視頻服務(wù)器的地位、現狀及未來(lái)趨勢

2009/07/22

　　視頻服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統中的地位

　　什么是網(wǎng)絡(luò )視頻監控，網(wǎng)絡(luò )視頻監控是相對模擬監控和數字監控而言的。在模擬監控系統中，圖像的傳輸、交換以及存儲均基于模擬信號處理技術(shù)。數字監控引入了先進(jìn)的數字信號處理技術(shù)，實(shí)現了以DVR為典型代表的數字化存儲。而網(wǎng)絡(luò )監控以數字信號處理為基礎，采用網(wǎng)絡(luò )化的方式實(shí)現信號的傳輸、交換、控制、錄像存儲以及點(diǎn)播回放，并通過(guò)設立強大的中心管理平臺（CMS），實(shí)現對系統內所有編解碼設備及錄像存儲設備的統一管理與集中控制。對用戶(hù)而言，僅需登錄中心管理平臺，即可實(shí)現全網(wǎng)監控資源的統一調用、瀏覽和管理。網(wǎng)絡(luò )視頻監控實(shí)現了端到端的網(wǎng)絡(luò )化，系統架構由IP前端、TCP/IP網(wǎng)絡(luò )、中心管理平臺、網(wǎng)絡(luò )存儲設備、電視墻解碼器以及客戶(hù)端等幾個(gè)部分組成，如圖一所示。

示意圖

　　模擬攝像機網(wǎng)絡(luò )攝像機網(wǎng)絡(luò )攝像機視頻服務(wù)器管理平臺視頻服務(wù)器視頻解碼器PC客戶(hù)端存儲服務(wù)器TCP/IP網(wǎng)絡(luò )電視墻圖1網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統架構圖。

　　視頻服務(wù)器從核心功能上可以分為視頻編碼器和視頻解碼器兩大類(lèi)。從圖一中可以很清晰地看到，視頻編碼器位于網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的前端，而視頻解碼器則位于用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)端（或稱(chēng)為后端）。

　　視頻編碼器用于實(shí)現前端信號（視頻、音頻及其它信號）的數字化壓縮和網(wǎng)絡(luò )化，具體功能包括監控點(diǎn)模擬視音頻信息和報警信息的接入、編碼/壓縮、傳輸以及外圍設備（如攝像機、云鏡、矩陣等）的控制。上述信息經(jīng)視頻編碼器處理后通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )上傳至中心管理平臺，再由中心管理平臺分發(fā)至客戶(hù)端、視頻解碼器以及錄像存儲設備。

　　視頻服務(wù)器的應用現狀

　　視頻編碼器與網(wǎng)絡(luò )攝像機最大的差異在于，視頻編碼器的視頻源來(lái)自模擬攝像機，需要與模擬攝像機配合使用，而網(wǎng)絡(luò )攝像機是一體化的，本身就集成了模擬視頻采集功能。從目前的情況來(lái)看，盡管網(wǎng)絡(luò )攝像機正在大量涌現，但因為以下兩個(gè)原因，視頻編碼器仍將在網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統中占據不可替代的重要位置：一是大量已建的模擬和數字監控系統亟待網(wǎng)絡(luò )化改造，為了保護現有模擬攝像機的投資，這些改造將產(chǎn)生龐大的視頻編碼器部署需求；二是目前網(wǎng)絡(luò )攝像機的選擇面還遠遠沒(méi)有模擬攝像機大，難以滿(mǎn)足不同用戶(hù)差異化的應用需求，所以很多應用場(chǎng)合必須基于模擬攝像機加視頻編碼器的模式實(shí)現前端的數字化網(wǎng)絡(luò )化。

　　視頻解碼器則用于在PC客戶(hù)端的控制下接收平臺轉發(fā)過(guò)來(lái)的網(wǎng)絡(luò )視頻監控碼流，解碼輸出模擬信號到電視墻、音響等外圍設備，通常部署在用戶(hù)的監控中心。視頻解碼器與PC客戶(hù)端的不同在于，視頻解碼器一般基于硬件解碼，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的顯示設備顯示監控圖像，而PC客戶(hù)端直接通過(guò)PC顯示屏顯示監控圖像。由于PC客戶(hù)端還有更多控制管理功能，且接入靈活、操作方面，所以基于PC客戶(hù)端進(jìn)行監控瀏覽的應用越來(lái)越普遍。但由于視頻解碼器基于硬件，性能穩定、圖像質(zhì)量好，因此對于很多需要集中解碼上墻的應用還是有著(zhù)很普遍的意義。

