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视频服务器的综述

归档日期:06-17       文本归类:帧内压缩      文章编辑:爱尚语录

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  网络视频服务器是一种压缩、处理视音频数据的嵌入式设备,它由视音频压缩编码器、输入/输出通道、网络接口、视音频接口、RS485/RS232串行接口、协议接口、软件接口等构成。

  随着音视频编码技术的不断发展和宽带网络技术的发展,视频传输的实现变得更容易和成本更低,使得视频传输的需求日益增长。市场上推出满足网络传输的网络视频服务器产品有非常多,同时包括影柜、影音服务器。本文尝试用简单的语言从网络视频服务器的概念、组成、数字音视频编码技术、网络技术以及特点等方面,对视频服务器的进行分析,以方便大家更容易了解网络视频服务器及对其进行选择。 网络监控视频服务器是一种实现音视频数据编码、网络传输处理的专用设备,它由音视频编码器、网络接口、音视频接口、RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等构成。

  音视频压缩编码器:由于模拟视频数据量非常大,通过数模转化后,数据量也很大,故要利用成熟的编码技术,将视频数据在满足网络传输要求的技术指标下进行高压缩比的编码,以满足传输要求。以前的网络视频服务器一般采用M—JPEG等编码器,用户无法实现更高的压缩码率,以适合于各种不同的网络环境,只能通过减低帧率实现效果一般的网络传输效果。各公司都已经推出了MPEG4的网络视频服务器以更能视频网络传输的要求。

  网络接口:由于以前的模拟产品的组网都主要通过建立昂贵的独立光纤实现网络传输,网络视频服务器的以太网接口可以方便地实现IP组网,实现数据传输。网络视频服务器主要采用TCP/IP等协议实现音视频数据、控制数据和状态检测信息等数据的网络传送。

  音视频接口:网络视频服务器带有标准模拟音视频输入接口,方便监视各通道的视频信号。网视通采用Dynamic Stream Control技术保证双向音频实时传输,视频帧率根据带宽自动调节,网络中断后自动连接技术。

  RS422/RS485串行接口:网络视频服务器带有RS422/RS485串行通讯接口,可通过通讯线外接如云台、快球等各种外设。

  网络视频服务器可配合计算机中控软件实现大系统组网方案,有的厂家网络视频服务器提供开放的SDK,供用户或第三方厂商开发和构建新的应用方式。 数字编码技术,也就是通常所说的压缩方式,是视频服务器的技术核心,也是我们选择网络视频服务器的首要考察对象。比较流行的数字压缩编码格式有MPEG-4和H.264,某些国外的老方案产品中还有在使用小波压缩和M-JPEG压缩。由于本文主要是分析网络视频服务器,对编码技术的介绍将尽量简单,如大家有兴趣可以参考其他算法分析专题。

  M-JPEG作为一种数字压缩格式,从模拟到数字、从录像机到硬盘录像机,M-JPEG为我们带来了崭新的数字化播出手段,它把信号变成了数据,应该来说M-JPEG压缩技术在视频压缩的出现过程中具有里程碑式的意义。M-JPEG是基于帧内、帧独立的压缩方式,所以相对于后来出现的MPEG-4、H.264的压缩方式,它数据量更大,传输困难,所以该编码技术的网络视频服务器已经基本上不能满足远程监控需求,只能算是曾经的产品。

  在MPEG(运动图像专家组)系列压缩方式中,MPEG-4技术属于是码流与画质比中较好的一种,所以很多公司都推出了该编码的产品。采用的帧间压缩方式,利用帧之间的冗余信息大大减少压缩数据量,达到同样的视频质量MPEG-4所需的码率只有M-JPEG的1/30甚至更少。大家一般意义上认为MPEG-4 IBP的压缩方式已经满足了网络传输的要求,所以也使得网络视频服务器在普通网络环境中应用成为可能。

  联合视频工作组(JVT,Joint Video Team)在H26L的基础上提出了H.264编码技术,它通过增加运算的复杂性降低了码流的同时提高画质。H.264的出现为低码流网络传输的实现提供了解决方式,也使得现有带宽的情况下多路数网络视频服务器的应用成为可能。 网络视频监控服务器由于具有独立完成网络传输功能,不需要另外设置计算机,故其能实现简单的IP方式组网,是传统的模拟监控所无法实现的。每部网络视频服务器具有网段内唯一IP地址,通过网络连接方便方便对该设备(IP地址)进行控制管理,也即通过IP地址识别、管理、控制该网络视频服务器所连接的视频源,故其组网只是简单的IP网络连接,新增一个设备只需要增加一个IP地址,极大的方便了原由模拟系统的网络升级改造和其他网络需求情况。

