球智慧视频市场进行了预测：Omdia数据显示，2021年全球智慧视频及相关基础设施市场规模将达242亿美元（约合1542亿人民币），复合年增长率（CAGR）为6.1%-7.1%，其中约有50%的市场收入来自中国；IDC预测，2020-2025年期间，全球HDD市场出货量CAGR将为18.5%，单位驱动器平均容量CAGR为25.5%。
同时，伴随5G、IoT技术商用渗透率的进一步提升，传统的视频应用已经无法满足需求，尤其是在2020年新冠疫情爆发之后，更高清、更智能的智慧视频的发展按下加速键，这也为人工智能（AI）的迅速渗透打下了扎实的基础。现在的智慧视频应用承担着发热检测、社交距离、人流统计；交通模式、乘客监测、事故记录；安全资源分配、废物管理、生态环境保护；人群管理、物体检测、实时安全警报；节约运营成本、自动化质量控制、系统可靠性监测等重任。这些细致且繁琐的细分市场的拓展，使得配套的存储也面临着前所未有的挑战——数据流的工作负载更加复杂、繁重。
在智慧视频应用中，摄像头生产许多结构化/半结构化数据以及元数据。相应地，配套的存储器件要求具备识别并处理AI流的能力。此外，高清视频应用的需求也推动网络摄像头的分辨率越来越高，2021年7月Omdia公布的一组数据显示：预估在2016-2025年期间，分辨率≥4MP的网络摄像头占比迅速加大。到2025年，一半以上的网络摄像头分辨率将在4MP至6MP之间。
分辨率越高，意味着在视频中将能呈现更多的细节，并可以为系统提升快速分析的能力，同时单通道码流大小也在增加。除此之外，球形摄像头的批量商用以及更多摄像头连接数，均对存储产品提出了要求，使得每块硬盘所需总带宽也有提升。
值得注意的是，在2021年Q4，西部数据与调研机构Security Sales & Integration联合发布了《智慧视频人工智能调研》报告。该报告针对173家集成商，涉及领域包括但不限于面部识别、车牌检测、在医疗、零售业、楼宇门禁、安全系统中使用摄像头、人群监测、智慧交通和泊车管理等。
据调查结果显示，近80%的集成商在新系统中部署了更大的存储容量。其中，42.2%受访者表示，他们部署的系统使用4TB-8TB的存储容量；34.9%的受访者使用8TB或更高存储容量。随着AI的持续普及和应用案例的不断更新，预计系统中部署的平均存储容量将会呈现增长趋势。例如4K视频中的车牌要比1080P视频更清晰，因此AI算法识别出车牌的成功率会随分辨率的提高而增加。当视频分辨率越高，其比特率就越高，所需的存储容量也就越大。
无论是Omdia、IDC还是Security Sales & Integration，这些分析机构的数据都反映了，在智慧视频应用中存储面临着更大的挑战。这也对有意愿耕耘该领域的存储厂商，提出了一个相当大的考验。
西部数据公司消费级与企业级HDD业务部产品市场总监Brian Mallari
西部数据公司消费级与企业级HDD业务部产品市场总监Brian Mallari就表示：“云计算、5G、物联网以及人工智能等新兴技术不断驱动全球数字化经济的飞速增长，同时也推动着智慧视频的蓬勃发展，并催生了智慧城市、智慧交通等丰富的场景。具备人工智能功能、愈加高清的视频设备不断推陈出新，新一代智慧视频系统架构的持续升级，也带来了对于高工作负载的存储解决方案的需求。”
新一代支持AI流的系列产品
作为数据基础架构供应商，西部数据在这些新的变化中嗅到了机遇。“目前整个行业在向智能化和高清化发展。主要涉及到‘端-边-云’架构，其中‘端’主要是指摄像头产品，‘边’主要有NVR及DVR设备，‘云’主要是云中心存储。我们也按照‘端-边-云’架构来布局产品，因此我们推出了WD PurpleTM存储卡、WD PurpleTM HDD和WD PurpleTM Pro HDD。” 孙旭华表示。
