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淺談智能樓宇閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)方案
2024-10-30
淺談智能樓宇閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)方案
摘要:為了進(jìn)一步滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人們文明生活的高標(biāo)準(zhǔn)要求,創(chuàng)造一個(gè)安全、舒適、溫馨、高效的辦公與生活環(huán)境,并隨著視頻軟、硬壓縮技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日漸成熟的今天。建立一個(gè)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理的一體化集成系統(tǒng),提供一個(gè)投資合理、又擁有高效、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、
智能化樓宇監(jiān)控系統(tǒng)
已引起了各方面的高度重視。
智能樓宇
是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,而且是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng),因此,它的建設(shè)就應(yīng)該遵循系統(tǒng)工程的基本程序。根據(jù)智能樓宇技術(shù)目前發(fā)展的狀況,我們利用系統(tǒng)工程的方法
智能樓宇
系統(tǒng)工程建立的五大步驟,它包括:系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品選型、工程施工和運(yùn)行維護(hù)管理?傊,由于
智能樓
宇技術(shù)的復(fù)雜性、發(fā)展性和外部條件的可變性,用直觀的傳統(tǒng)方法和單憑個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)來組織管理一個(gè)大規(guī)模復(fù)雜的智能大廈系統(tǒng)工程已經(jīng)不行了,為了保證系統(tǒng)的整體性就需要用現(xiàn)代信息系統(tǒng)和系統(tǒng)工程的方法來統(tǒng)盤地考慮這一問題,從而編制出系統(tǒng)研制全過程的模型,把智能樓宇建設(shè)的全過程,嚴(yán)密地聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體全面地考慮和改善整個(gè)過程,以便實(shí)現(xiàn)綜合最優(yōu)化。
一、
智能
樓宇
閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)
設(shè)計(jì)原則:
項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)遵循技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則。并綜合考慮施工、維護(hù)及操作因素,將為今后的發(fā)展、擴(kuò)建、改造等因素留有擴(kuò)充的余地。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容是系統(tǒng)的、完整的、全面的;設(shè)計(jì)方案具有科學(xué)性、合理性、可操作性。
二、
智能樓宇閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)
功能和特點(diǎn)
:
本著系統(tǒng)既要先進(jìn)、實(shí)用、成熟、可靠,又要做到系統(tǒng)開放性、可擴(kuò)展性好,兼顧投資合理、效益最佳的目的。閉路電視監(jiān)控對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視、控制和管理,使這些設(shè)備得以安全、可靠、高效地運(yùn)行,最大限度地發(fā)揮智能管理的作用,創(chuàng)造安全、健康、舒適宜人和能提高工作效率的優(yōu)良環(huán)境,節(jié)約能源,并減少維護(hù)人員。根據(jù)項(xiàng)目的環(huán)境需要,并接合功能需求建立項(xiàng)目閉路電視監(jiān)控。
CGTV主要任務(wù)是對(duì)建筑物內(nèi)重要部位的事態(tài)、人流等動(dòng)態(tài)狀況進(jìn)行宏觀監(jiān)視、控制。以便對(duì)各種異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)取證、復(fù)核,達(dá)到及時(shí)處理目的。MPEG-4是超低碼率運(yùn)動(dòng)圖像和語言的壓縮標(biāo)準(zhǔn),它不僅是針對(duì)一定比特率下的視頻、音頻編碼,更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。MPEG4標(biāo)準(zhǔn)的占用帶寬可調(diào),占用帶寬與圖像的清晰度成正比。以目前的技術(shù),一般占用帶寬大致在幾百K左右?傊,本閉路電視監(jiān)控是一個(gè)使本項(xiàng)目高度自動(dòng)化、高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間。
