視頻服務器與編碼技術及其發(fā)展趨勢分析

標簽：3G WAPI

一、前言

隨著我國構建和諧社會和建設小康社會的全面進行，安全成為大眾關心的熱點。不論是平安城市還是智慧城市的建設都是為了給市民提供安全保障及其相關服務，實現(xiàn)城市安防由“事后處理”向“事前控制”轉變，提升市民的安居滿意度;視頻服務器在實現(xiàn)這一轉變要求的同時，更多的是融入系統(tǒng)，提升自己的編碼功能，實現(xiàn)遠距離傳輸。本文重點對視頻服務器的原理組成、編碼技術、網(wǎng)絡技術及發(fā)展趨勢等方面進行介紹分析。

二、視頻服務器發(fā)展概述

視頻監(jiān)控經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的模擬閉路監(jiān)控系統(tǒng)到數(shù)模混合監(jiān)控系統(tǒng)，再到現(xiàn)在的IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)。模擬閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控能力由于受到了模擬視頻線纜傳輸長度和放大器的限制，所以只能實現(xiàn)本地監(jiān)控，到了第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的遠程訪問。目前，隨著視音頻編碼技術及寬帶網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡視頻服務器使視頻遠距離傳輸?shù)膶崿F(xiàn)變得更容易、成本更低。

眾所周知，最早的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的是同軸線纜進行視頻信號的傳輸，隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷擴大，傳輸距離的不斷增加，傳統(tǒng)的 CATV已經(jīng)不能滿足應用需求，而以DVR(數(shù)字硬盤錄像機)為核心的半模擬/半數(shù)字視頻監(jiān)控方案進入了視頻監(jiān)控領域，但是這種方案從攝像機到DVR仍采用同軸線纜進行信號傳輸。DVR可以支持錄像和回放，并支持有限量的IP網(wǎng)絡訪問，其主要的功能體現(xiàn)在錄像和回放，適用于局部小監(jiān)控系統(tǒng)，不適宜遠距離傳輸。

而以網(wǎng)絡為依托，采用視頻服務器搭建的以數(shù)字視頻處理技術為核心，綜合利用數(shù)字化圖像處理、嵌入式計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、自動控制和人工智能等技術的IP視頻監(jiān)控方案成為今天視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流。網(wǎng)絡視頻服務器不僅具有本地數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)所具有的計算機快速處理能力、數(shù)字信息抗干擾能力、視頻圖像清晰及單機顯示多路圖像等優(yōu)點，而且真正發(fā)揮了寬帶網(wǎng)絡的優(yōu)勢。通過IP網(wǎng)絡把監(jiān)控中心和網(wǎng)絡可以到達的任何地方的監(jiān)控目標組合成一個系統(tǒng)，真正適應了目前對視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠程、實時、集中的需求。

三、視頻服務器的原理及構成

網(wǎng)絡監(jiān)控視頻服務器是一種實現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)編碼、網(wǎng)絡傳輸處理的專用設備，它由音視頻編碼器、網(wǎng)絡接口、音視頻接口、RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等構成。

音視頻壓縮編碼器：由于模擬視頻數(shù)據(jù)量非常大;通過數(shù)模轉化后，數(shù)據(jù)量也很大，故要利用成熟的編碼技術，將視頻數(shù)據(jù)在滿足網(wǎng)絡傳輸要求的技術指標下進行高壓縮比的編碼，以滿足傳輸要求。以前的網(wǎng)絡視頻服務器一般采用M-JPEG等編碼器，用戶無法實現(xiàn)更高的壓縮碼率，以適合于各種不同的網(wǎng)絡環(huán)境，只能通過減低幀率實現(xiàn)網(wǎng)絡傳輸效果。目前各公司都已經(jīng)推出了MPEG-4的網(wǎng)絡視頻服務器以更能適應視頻網(wǎng)絡傳輸?shù)囊蟆?/p>

網(wǎng)絡接口：由于以前的模擬產(chǎn)品的組網(wǎng)都主要通過建立獨立光纖實現(xiàn)網(wǎng)絡傳輸，網(wǎng)絡視頻服務器的以大網(wǎng)接口可以方便地實現(xiàn)IP組網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡視頻服務器主要采用TCP/IP等協(xié)議實現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢測信息等數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡傳送。