·WD PurpleTM HDD
如今的智慧型摄像头在拍摄视频、产生视频元数据时，还会对视频数据进行分析，并以此生成比如用于人脸识别向量值的结构化数据等AI流。这些AI流与普通的视频流、主码流的主要区别在于：AI流的数据尺寸较小，对HDD而言是随机读写的数据，若无创新技术的支持，传统HDD很难高效处理随机读写。
对此，西部数据推出了WD PurpleTM HDD系列产品。该系列有1TB、2TB、3TB、4TB、6TB和8TB 六个容量点可供用户选择，具备智能化、高清化、低功耗、读写性能好、安全性高、高可靠性等多重优势。“我们在WD PurpleTM HDD中增加了对AI流的支持，这部分创新主要体现在HDD内部的物理分区存储中。分区存储中的视频流和图片流可看作静态流，即静态传统数据，而AI流则归类为AI专有数据。”孙旭华补充说，WD PurpleTM HDD中大约有1%的空间，专门用于存AI数据流，以此来保障AI流的存储性能和存储安全。
虽然用户暂时无法在物理层进行自定义，但是他们可以决定将怎样的数据存到WD PurpleTM HDD中。WD PurpleTM HDD支持DDCM（动态数据配置管理）技术，能通过DDCM模块实现对AI流数据、视频流数据进行物理分区存储。在系统运行过程中，WD PurpleTM HDD基于机器学习算法引擎，可对数据流进行细分和智能识别，并分区储存到HDD硬件的不同区域，从而达到提升系统级别能力的需求。据孙旭华介绍，目前基于DDCM技术的分区存储功能，已经开放给所有NVR/DVR厂商。
在高清化方面，WD PurpleTM HDD兼容市场众多主流NVR/DVR系统。当前，前端的NVR、DVR生态较为封闭，每家厂商都会开发自己的文件系统，这导致当数据通过不同厂商的系统传输到HDD时，其负载模型会产生差异性，识别它们对存储厂商而言具有极大的挑战。WD PurpleTM HDD内置深度学习算法，即使系统的负载流非常复杂，也可以进行智能识别，将数据流、AI流分区存储到HDD。
“WD PurpleTM HDD内部有缓冲，可通过智能Cache算法识别数据，在利用分区存储优化HDD内部寻轨效率，并增大内部通路的带宽。虽然分区存储已经不是新的概念，但是把分区存储应用到智慧视频领域，我们是首创！”孙旭华自豪地说。
由于WD PurpleTM HDD支持轻智能AI流，智能适配智慧场景工作负载，其平均功耗仅为3.8W-4.6W。得益于技术、算法上以及HDD容量密度的创新，WD PurpleTM HDD比上一代产品降低了25%的功耗。“以前的HDD单碟容量只有1.67TB，现在WD PurpleTM HDD的单碟容量可达2TB，同等容量下只需要更少的磁碟数，所以功耗可以更低。”
在读写速度方面，许多大容量HDD采用SMR（叠瓦式磁记录）技术，其优势在于储存密度比CMR（传统磁记录）技术更大，但SMR技术在某些情况下会大幅降低HDD的读写性能，尤其是写入速度。WD PurpleTM HDD采用CMR记录方式，这意味着该系列HDD具备更好的读写性能。此外，AllFrameTM（全帧）技术的加持，解决高清4K视频存储、单摄像头多数据流和主流摄像机支持基本AI功能所带来的日益增长的工作负载。
WD PurpleTM HDD还具备WDDA（Western Digital Device Analytics）功能。许多NVR/DVR设备无人监控，一旦设备发生故障，用户很难确定故障发生的时间和原因，只能寻求维修人员的建议。WDDA可帮助用户监测NVR/DVR设备中的每一块HDD，提供“生命周期内上电复位警报”“电源开启小时警报”“生命周期内工作负载总量警报”等18个参数功能，可全方位、多维度地了解HDD的状态，为用户节省大量的时间和金钱。
·WD PurpleTM Pro系列产品
