網(wǎng)絡攝像機碼流處理技術分析

網(wǎng)絡監(jiān)控應用問題分析

網(wǎng)絡基礎環(huán)境是網(wǎng)絡視頻監(jiān)控市場良好發(fā)展的重要因素之一。目前，我國網(wǎng)絡視頻監(jiān)控市場缺乏良好的網(wǎng)絡基礎環(huán)境，使得網(wǎng)絡視頻監(jiān)控、尤其是高清網(wǎng)絡視頻的應用受到了一定的阻礙。

高清網(wǎng)絡攝像機在圖像清晰度上有了質的飛躍的同時，也給網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)帶來了一系列的問題：

·網(wǎng)絡帶寬緊張：分辨率越大、清晰度超高，傳輸?shù)拇a流就會增大，增加了網(wǎng)絡帶寬壓力;

·存儲空間大：數(shù)據(jù)流量的翻倍，增大了存儲量，增加了網(wǎng)絡存儲的壓力;

·管理平臺軟硬件負載加劇;

·建設成本加倍。

因此，在追求高畫質的同時，對網(wǎng)絡視頻監(jiān)控設備的廠家提出了解決以上問題的要求。所以，需要對視頻碼流的處理與控制技術予以不斷的發(fā)展，以應對高清所帶來高帶寬、大容量存儲等問題。

視頻壓縮技術發(fā)展

在視頻監(jiān)控領域，視頻壓縮編碼格式從M-JPEG、H.263、MPEG4到H.264的發(fā)展，目前H.264是主流應用的壓縮算法。其最大的優(yōu)勢是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮率，在同等圖像質量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-4的1.5-2倍。H.264在具有高壓縮比的同時還擁有高質量流暢的圖像，正因為如此，經(jīng)過H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟，大大節(jié)省了用戶的下載時間和數(shù)據(jù)流量。

在技術上，H.264集中了以往標準的優(yōu)點，并吸收標準制定中積累的經(jīng)驗。與H.263、MPEG4相比，H.264做到了大幅度降低碼率，最多可節(jié)省50%的碼率，有效地實現(xiàn)了碼流控制?，F(xiàn)在有較多的廠家的網(wǎng)絡視頻產(chǎn)品均采用了先進的H.264壓縮算法。

碼流處理技術分析

即使采用了先進的H.264壓縮算法，高清720P也需要3-4M的碼流，高清1080P也需要4-6M的碼流，仍然解決不了網(wǎng)絡、存儲壓力等問題，于是出現(xiàn)了多種碼流處理方式。

流模式選擇功能

網(wǎng)絡攝像機一般傳輸音視頻流，但支持碼流可選模式，即：音視頻流、純視頻流，也有攝像機支持純音頻流模式。在根據(jù)不同的音視頻需求時，選擇相應的流模式，可以大大緩解網(wǎng)絡壓力、存儲壓力、降低投資成本等。

多種編碼技術

高清網(wǎng)絡攝像機較多都支持三種編碼技術，即支持JPEG/MPEG-4/H.264三種不同的壓縮格式，可以根據(jù)客戶實際情況設置這三種碼流。比如：將較低碼流的H.264視頻壓縮格式的D1圖像傳向遠端給客戶進行實時監(jiān)看，同時將百萬像素的H.264視頻壓縮格式實時圖像傳入存儲服務器進行錄像，另外還可以在報警的時候傳輸百萬像素的JPEG圖像，便于事后進行放大確認，尋找可疑對象等。多種編碼技術的配合應用，同樣解決了緩解網(wǎng)絡壓力、存儲壓力的問題。

雙碼流處理技術

雙碼流，即在網(wǎng)絡攝像機中同時并存兩種碼流。雙碼流是通過在編碼端采用兩種格式分別編碼來實現(xiàn)的。一種碼流用于網(wǎng)絡傳輸，另一種碼流用于高品質實時存儲，雙碼流同時兼顧了本地存儲和遠程網(wǎng)絡傳輸，解決了網(wǎng)絡傳輸?shù)钠款i。雙碼流的實現(xiàn)，為本地存儲掀啟了新的一頁。分別編碼，另行存儲，根據(jù)網(wǎng)絡帶寬靈活選擇碼流大小，讓本地高清存儲與低碼流傳輸并存成為可能。

多碼流處理技術

相對于雙碼流，多碼流對碼流的輸出提供了多組獨立的選擇，通過多個客戶端分別訪問該攝像機預先設置好的多種碼流。如：300萬(15幀/秒)、1080P(25幀/秒)、720P(25幀/秒)和D1(25幀/秒)，每個客戶端都能同步接受到預先設置的碼流。該技術是要實現(xiàn)在多種應用需求的環(huán)境下，攝像機能提供多種獨立碼流選擇的同時，且能同樣減低網(wǎng)絡的負載和壓力。例如存儲用300萬，本地客戶端訪問用1080P，電視墻顯示用720P，遠程客戶端訪問用D1，而手機移動用戶選擇CIF或QCIF等更小分辨率，彼此之間毫無影響且能同時發(fā)送。如此一來，就避免了網(wǎng)絡攝像機中只有一個選擇，既滿足了高清監(jiān)控需求，也節(jié)省了存儲空間。

目前各個廠家對多碼流處理技術有所不同。如支持多個并發(fā)碼流，但是這些視頻碼流必須是相同參數(shù)配置的，修改任何一路碼流的參數(shù)配置，如分辨率、幀速等，則其他所有的碼流配置都將發(fā)生變化，這并不能做到真正的多碼流控制。真正的多碼流技術，多個碼流是完全獨立配置的，可以分別為不同的分辨率、不同的幀速、不同的壓縮比率或者不同的編碼方式，與此同時，在多碼流性能上支持多個并發(fā)的全分辨率、全幀速的獨立并發(fā)碼流。業(yè)內，已有廠商的網(wǎng)絡視頻產(chǎn)品具有該多碼流單獨處理技術。

流控制機制

對于網(wǎng)絡攝像機，處理多碼流外，對于每一個獨立配置的視頻碼流，實現(xiàn)良好的流控制機制，在應用中同樣起著十分重要的作用。碼流控制包含可變碼流、恒定碼流以及最大流限制模式。

·可變碼流，保持設定的視頻配置參數(shù)，如分辨率、幀速等，視頻流比特率將隨著視頻內容的變化而上下波動;

·保持視頻碼流于恒定的比特率，而圖像質量和碼流將隨著視頻內容的變化而進行調整。用戶也可以在保持恒定比特率的情況下，選擇圖像畫質優(yōu)先或者幀速優(yōu)先;

·最大流限制，是允許視頻流的比特率的上下波動，但設置了最大限定的閥值，當比特率達到最大限定的閥值時，將相應地降低視頻畫質以保持視頻碼流不超過設定的最大閥值。

可見，對于真正的多碼流技術提供了良好的芯片處理支持，并且能相應地提供多種完善的流控制管理機制，才能保證網(wǎng)絡視頻產(chǎn)品在實際使用中真正的可用性和對于網(wǎng)絡視頻流的合理化管理，使更好地滿足實際應用的需求。

結語

總之，做到較好的碼流處理和控制，解決網(wǎng)絡、存儲等壓力問題，才能更好地符合高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的實際需要?，F(xiàn)在。有的安防廠家的網(wǎng)絡視頻產(chǎn)品應用H.264壓縮算法和多碼流處理技術已經(jīng)比較成熟，其網(wǎng)絡視頻產(chǎn)品已能勝任大型高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求，并使客戶總體投入成本降低，同時先進的技術也會促進安防行業(yè)高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的更大規(guī)模的應用。