音視頻接口：網(wǎng)絡視頻服務器帶有標準模擬音視頻輸入接口，方便監(jiān)視各通道的視頻信號。網(wǎng)視通采用DynamicStreamControl技術保證雙向音頻實時傳輸，視頻幀率根據(jù)帶寬自動調(diào)節(jié)，網(wǎng)絡中斷后自動連接技術。

RS422/RS485串行接口：網(wǎng)絡視頻服務器帶有RS422/RS485串行通訊接口，可通過通訊線外接如云臺、快球等各種外設。

網(wǎng)絡視頻服務器可配合計算機中控軟件實現(xiàn)大系統(tǒng)組網(wǎng)方案，有的廠家網(wǎng)絡視頻服務器提供開放的SOK，供用戶或第三方廠商開發(fā)和構建新的應用方式。

四、視頻服務器數(shù)字編碼技術

視頻服務器不僅集多通道、錄制和播放等功能于一體，還采用M—JPEG、MPEG-4和H.264壓縮算法對視頻圖像進行壓縮處理，有效地降低了視頻存儲消耗的空間。從最早應用M-JPEGMPEG-4壓縮技術到H.264壓縮技術，視頻服務器從只支持單一編碼碼流傳輸發(fā)展到現(xiàn)在的雙編碼碼濟乃至三編碼碼流傳輸。而且同為H.264編碼，在同等視頻效果的前提，采用HIGHPROFILE級別的編碼比采用BASELINE級別的編碼能夠降低近40%左右的碼率。

五、視頻服務器的網(wǎng)絡技術

視頻服務器基于IP網(wǎng)絡傳輸，能夠根據(jù)不同的應用需求實現(xiàn)多種方式和不同架構的系統(tǒng)組網(wǎng)，這更是傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)無法比擬的。今天的視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模越來越大，同一個系統(tǒng)中接入的服務器數(shù)量越來越多，多系統(tǒng)間往往也存在互聯(lián)互通的需求。而在同一個監(jiān)控系統(tǒng)中每個視頻服務器都需要一個獨立的IP地址，IP地址匿乏這一問題逐漸暴露出來，但隨著PV6網(wǎng)絡的發(fā)展，這一問題將不復存在。目前已經(jīng)有部分廠家的設備能夠支持IPV6的網(wǎng)絡，以適應這一發(fā)展的要求。

六、視頻服務器的發(fā)展趨勢

從城市信息化走向智慧城市，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)是智慧城市發(fā)展中不可或缺的一部分。視頻服務器作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，其相關技術正處于一個高速發(fā)展與變革的時代。視頻監(jiān)控不僅僅是為了跨區(qū)域獲取視頻等信息，更重要的是對采集信息的智能化分析，來完成對其他設備的控制。視頻服務器是前端采集視頻等信息數(shù)字化、IP化的變化點。通過網(wǎng)絡視頻服務器和監(jiān)控平臺能將原本分散在各個區(qū)域的監(jiān)控資源整合成一個城域的、一體化的監(jiān)控資源，然后再將城域的資源整合成一個廣域的資源，最后經(jīng)過各種智能化的分析技術來對視頻內(nèi)容進行識別和分析，并形成對其他設備的聯(lián)動控制?？傮w來講，視頻服務器的技術將呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢，主要體現(xiàn)為智能化、無線化.高清化、標準化和集成化。

(一)集成化

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成化也在飛速發(fā)展。從TI(德州儀器)推出的基于DaVinci技術的TMS320DM36X、DM642、 DM81××系列SOC，到海思、中星微公司針對視頻監(jiān)控系統(tǒng)推出的專用SOC芯片，都為智能視頻處理平臺集成化、本土化做出了不可忽視的貢獻。集成了標準串行數(shù)據(jù)通道及多路開關量輸入輸出接口、傳感器接口等，視頻服務器作為物聯(lián)網(wǎng)傳輸層與感知層的重要設備，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和建設，必將迎來進一步的發(fā)展。