三、
智能樓宇閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)
方
案設(shè)計(jì):
根據(jù)設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)規(guī)范和依據(jù)及國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)用戶的需求,以及所提供的圖紙及相關(guān)資料,并接合項(xiàng)目的實(shí)際情況及未來的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)該項(xiàng)目的閉路電視監(jiān)控進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。
3.1智能樓宇閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及原理:
閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)分別由前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)4個(gè)部分構(gòu)成。還具有對(duì)圖像信號(hào)的分配切換、存儲(chǔ)、處理、還原等功能。
3.2用戶需求分析及前端分布:
根據(jù)用戶需求,充分考慮了本系統(tǒng)高度的可靠性、先進(jìn)性、靈活性、可擴(kuò)充性、易管理性及性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn),并根據(jù)所提供的圖紙及相關(guān)料資,以及相關(guān)產(chǎn)品的性能等因素,本項(xiàng)目前端分布情況,具體信息點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表見表1。
3.3設(shè)備選型及配置: 3.3.1前端系統(tǒng):3.3.1.1攝像機(jī)的選擇:
攝像部分的主體是攝像機(jī),其功能為觀察、收集信息。攝像機(jī)的性能及其安裝方式是決定系統(tǒng)質(zhì)量的重要因素。光導(dǎo)管攝像機(jī)目前已被淘汰,由電荷耦合器件簡(jiǎn)稱CCD攝像機(jī)所取代。其主要性能及技術(shù)參數(shù)要求如下:
色彩:攝像機(jī)有黑白和彩色兩種,通常黑白攝像機(jī)的水平清晰度比彩色攝像機(jī)高,且黑白攝像機(jī)比彩色攝像機(jī)靈敏,更適用于光線不足的地方和夜間燈光較暗的場(chǎng)所。黑白攝像機(jī)的價(jià)格比彩色便宜。但彩色的圖像容易分辨衣物與場(chǎng)景的顏色,便于及時(shí)獲取、區(qū)分現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息。
清晰度:有水平清晰度和垂直清晰度兩種。攝像機(jī)的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼對(duì)電視圖像水平細(xì)節(jié)清晰度的量度,用電視線TVL表示。目前選用黑白攝像機(jī)的水平清晰度一般應(yīng)要求大于500線,彩色攝像機(jī)的水平清晰度一般應(yīng)要求大于400線。
照度:?jiǎn)挝槐徽彰娣e上接受到的光通量稱為照度。Lux(載克斯)是標(biāo)稱光亮度(流明)的光束均勻射在1m2面積上時(shí)的照度。目前一般選用黑白攝像機(jī)的最低照度,當(dāng)相對(duì)孔徑為F/1.4時(shí),最低照度要求選用小于0.1Lux;選用彩色攝像機(jī)的最低照度,當(dāng)相對(duì)孔徑為F/1.4時(shí),最低照度要求選用小于0.2Lux。
同步:要求攝像機(jī)具有電源同步、外同步信號(hào)接口。對(duì)電源同步而言,使所有的攝像機(jī)由監(jiān)控中心的交流同相電源供電,使攝像機(jī)場(chǎng)同步信號(hào)與市電的相位鎖定,以達(dá)到攝像機(jī)同步信號(hào)相位一致的同步方式。對(duì)外同步而言,要求配置一臺(tái)同步信號(hào)發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫同步,電視系統(tǒng)掃描用的行頻、場(chǎng)頻、幀頻信號(hào),復(fù)合消隱信號(hào)與外設(shè)信號(hào)發(fā)生器提供的同步信號(hào)同步的工作方式。系統(tǒng)只有在同步的情況下,圖像進(jìn)行時(shí)序切換時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)滾動(dòng)現(xiàn)象,錄、放像質(zhì)量才能提高。
