視頻服務(wù)器的地位、現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)

2009/07/22

　　視頻服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的地位

　　什么是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控是相對(duì)模擬監(jiān)控和數(shù)字監(jiān)控而言的。在模擬監(jiān)控系統(tǒng)中，圖像的傳輸、交換以及存儲(chǔ)均基于模擬信號(hào)處理技術(shù)。數(shù)字監(jiān)控引入了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以DVR為典型代表的數(shù)字化存儲(chǔ)。而網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)，采用網(wǎng)絡(luò)化的方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸、交換、控制、錄像存儲(chǔ)以及點(diǎn)播回放，并通過(guò)設(shè)立強(qiáng)大的中心管理平臺(tái)（CMS），實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有編解碼設(shè)備及錄像存儲(chǔ)設(shè)備的統(tǒng)一管理與集中控制。對(duì)用戶而言，僅需登錄中心管理平臺(tái)，即可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)監(jiān)控資源的統(tǒng)一調(diào)用、瀏覽和管理。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了端到端的網(wǎng)絡(luò)化，系統(tǒng)架構(gòu)由IP前端、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、中心管理平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備、電視墻解碼器以及客戶端等幾個(gè)部分組成，如圖一所示。

示意圖

　　模擬攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)視頻服務(wù)器管理平臺(tái)視頻服務(wù)器視頻解碼器PC客戶端存儲(chǔ)服務(wù)器TCP/IP網(wǎng)絡(luò)電視墻圖1網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)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。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(jiān)控系統(tǒng)的前端，而視頻解碼器則位于用戶訪問(wèn)端（或稱為后端）。

　　視頻編碼器用于實(shí)現(xiàn)前端信號(hào)（視頻、音頻及其它信號(hào)）的數(shù)字化壓縮和網(wǎng)絡(luò)化，具體功能包括監(jiān)控點(diǎn)模擬視音頻信息和報(bào)警信息的接入、編碼/壓縮、傳輸以及外圍設(shè)備（如攝像機(jī)、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(tái)，再由中心管理平臺(tái)分發(fā)至客戶端、視頻解碼器以及錄像存儲(chǔ)設(shè)備。

　　視頻服務(wù)器的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　視頻編碼器與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)最大的差異在于，視頻編碼器的視頻源來(lái)自模擬攝像機(jī)，需要與模擬攝像機(jī)配合使用，而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)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(jī)正在大量涌現(xiàn)，但因?yàn)橐韵聝蓚�(gè)原因，視頻編碼器仍將在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中占據(jù)不可替代的重要位置：一是大量已建的模擬和數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)亟待網(wǎng)絡(luò)化改造，為了保護(hù)現(xiàn)有模擬攝像機(jī)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(jī)的選擇面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有模擬攝像機(jī)大，難以滿足不同用戶差異化的應(yīng)用需求，所以很多應(yīng)用場(chǎng)合必須基于模擬攝像機(jī)加視頻編碼器的模式實(shí)現(xiàn)前端的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化。

　　視頻解碼器則用于在PC客戶端的控制下接收平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控碼流，解碼輸出模擬信號(hào)到電視墻、音響等外圍設(shè)備，通常部署在用戶的監(jiān)控中心。視頻解碼器與PC客戶端的不同在于，視頻解碼器一般基于硬件解碼，通過(guò)專門的顯示設(shè)備顯示監(jiān)控圖像，而PC客戶端直接通過(guò)PC顯示屏顯示監(jiān)控圖像。由于PC客戶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客戶端進(jìn)行監(jiān)控瀏覽的應(yīng)用越來(lái)越普遍。但由于視頻解碼器基于硬件，性能穩(wěn)定、圖像質(zhì)量好，因此對(duì)于很多需要集中解碼上墻的應(yīng)用還是有著很普遍的意義。

　　視頻服務(wù)器的應(yīng)用現(xiàn)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(yīng)用階段，客戶需求越來(lái)越個(gè)性化，因此視頻服務(wù)器的種類也越來(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(shù)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、無(wú)線等；從應(yīng)用功能上可分為普通型、音頻型、存儲(chǔ)型、雙碼流型等。視頻解碼器類型相對(duì)較少，差異主要體現(xiàn)在圖像質(zhì)量、編碼格式、解碼路數(shù)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(xù)提升、高效視頻編碼技術(shù)的應(yīng)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(jù)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(shì)頭非常迅猛，即將取代MPEG-4；

