網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)碼流處理技術(shù)分析

　　網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控應(yīng)用問題分析

　　網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控市場(chǎng)良好發(fā)展的重要因素之一。目前，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控市場(chǎng)缺乏良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境，使得網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、尤其是高清網(wǎng)絡(luò)視頻的應(yīng)用受到了一定的阻礙。

　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在圖像清晰度上有了質(zhì)的飛躍的同時(shí)，也給網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)帶來了一系列的問題：

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

　　·存儲(chǔ)空間大：數(shù)據(jù)流量的翻倍，增大了存儲(chǔ)量，增加了網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的壓力;

　　·管理平臺(tái)軟硬件負(fù)載加劇;

　　·建設(shè)成本加倍。

　　因此，在追求高畫質(zhì)的同時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控設(shè)備的廠家提出了解決以上問題的要求。所以，需要對(duì)視頻碼流的處理與控制技術(shù)予以不斷的發(fā)展，以應(yīng)對(duì)高清所帶來高帶寬、大容量存儲(chǔ)等問題。

　　視頻壓縮技術(shù)發(fā)展

　　在視頻監(jiān)控領(lǐng)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(yīng)用的壓縮算法。其最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮率，在同等圖像質(zhì)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(shí)還擁有高質(zhì)量流暢的圖像，正因?yàn)槿绱?，?jīng)過H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟(jì)，大大節(jié)省了用戶的下載時(shí)間和數(shù)據(jù)流量。

　　在技術(shù)上，H.264集中了以往標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，并吸收標(biāo)準(zhǔn)制定中積累的經(jīng)驗(yàn)。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(shí)現(xiàn)了碼流控制?，F(xiàn)在有較多的廠家的網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品均采用了先進(jìn)的H.264壓縮算法。

　　碼流處理技術(shù)分析

　　即使采用了先進(jìn)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(luò)、存儲(chǔ)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(luò)攝像機(jī)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(jī)支持純音頻流模式。在根據(jù)不同的音視頻需求時(shí)，選擇相應(yīng)的流模式，可以大大緩解網(wǎng)絡(luò)壓力、存儲(chǔ)壓力、降低投資成本等。

　　多種編碼技術(shù)

　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)較多都支持三種編碼技術(shù)，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(shí)際情況設(shè)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(yuǎn)端給客戶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)看，同時(shí)將百萬像素的H.264視頻壓縮格式實(shí)時(shí)圖像傳入存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行錄像，另外還可以在報(bào)警的時(shí)候傳輸百萬像素的JPEG圖像，便于事后進(jìn)行放大確認(rèn)，尋找可疑對(duì)象等。多種編碼技術(shù)的配合應(yīng)用，同樣解決了緩解網(wǎng)絡(luò)壓力、存儲(chǔ)壓力的問題。

　　雙碼流處理技術(shù)

　　雙碼流，即在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中同時(shí)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(shí)現(xiàn)的。一種碼流用于網(wǎng)絡(luò)傳輸，另一種碼流用于高品質(zhì)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，雙碼流同時(shí)兼顧了本地存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸，解決了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i。雙碼流的實(shí)現(xiàn)，為本地存儲(chǔ)掀啟了新的一頁。分別編碼，另行存儲(chǔ)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬靈活選擇碼流大小，讓本地高清存儲(chǔ)與低碼流傳輸并存成為可能。

　　多碼流處理技術(shù)

　　相對(duì)于雙碼流，多碼流對(duì)碼流的輸出提供了多組獨(dú)立的選擇，通過多個(gè)客戶端分別訪問該攝像機(jī)預(yù)先設(shè)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(gè)客戶端都能同步接受到預(yù)先設(shè)置的碼流。該技術(shù)是要實(shí)現(xiàn)在多種應(yīng)用需求的環(huán)境下，攝像機(jī)能提供多種獨(dú)立碼流選擇的同時(shí)，且能同樣減低網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載和壓力。例如存儲(chǔ)用300萬，本地客戶端訪問用1080P，電視墻顯示用720P，遠(yuǎn)程客戶端訪問用D1，而手機(jī)移動(dòng)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(shí)發(fā)送。如此一來，就避免了網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中只有一個(gè)選擇，既滿足了高清監(jiān)控需求，也節(jié)省了存儲(chǔ)空間。

　　目前各個(gè)廠家對(duì)多碼流處理技術(shù)有所不同。如支持多個(gè)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(shù)，多個(gè)碼流是完全獨(dú)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(shí)，在多碼流性能上支持多個(gè)并發(fā)的全分辨率、全幀速的獨(dú)立并發(fā)碼流。業(yè)內(nèi)，已有廠商的網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品具有該多碼流單獨(dú)處理技術(shù)。

　　流控制機(jī)制

　　對(duì)于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，處理多碼流外，對(duì)于每一個(gè)獨(dú)立配置的視頻碼流，實(shí)現(xiàn)良好的流控制機(jī)制，在應(yīng)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(shè)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(nèi)容的變化而上下波動(dòng);

　　·保持視頻碼流于恒定的比特率，而圖像質(zhì)量和碼流將隨著視頻內(nèi)容的變化而進(jìn)行調(diào)整。用戶也可以在保持恒定比特率的情況下，選擇圖像畫質(zhì)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(dòng)，但設(shè)置了最大限定的閥值，當(dāng)比特率達(dá)到最大限定的閥值時(shí)，將相應(yīng)地降低視頻畫質(zhì)以保持視頻碼流不超過設(shè)定的最大閥值。

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

　　結(jié)語

　　總之，做到較好的碼流處理和控制，解決網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等壓力問題，才能更好地符合高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的實(shí)際需要?，F(xiàn)在。有的安防廠家的網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品應(yīng)用H.264壓縮算法和多碼流處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟，其網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品已能勝任大型高清網(wǎng)絡(luò)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(shí)先進(jìn)的技術(shù)也會(huì)促進(jìn)安防行業(yè)高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的更大規(guī)模的應(yīng)用。