電源:攝像機(jī)電源一般有交流220V,交流24V,直流12V?筛鶕(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇攝像機(jī)電源,但推薦采用安全低電壓。
自動(dòng)增益控制(ACC):在低亮度的情況下,自動(dòng)增益功能可以提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度以獲得清晰的圖像。目前,市場(chǎng)上CCD攝像機(jī)的最低照度都是在這種條件下的參數(shù)。
自動(dòng)白平衡:當(dāng)彩色攝像機(jī)的白平衡正常時(shí),才能真實(shí)地還原被攝物體的色彩。彩色攝像機(jī)的自動(dòng)白平衡就是實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)調(diào)整。
電子亮度控制:有些CCD攝像機(jī)可以根據(jù)射入光線的亮度,利用電子快門來調(diào)節(jié)CCD圖像傳感器的曝光時(shí)間,從而在光線變化較大時(shí)可以不用自動(dòng)光圈鏡頭。使用電子亮度控制時(shí),被攝景物的景深要比使用自動(dòng)光圈鏡頭時(shí)要小。
逆光補(bǔ)償:在只能逆光安裝的情況下,采用普通攝像機(jī)時(shí),被攝物體的圖像會(huì)發(fā)黑,應(yīng)選用具有逆光補(bǔ)償?shù)臄z像機(jī)才能獲得較為清晰的圖像。
3.3.1.2智能樓宇閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)鏡頭選擇:
鏡頭按功能和操作分類:攝取靜態(tài)目標(biāo)的攝像機(jī),可選用固定焦距鏡頭,當(dāng)有視角變化要求的動(dòng)態(tài)目標(biāo)攝像場(chǎng)合,可選用變焦距鏡頭。鏡頭焦距的選擇要根據(jù)視場(chǎng)大小和鏡頭到監(jiān)視目標(biāo)的距離而定。 F=A×L/B 、式中:F:焦距,mm;A:像場(chǎng)、寬,mm; L:鏡頭到監(jiān)視目標(biāo)的距離;
B:視場(chǎng)高(L、B采用相同的度量單位)。
選擇鏡頭焦距時(shí),必須考慮攝像機(jī)圖像敏感器畫面的尺寸,有213"、1/2"、1/3"、1/4"4種型式。這4種模式都具有垂直X水平尺寸為3*4的方位比,而4種模式攝像機(jī)對(duì)應(yīng)于某一個(gè)鏡頭,則下一個(gè)模式正好與它上一個(gè)模式攝像機(jī)相差一個(gè)鏡頭焦距的檔次。如專1/2”攝像機(jī)使用16mm鏡頭的視角范圍正好與1/3"攝像機(jī)使用12mm焦距的鏡頭相同。以此類推。
對(duì)景深大、視場(chǎng)范圍廣的監(jiān)視區(qū)域及需要監(jiān)視變化的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景,一般對(duì)應(yīng)采用帶全景云臺(tái)的攝像機(jī),并配置6倍以上的電動(dòng)變焦距帶自動(dòng)光圈鏡頭。
使用電荷耦合器件(CCD)時(shí),一般均應(yīng)選擇自動(dòng)光圈鏡頭。對(duì)于室內(nèi)照度恒定或變化很小時(shí)可選擇手動(dòng)可變光圈鏡頭,電梯轎箱內(nèi)的攝像機(jī)鏡頭應(yīng)根據(jù)轎箱體積的大小選用水平視場(chǎng)角大于70度的廣角鏡頭。
隨著小型化需要,鏡頭尺寸需縮小,除通常攝像機(jī)鏡頭的標(biāo)準(zhǔn)C接口外,引入了Cs接口。由于cs接口比C接口短5mm。減小了鏡頭與敏感件的間距,故cs接口系統(tǒng)體積小、輕,且Cs接口鏡頭價(jià)格較便宜。Cs接口攝像機(jī)可配用cs接口鏡頭。也可使用C接口鏡頭再加上引入5mm隔條環(huán)。而C接口攝像機(jī)只能配用C接口鏡頭,不能使用Cs接口的鏡頭。
攝像機(jī)鏡頭應(yīng)從光源方向?qū)?zhǔn)監(jiān)視目標(biāo),避免逆光。鏡頭的焦距和攝像機(jī)靶面的大小決定了視角,焦距越小,視野越大。焦距越大,視野越小。若要考慮清晰度,可采用電動(dòng)變焦距鏡頭,根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整。
通光量:鏡頭的通光量是用鏡頭的焦距和通光孔徑的比值(光圈)來衡量的,一般用F表示。在光線變化不大的場(chǎng)合。光圈調(diào)到合適的大小后不必改動(dòng)。用手動(dòng)光圈鏡頭即可。在光圈線變化大的場(chǎng)合,如在室外,一般均需要自動(dòng)光圈鏡頭。
3.3.2智能樓宇閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)傳輸系統(tǒng):
監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)和控制中心總有一定距離,從監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)到控制中心需要圖像信號(hào)傳輸圖像信號(hào),同時(shí)從控制中心的控制信號(hào)要傳送到現(xiàn)場(chǎng)。所以傳輸系統(tǒng)包括視頻信號(hào)和控制信號(hào)傳輸兩部分。