　　視頻服務(wù)器的應用現狀

　　從目前來(lái)看，由于網(wǎng)絡(luò )化進(jìn)程的加快，視頻服務(wù)器已經(jīng)明顯地進(jìn)入了差異化應用階段，客戶(hù)需求越來(lái)越個(gè)性化，因此視頻服務(wù)器的種類(lèi)也越來(lái)越多。

　　尤其是視頻編碼器，從圖像質(zhì)量上可分為CIF、2CIF、D1等；從編碼格式上可分為JPEG、MJPEG、MPEG-4、H.264等；從接入路數上可分為單路、2路、4路甚至多路；從傳輸接口上可分為有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)等；從應用功能上可分為普通型、音頻型、存儲型、雙碼流型等。視頻解碼器類(lèi)型相對較少，差異主要體現在圖像質(zhì)量、編碼格式、解碼路數幾個(gè)方面。

　　在圖像質(zhì)量方面:得益于網(wǎng)絡(luò )帶寬的持續提升、高效視頻編碼技術(shù)的應用，D1分辨率的視頻服務(wù)器正在成為主流；

　　在編碼格式方面:基于MPEG-4的視頻服務(wù)器仍然占據主要市場(chǎng)，但由于追求占有帶寬更少、圖像質(zhì)量更好，因此H.264視頻服務(wù)器的發(fā)展勢頭非常迅猛，即將取代MPEG-4；

　　在接入路數方面:單路視頻編碼器還是應用量最多的，但是，由于很多已建模擬和數字監控系統的網(wǎng)絡(luò )化改造大潮正在到來(lái)，因此多路視頻編碼器的部署量明顯增加。因為這些已建系統大多采用在原來(lái)的模擬匯接點(diǎn)集中部署視頻編碼器進(jìn)行前端網(wǎng)絡(luò )化，如果采用低路數的視頻編碼器往往需要很多臺堆疊安裝，不美觀(guān)、不便于維護，而多路視頻編碼器采用模塊化配置和標準機架式設計，單臺就可以提供多路接入，既便于安裝，又美觀(guān)、易維護；

　　在傳輸接口方面:采用RJ45以太網(wǎng)接口的視頻編碼器是主要部署類(lèi)型。只有在一些特定的應用場(chǎng)合，比如無(wú)法布線(xiàn)的監控點(diǎn)或需要通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)遠程傳輸視頻的場(chǎng)合，才會(huì )應用到帶無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)接口或GPRS接口的視頻編碼器；

　　在應用功能方面:普通型視頻編碼器是部署量最大的，而為了滿(mǎn)足不斷涌現的個(gè)性化需求，增強型視頻編碼器的占有量正在提升。比如，帶音頻功能的視頻編碼器用于滿(mǎn)足現場(chǎng)拾音，或中心對監控點(diǎn)喊話(huà)，或中心與監控點(diǎn)進(jìn)行語(yǔ)音對講；帶存儲功能的視頻編碼器用于滿(mǎn)足在前端進(jìn)行本地錄像存儲，這樣一方面可以提升存儲可靠性，防止網(wǎng)絡(luò )和中心存儲故障導致錄像丟失，另一方面也可以節約網(wǎng)絡(luò )帶寬，不需要上傳圖像時(shí)只在本地錄像；支持雙碼流的視頻編碼器用于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )帶寬占用，錄像時(shí)存儲高分辨率視頻，瀏覽時(shí)上傳低分辨率視頻。