为进一步扩充智慧视频领域的存储解决方案，西部数据推出了用于支持人工智能的NVR、视频分析服务器和深度学习系统的WD Purple Pro系列产品。WD Purple TM Pro系列分别有8TB、10TB、12TB、14TB、18TB五个容量，未来该系列还将有更高容量的产品。WD Purple TM Pro主要的应用场景是后端的视频存储，包括后端视频分析、机器学习、深度学习等。这些应用场景对存储的容量、可靠性、HDD性能、实时分析能力都有更高的要求。
“后端的存储提出了大容量、高性能和长寿命等需求，所以我们推出了WD PurpleTM Pro HDD。”孙旭华强调说，WD PurpleTM Pro HDD可提供五年质保，高达250万小时的MTBF（Mean Time Between Failure，平均无故障工作时间）以及数千小时的视频数。因此，它非常适合视频化的机器学习。WD Purple TM Pro HDD里加入了AllFrameTM AI技术，支持多达64个高清摄像头的视频流共同记录，并可根据AI的运作需求，同步处理额外的32个AI数据流。适用于AI流场景较多的应用，比如高端NVR、数据分析服务器、视频分析服务器、高性能的机器学习服务器、集中存储设备等。
·WD PurpleTM microSD存储卡
WD PurpleTM microSD存储卡主要应用于终端摄像头设备。终端摄像头主要使用在户外场景，要求相关配件具备耐高低温、耐高湿的特点，工作温度为-25℃至85℃。又因为智慧视频领域需要长时间录制视频，所以对存储产品的可靠性要求也很高。再加上，户外摄像头的维护工作比较麻烦，也需要具有基于存储卡的健康管理系统，用户可通过手机就能知道存储卡的剩余使用寿命，并根据需求预先进行维修。
WD PurpleTM microSD存储卡适用于4K高清录制，当前有1TB、512GB、256GB、128GB、64GB和32GB不同容量供选择，孙旭华表示未来会推出容量更高的存储卡产品。1TB WD PurpleTM microSD质保期为三年，如果按照H.264标准近几年16Mbps的推荐码率来算，512GB的WD PurpleTM microSD就能满足4年的存储需求，1TB则能保障8年的存储需求。
WD PurpleTM microSD采用3D TLC技术，基于西部数据96层NAND，可提供多达500 P/E周期的超高耐久性。不但能保障多路视频流、图片流方面的性能，而且还能保障存储AI流的性能和数据的安全性。
小结
在基于AI的智慧视频应用案例中，部署最广泛的领域是商业/科技/企业园区，其次是银行和金融机构，然后是娱乐场所，再后是政府设施。无论AI是被用于装配线、楼宇门禁、还是场内或周边安全，这些垂直领域都是AI在视频技术中的早期应用者。
具体来看，WD PurpleTM HDD支持轻智能的AI流，应用场景包括在电梯内自动识别电动车；在智能商超中支持防盗、商品管理；人脸识别场景中的抓拍人脸并进行分析。
WD PurpleTM Pro HDD支持有大量AI数据的应用场景，包括前端有很多传感器的消防领域；需实时管理的智能交通前端摄像头。总之，WD PurpleTM Pro HDD适用于有更多AI流产生的场景。
WD PurpleTM microSD则专为AI摄像头、安防摄像头和终端设备而设计，可用作基础或备用数据存储设备。
西部数据公司大中华区渠道业务董事总经理杨俊文
“中国市场一直以来都深受西部数据的重视，我们也深刻了解智慧视频市场在存储方面的挑战与用户的多样化需求。” 西部数据公司大中华区渠道业务董事总经理杨俊文表示，“我们在智慧视频领域持续创新，积极拓宽旗下产品，凭借专业的WD Purple与WD Purple Pro系列存储产品为客户提供理想的智慧视频存储解决方案。”