(1)視頻信號(hào)傳輸。一般采用同軸電纜傳輸視頻基帶信號(hào)。也可采用光纜傳送電視信號(hào)以及用平衡電纜對(duì)也就是利用電話電纜傳送。由于電纜對(duì)外界的靜電場(chǎng)和電磁波有屏蔽作用,可減少串?dāng)_,傳輸損失也較小。但當(dāng)電纜作為長距離傳送媒體時(shí)。會(huì)發(fā)生對(duì)地不平衡低頻地電流的影響,有時(shí)也會(huì)有高頻干擾。信號(hào)傳輸帶寬為50Hz-4MHz,當(dāng)傳輸距離在200m以內(nèi)時(shí),用同軸電纜傳送,其衰減的影響一般可不予考慮;當(dāng)傳輸距離大于200m時(shí),電纜衰減量較大,為了能把整個(gè)帶寬內(nèi)不同頻率的信號(hào)進(jìn)行傳輸,必須使用電纜補(bǔ)償放大器。某些場(chǎng)合,布線非常困難時(shí),可以采用無線傳輸如微波定向傳輸,但它要占用頻率資源。需經(jīng)無線電管理委員會(huì)核準(zhǔn)。
(2)控制信號(hào)傳輸。對(duì)于CCTV,常用的控制方式有直接控制、編碼控制、同軸視控。目前直接控制由于線纜過多,很少采用。編碼控制是將全部控制命令數(shù)字化(調(diào)制)后再傳輸,到控制設(shè)備后再解調(diào),還原成直接控制量,可節(jié)約線纜。這種方式傳輸距離長,目前工程中采用較多。同軸視控就是控制信號(hào)與視頻信號(hào)共用一條同軸電纜,利用頻率分割或視頻信號(hào)消隱期傳輸控制信號(hào)的方式傳輸,但價(jià)格較貴。
(3)管槽敷設(shè)。為防止電磁干擾和外電源及變頻電梯等干擾,電纜應(yīng)敷設(shè)在接地良好的金屬管或金屬橋架,同時(shí)保護(hù)線纜。
3.3.3控制系統(tǒng):3.3.3.1模擬控制系統(tǒng):
(1)視頻矩陣切換器。對(duì)多路視頻輸入信號(hào)和多路視頻輸出信號(hào)進(jìn)行切換和控制,可以通過電子開關(guān),組成切換矩陣,使任一路輸入可切換至任一路輸出。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足必要的視頻輸入/輸出容量,并易擴(kuò)展。一個(gè)CCTV系統(tǒng)除主控鍵盤外,還可根據(jù)需要設(shè)置分控鍵盤。
(2)雙工多畫面視頻處理器。能把多路視頻信號(hào)合成一幅圖像,達(dá)到在一臺(tái)監(jiān)視器上同時(shí)觀看多路攝像機(jī)信號(hào)。常用的16畫面分割器。又稱為多畫面視頻處理器,雙工的另一個(gè)用途是用一臺(tái)錄像機(jī)同時(shí)錄制多路視頻信號(hào),并具有單路回放的功能,即能選擇同時(shí)錄下的多路視頻信號(hào)的任意一路在監(jiān)視器上回放。
(3)多畫面分割器。將多個(gè)畫面通過視頻數(shù)字處理合并成分割狀的一個(gè)畫面,就出現(xiàn)了多畫面分割器,F(xiàn)有4畫面分割器、9畫面分割器、16畫面分割器。這樣用一臺(tái)監(jiān)視器,一臺(tái)錄像機(jī)上能同時(shí)監(jiān)看、記錄4、9、16個(gè)畫面,多畫面分割器通常分為3類:
(4)單工畫面處理器。單純監(jiān)看一個(gè)畫面,記錄分割畫面。雙工畫面處理器:在監(jiān)視單畫面、分割畫面同時(shí)。可以進(jìn)行記錄。全雙工畫面處理器:在監(jiān)視、記錄的同時(shí),可以進(jìn)行記錄信號(hào)回放。
(5)視頻分配器。一路視頻信號(hào)可同時(shí)分配成多路視頻輸出。
3.3.3.2數(shù)字化圖像監(jiān)控系統(tǒng)
以同軸電纜傳輸視頻信號(hào)。稱之為傳統(tǒng)的模擬信號(hào)傳輸方式,這種方式傳輸,在較短距離內(nèi)(如200m左右)視頻信號(hào)的衰減不大,如果超過200m,則必須對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償放大。常規(guī)的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)較適合在一座建筑物或較小的地域范圍內(nèi)使用。
數(shù)字化
監(jiān)控系統(tǒng)
是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)與閉路電視技術(shù)相結(jié)合,適用于遠(yuǎn)距離傳輸多路視、音頻信號(hào)。實(shí)際上就是將模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,并對(duì)其壓縮編碼,通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)字多媒體技術(shù)來傳輸視頻圖像。
數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)與圖像監(jiān)控技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起,能高清晰、同步地傳輸圖像信號(hào),是一項(xiàng)全新的安保電視系統(tǒng),它已成為現(xiàn)代化樓宇管理的有力工具。