　　在接入路數(shù)方面:單路視頻編碼器還是應(yīng)用量最多的，但是，由于很多已建模擬和數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)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?yàn)檫@些已建系統(tǒng)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(shù)的視頻編碼器往往需要很多臺(tái)堆疊安裝，不美觀、不便于維護(hù)，而多路視頻編碼器采用模塊化配置和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式設(shè)計(jì)，單臺(tái)就可以提供多路接入，既便于安裝，又美觀、易維護(hù)；

　　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型。只有在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)合，比如無(wú)法布線的監(jiān)控點(diǎn)或需要通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸視頻的場(chǎng)合，才會(huì)應(yīng)用到帶無(wú)線以太網(wǎng)接口或GPRS接口的視頻編碼器；

　　在應(yīng)用功能方面:普通型視頻編碼器是部署量最大的，而為了滿足不斷涌現(xiàn)的個(gè)性化需求，增強(qiáng)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足現(xiàn)場(chǎng)拾音，或中心對(duì)監(jiān)控點(diǎn)喊話，或中心與監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行語(yǔ)音對(duì)講；帶存儲(chǔ)功能的視頻編碼器用于滿足在前端進(jìn)行本地錄像存儲(chǔ)，這樣一方面可以提升存儲(chǔ)可靠性，防止網(wǎng)絡(luò)和中心存儲(chǔ)故障導(dǎo)致錄像丟失，另一方面也可以節(jié)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(chǔ)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(shì)

　　隨著網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的普及以及網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)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(jī)取代。但是，正如前面所提到過(guò)的，這個(gè)過(guò)程應(yīng)該會(huì)經(jīng)歷一個(gè)比較長(zhǎng)的階段。在此之前，視頻服務(wù)器還會(huì)有著很多技術(shù)演進(jìn)，這里面主要包含了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和智能化兩個(gè)很重要的技術(shù)層面。

一、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性

　　網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性是影響網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)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(yīng)性技術(shù)被應(yīng)用到IP前端與管理平臺(tái)中，視頻編碼器也不例外。在這些網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性技術(shù)中，與存儲(chǔ)、傳輸、管理相關(guān)的三個(gè)方面應(yīng)該是最迫切的。

　　1、ANR技術(shù)

　　與存儲(chǔ)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性技術(shù)主要是ANR。ANR的前提是視頻編碼器支持本地存儲(chǔ)，同時(shí)系統(tǒng)部署有中心存儲(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，所有錄像在中心完成；當(dāng)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(tái)將同時(shí)偵測(cè)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(nèi)置的存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行存儲(chǔ)；在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，視頻編碼器與中心管理平臺(tái)將比較各自建立的日志，檢查比對(duì)網(wǎng)絡(luò)失效時(shí)的數(shù)據(jù)，然后由視頻編碼器將本地存儲(chǔ)的錄像上傳至中心存儲(chǔ)設(shè)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(chǔ)可靠性，另一方面可以保證錄像文件的完整性和統(tǒng)一管理性。

　　2、速率調(diào)整

　　與傳輸相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性技術(shù)主要是指速率調(diào)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(jiān)控碼流到中心平臺(tái)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，視頻編碼器能自動(dòng)檢測(cè)到擁塞，然后通過(guò)自動(dòng)調(diào)整視頻分辨率、視頻幀率等編碼參數(shù)進(jìn)行碼流占用帶寬的調(diào)整，以保證監(jiān)控碼流可以穩(wěn)定上傳；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)，視頻編碼器再自動(dòng)恢復(fù)之前的編碼傳輸。

　　3、人性化設(shè)計(jì)

　　與管理相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性技術(shù)主要是指人性化設(shè)計(jì)。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(shè)備沖突時(shí)，要能夠有一定的機(jī)制通知中心管理平臺(tái)，由平臺(tái)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(duì)視頻監(jiān)控而言有著非常深遠(yuǎn)的意義，它將實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控由被動(dòng)防御向主動(dòng)防御的變革，讓監(jiān)控人員從繁瑣的操作、海量的信息查詢中解脫出來(lái)，并幫助他們達(dá)到更高效、更精確的監(jiān)控管理目標(biāo)。所以，智能化一定是未來(lái)視頻監(jiān)控領(lǐng)域至關(guān)重要的核心功能。

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

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