  IP组网是网络视频服务器的特性,但是由于国内IP地址资源的贫乏,目前国内的经济性宽带(ADSL、有线宽带等)都采用动态IP方式上网,这就使得网络视频服务器需要解决上网问题,网络视频服务器基本上都能采用域名方式来支持DDNS(动态IP),如果网络视频服务器不支持域名解析,则需要额外增加昂贵的网络使用成本。

  由于网络视频服务器的工作可以不需要外置的计算机,故网络视频服务器能独立自动上网就很有必要,否则一台网络视频服务器配置一台计算机来实现拨号则失去了网络视频服务器的意义。目前国内的网络视频服务器基本上都能够实现该功能,如网视通产品专门为国内宽带情况而设计的ADSL自动拨号技术则非常方便的。

  网络视频服务器的组网方式有诸多优点,结合中央控制管理软件及服务器模式可以实现更多的网络应用,由于此处篇幅有关,不再详细讨论,后续我们将会提供专门的网络应用文章。 网络视频服务器具有传统设备所不具备的诸多特点,具体表现如下:

  (1)将多通道、网络传输、录像与播放等功能简单集成网络,这点对H264网络型硬盘录像机而言也很容易实现,但是两种产品的基本功能不同也导致了其应用场合不同,对于模拟阶段及第一代的网络性能不好的设备而言,网络视频服务器可以提供较低成本的解决方案。

  (2)网络视频服务器通过网络技术,可以在实现只要能上网的地方就可以浏览画面,采用配套的解码器则可以不需要计算机设备直接传输到电视墙等方式浏览,极大的节约了远程监控的成本。

  (3)网络视频服务器的多协议支持,与计算机设备进行完美的结合,形成更大的系统集成网络,完成数字化进程。

  网络视频服务器在目前视频领域中的应用主要是利用网络视频服务器构建远程监控系统。基于网络视频服务器的多通道数字传播技术具有传统的基于磁带录像机的模拟输出系统无可比拟的诸多优势,网络视频服务器采用开放式软硬件平台和标准或通用接口协议,系统扩展能力较强,能够与未来全数字、网络化、系统化、多通道资源共享等体系相衔接。是目前CCTV设备由模拟向数字过渡的最佳方案。而从长远来看,网络视频服务器的系统集成有巨大的潜在市场和深远的发展前景,因为从深层次来看,视频网络化、系统集成不仅仅是视频传输的问题,它代表未来视频应用的网络化和信息交互的应用发展趋势,是一种从内容上更深层次上的互动,具有广阔的发展潜力,是未来3G、宽带业务的核心内容之一。因此可以肯定,随着数字技术和网络技术的不断发展,网络视频服务器在视频领域中的应用将有更多的延伸

  在视频图像监控领域,数字化、网络化、智能化已成为一种发展趋势,数字视频图像监控系统也逐步进入大规模商业应用阶段。和传统的第一代模拟视频监控系统相比,数字视频图像监控系统至今已经历了两个发展阶段:九十年代末期,利用计算机多媒体技术来实现视频图像的数字化监控,称为第二代准数字化本地视频监控系统,典型的产品就是数字硬盘录像机(DVR);二十一世纪初期,以网络为依托,以数字视频处理技术为核心,综合利用光电传感器、数字化图像处理、嵌 入式计算机系统、数据传输网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型数字监控系统横空出世,它不仅具有第一代本地数字监控系统所具有的计算机快速处理能力、数字信息抗干扰能力、便于快速查询记录、视频图像清晰及单机显示多路图像等优点,而且依托网络,真正发挥了宽带网络的优势,通过IP网络,把监控中心和网络可以到达的任何地方的监控目标组合成一个系统,真正适应了对视频监控系统远程、实时、集中的需求,这就是第三代全数字化远程视频监控系统,典型的产品就是网络视频服务器。

  虽然,与传统的模拟监控系统相比,基于数字硬盘录像机的准数字化本地视频监控系统不亚于一次飞跃,在此就不赘述了。

  网络视频服务器产品市场虽不至于像数字硬盘录像机市场那样五花八门、良莠不齐的现状,但实际质量、性能差异性还是比较大的。所以,客户包括安防工程商应该考虑具体的应用环境尤其是网络环境,并从以下几个产品标准、性能指标、功能完善度进行权衡来做出购买决定。

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