數(shù)字化圖像監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控,把分散在各地的監(jiān)控點(diǎn)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)聯(lián)系在一起并利用了多媒體技術(shù),增強(qiáng)了整體安全和圖像監(jiān)控的自動(dòng)化管理能力。
目前,不少公司的產(chǎn)品均使用了特殊的壓縮方法,采用了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)技術(shù),從而保證了圖像的質(zhì)量。數(shù)據(jù)壓縮和圖像、聲音的復(fù)合全部由硬件完成,在一個(gè)系統(tǒng)上可實(shí)現(xiàn)16路的實(shí)時(shí)監(jiān)控。16路信號(hào)可同時(shí)存儲(chǔ),而且視頻圖像的不丟幀,動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)保證了監(jiān)控端圖像的連續(xù)性和高清晰度。
3.3.3.3
智能樓宇閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)
數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng):
數(shù)字監(jiān)控硬盤錄像系統(tǒng)的功能。數(shù)字硬盤錄像是當(dāng)今安保電視系統(tǒng)領(lǐng)域最新型的、性能最卓越的數(shù)字化圖像記錄設(shè)備,它將監(jiān)控系統(tǒng)中所有的攝像機(jī)攝取的畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字壓縮并錄制存檔,可以根據(jù)任意檢索要求對(duì)所記錄的圖像進(jìn)行隨機(jī)檢索。由于采用了數(shù)字記錄技術(shù),能大大增強(qiáng)錄制圖像的抗衰減、抗干擾能力,因此無論經(jīng)過多少次的檢索或錄像回放都不會(huì)影響播放圖像的清晰度,而傳統(tǒng)的模擬方式記錄的錄像帶在經(jīng)過若干次檢索及回放后。圖像質(zhì)量將會(huì)有一定的衰減并引起信號(hào)信噪比的下降。當(dāng)需要對(duì)已存儲(chǔ)的圖像進(jìn)行復(fù)制時(shí),數(shù)字記錄的圖像不存在復(fù)制劣化的問題,而模擬方式記錄的圖像每經(jīng)過一次復(fù)制就要劣化一次。
數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化、多媒體智能化與監(jiān)控電視為一體,以數(shù)字化的方式和全新的理念構(gòu)造出的新一代監(jiān)控圖像硬盤錄像系統(tǒng)。系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)字圖像監(jiān)控管理的同時(shí),又能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控圖像畫面的遠(yuǎn)程傳送。加強(qiáng)了整體安全管理。在系統(tǒng)中,所有圖像數(shù)據(jù)均以數(shù)字形式保存,這與傳統(tǒng)的模擬信號(hào)系統(tǒng)相比較,打印出的照片具有更高的清晰度和逼真感,數(shù)據(jù)的傳輸更可靠,速度更快。系統(tǒng)以模塊化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),各個(gè)模塊包括:信號(hào)采集模塊、監(jiān)控模塊、圖像錄制模塊、遠(yuǎn)程訪問模塊和中央控制模塊。整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)便。易于安裝。
3.3.4顯示系統(tǒng) (1)顯示與記錄。顯示與記錄設(shè)備一般均安裝在安?刂剖。主要由黑白/彩色監(jiān)視器、錄像機(jī)及視頻處理設(shè)備組成。
黑白/彩色專用監(jiān)視器。實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)視頻信號(hào)再現(xiàn)圖像的設(shè)備,一般要求黑白監(jiān)視器的水平清晰度應(yīng)大于600線,彩色監(jiān)視器的清晰度應(yīng)大于350線。
(2)錄像機(jī)。它是
監(jiān)視系統(tǒng)
的記錄和重放裝置,一般采用時(shí)滯錄像機(jī),用普通180min的錄像帶可以錄24h以上,甚至可達(dá)480h,960h,并可用控制信號(hào)自動(dòng)操作錄像機(jī)的遙控功能。對(duì)于與安全報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的攝錄像系統(tǒng),宜單獨(dú)配置相應(yīng)的時(shí)滯錄像機(jī),目前已可采用數(shù)碼光盤記錄、計(jì)算機(jī)硬盤錄像。
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