　　視頻服務(wù)器的發(fā)展趨勢

　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化監控的普及以及網(wǎng)絡(luò )攝像機的系列化和豐富化，視頻服務(wù)器將逐漸被網(wǎng)絡(luò )攝像機取代。但是，正如前面所提到過(guò)的，這個(gè)過(guò)程應該會(huì )經(jīng)歷一個(gè)比較長(cháng)的階段。在此之前，視頻服務(wù)器還會(huì )有著(zhù)很多技術(shù)演進(jìn)，這里面主要包含了網(wǎng)絡(luò )適應性和智能化兩個(gè)很重要的技術(shù)層面。

一、網(wǎng)絡(luò )適應性

　　網(wǎng)絡(luò )適應性是影響網(wǎng)絡(luò )監控設備能否取得更快發(fā)展和普及的重要因素，因此，接下來(lái)將會(huì )有大量的網(wǎng)絡(luò )適應性技術(shù)被應用到IP前端與管理平臺中，視頻編碼器也不例外。在這些網(wǎng)絡(luò )適應性技術(shù)中，與存儲、傳輸、管理相關(guān)的三個(gè)方面應該是最迫切的。

　　1、ANR技術(shù)

　　與存儲相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )適應性技術(shù)主要是ANR。ANR的前提是視頻編碼器支持本地存儲，同時(shí)系統部署有中心存儲。網(wǎng)絡(luò )正常時(shí)，所有錄像在中心完成；當網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障時(shí)，支持ANR的視頻編碼器和中心管理平臺將同時(shí)偵測到故障，并各自建立與時(shí)間相關(guān)的日志，同時(shí)視頻編碼器啟動(dòng)本地錄像，利用本身內置的存儲介質(zhì)進(jìn)行存儲；在網(wǎng)絡(luò )恢復正常后，視頻編碼器與中心管理平臺將比較各自建立的日志，檢查比對網(wǎng)絡(luò )失效時(shí)的數據，然后由視頻編碼器將本地存儲的錄像上傳至中心存儲設備，完成后自動(dòng)刪除本地錄像。ANR技術(shù)一方面可以提升存儲可靠性，另一方面可以保證錄像文件的完整性和統一管理性。

　　2、速率調整

　　與傳輸相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )適應性技術(shù)主要是指速率調整技術(shù)。網(wǎng)絡(luò )正常時(shí)，視頻編碼器以正常編碼速率上傳監控碼流到中心平臺；當網(wǎng)絡(luò )發(fā)生擁塞時(shí)，視頻編碼器能自動(dòng)檢測到擁塞，然后通過(guò)自動(dòng)調整視頻分辨率、視頻幀率等編碼參數進(jìn)行碼流占用帶寬的調整，以保證監控碼流可以穩定上傳；當網(wǎng)絡(luò )恢復時(shí)，視頻編碼器再自動(dòng)恢復之前的編碼傳輸。

　　3、人性化設計

　　與管理相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )適應性技術(shù)主要是指人性化設計。網(wǎng)絡(luò )發(fā)生擁塞時(shí)，要能夠主動(dòng)提示管理人員和瀏覽人員并記錄；前端視頻編碼器IP地址與其他設備沖突時(shí)，要能夠有一定的機制通知中心管理平臺，由平臺主動(dòng)提示相關(guān)工作人員并記錄；等等。

二、智能化

　　智能化是視頻編碼器另一個(gè)重要的發(fā)展方向。由于智能化對視頻監控而言有著(zhù)非常深遠的意義，它將實(shí)現視頻監控由被動(dòng)防御向主動(dòng)防御的變革，讓監控人員從繁瑣的操作、海量的信息查詢(xún)中解脫出來(lái)，并幫助他們達到更高效、更精確的監控管理目標。所以，智能化一定是未來(lái)視頻監控領(lǐng)域至關(guān)重要的核心功能。

　　視頻監控智能化在實(shí)現方式上有三種，第一種是在現有視頻監控系統中外加一套單獨的智能分析系統，實(shí)現與模擬視頻對接；第二種是在中心管理平臺上集成智能分析模塊或智能服務(wù)器，實(shí)現中心智能，第三種是在視頻編碼器中集成智能功能，實(shí)現前端智能。這幾種方式中，在視頻編碼器中實(shí)現前端智能是未來(lái)的主流趨勢。

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