視頻服務器的地位、現(xiàn)狀及未來趨勢

2009/07/22

　　視頻服務器在網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的地位

　　什么是網(wǎng)絡視頻監(jiān)控，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控是相對模擬監(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、交換以及存儲均基于模擬信號處理技術。數(shù)字監(jiān)控引入了先進的數(shù)字信號處理技術，實現(xiàn)了以DVR為典型代表的數(shù)字化存儲。而網(wǎng)絡監(jiān)控以數(shù)字信號處理為基礎，采用網(wǎng)絡化的方式實現(xiàn)信號的傳輸、交換、控制、錄像存儲以及點播回放，并通過設立強大的中心管理平臺（CMS），實現(xiàn)對系統(tǒng)內所有編解碼設備及錄像存儲設備的統(tǒng)一管理與集中控制。對用戶而言，僅需登錄中心管理平臺，即可實現(xiàn)全網(wǎng)監(jiān)控資源的統(tǒng)一調用、瀏覽和管理。網(wǎng)絡視頻監(jiān)控實現(xiàn)了端到端的網(wǎng)絡化，系統(tǒng)架構由IP前端、TCP/IP網(wǎng)絡、中心管理平臺、網(wǎng)絡存儲設備、電視墻解碼器以及客戶端等幾個部分組成，如圖一所示。

示意圖

　　模擬攝像機網(wǎng)絡攝像機網(wǎng)絡攝像機視頻服務器管理平臺視頻服務器視頻解碼器PC客戶端存儲服務器TCP/IP網(wǎng)絡電視墻圖1網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構圖。

　　視頻服務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)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端，而視頻解碼器則位于用戶訪問端（或稱為后端）。

　　視頻編碼器用于實現(xiàn)前端信號（視頻、音頻及其它信號）的數(shù)字化壓縮和網(wǎng)絡化，具體功能包括監(jiān)控點模擬視音頻信息和報警信息的接入、編碼/壓縮、傳輸以及外圍設備（如攝像機、云鏡、矩陣等）的控制。上述信息經(jīng)視頻編碼器處理后通過IP網(wǎng)絡上傳至中心管理平臺，再由中心管理平臺分發(fā)至客戶端、視頻解碼器以及錄像存儲設備。

　　視頻服務器的應用現(xiàn)狀

　　視頻編碼器與網(wǎng)絡攝像機最大的差異在于，視頻編碼器的視頻源來自模擬攝像機，需要與模擬攝像機配合使用，而網(wǎng)絡攝像機是一體化的，本身就集成了模擬視頻采集功能。從目前的情況來看，盡管網(wǎng)絡攝像機正在大量涌現(xiàn)，但因為以下兩個原因，視頻編碼器仍將在網(wǎng)絡視頻監(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)絡化改造，為了保護現(xiàn)有模擬攝像機的投資，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)絡攝像機的選擇面還遠遠沒有模擬攝像機大，難以滿足不同用戶差異化的應用需求，所以很多應用場合必須基于模擬攝像機加視頻編碼器的模式實現(xiàn)前端的數(shù)字化網(wǎng)絡化。

　　視頻解碼器則用于在PC客戶端的控制下接收平臺轉發(fā)過來的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控碼流，解碼輸出模擬信號到電視墻、音響等外圍設備，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，通過專門的顯示設備顯示監(jiān)控圖像，而PC客戶端直接通過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客戶端進行監(jiān)控瀏覽的應用越來越普遍。但由于視頻解碼器基于硬件，性能穩(wěn)定、圖像質量好，因此對于很多需要集中解碼上墻的應用還是有著很普遍的意義。

　　視頻服務器的應用現(xiàn)狀

　　從目前來看，由于網(wǎng)絡化進程的加快，視頻服務器已經(jīng)明顯地進入了差異化應用階段，客戶需求越來越個性化，因此視頻服務器的種類也越來越多。

　　尤其是視頻編碼器，從圖像質量上可分為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、無線等；從應用功能上可分為普通型、音頻型、存儲型、雙碼流型等。視頻解碼器類型相對較少，差異主要體現(xiàn)在圖像質量、編碼格式、解碼路數(shù)幾個方面。

　　在圖像質量方面:得益于網(wǎng)絡帶寬的持續(xù)提升、高效視頻編碼技術的應用，D1分辨率的視頻服務器正在成為主流；

　　在編碼格式方面:基于MPEG-4的視頻服務器仍然占據(jù)主要市場，但由于追求占有帶寬更少、圖像質量更好，因此H.264視頻服務器的發(fā)展勢頭非常迅猛，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)絡化改造大潮正在到來，因此多路視頻編碼器的部署量明顯增加。因為這些已建系統(tǒng)大多采用在原來的模擬匯接點集中部署視頻編碼器進行前端網(wǎng)絡化，如果采用低路數(shù)的視頻編碼器往往需要很多臺堆疊安裝，不美觀、不便于維護，而多路視頻編碼器采用模塊化配置和標準機架式設計，單臺就可以提供多路接入，既便于安裝，又美觀、易維護；

　　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用場合，比如無法布線的監(jiān)控點或需要通過移動網(wǎng)遠程傳輸視頻的場合，才會應用到帶無線以太網(wǎng)接口或GPRS接口的視頻編碼器；

　　在應用功能方面: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)的個性化需求，增強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)場拾音，或中心對監(jiān)控點喊話，或中心與監(jiān)控點進行語音對講；帶存儲功能的視頻編碼器用于滿足在前端進行本地錄像存儲，這樣一方面可以提升存儲可靠性，防止網(wǎng)絡和中心存儲故障導致錄像丟失，另一方面也可以節(jié)約網(wǎng)絡帶寬，不需要上傳圖像時只在本地錄像；支持雙碼流的視頻編碼器用于優(yōu)化網(wǎng)絡帶寬占用，錄像時存儲高分辨率視頻，瀏覽時上傳低分辨率視頻。

　　視頻服務器的發(fā)展趨勢

　　隨著網(wǎng)絡化監(jiān)控的普及以及網(wǎng)絡攝像機的系列化和豐富化，視頻服務器將逐漸被網(wǎng)絡攝像機取代。但是，正如前面所提到過的，這個過程應該會經(jīng)歷一個比較長的階段。在此之前，視頻服務器還會有著很多技術演進，這里面主要包含了網(wǎng)絡適應性和智能化兩個很重要的技術層面。

一、網(wǎng)絡適應性

　　網(wǎng)絡適應性是影響網(wǎng)絡監(jiān)控設備能否取得更快發(fā)展和普及的重要因素，因此，接下來將會有大量的網(wǎng)絡適應性技術被應用到IP前端與管理平臺中，視頻編碼器也不例外。在這些網(wǎng)絡適應性技術中，與存儲、傳輸、管理相關的三個方面應該是最迫切的。

　　1、ANR技術

　　與存儲相關的網(wǎng)絡適應性技術主要是ANR。ANR的前提是視頻編碼器支持本地存儲，同時系統(tǒng)部署有中心存儲。網(wǎng)絡正常時，所有錄像在中心完成；當網(wǎng)絡發(fā)生故障時，支持ANR的視頻編碼器和中心管理平臺將同時偵測到故障，并各自建立與時間相關的日志，同時視頻編碼器啟動本地錄像，利用本身內置的存儲介質進行存儲；在網(wǎng)絡恢復正常后，視頻編碼器與中心管理平臺將比較各自建立的日志，檢查比對網(wǎng)絡失效時的數(shù)據(jù)，然后由視頻編碼器將本地存儲的錄像上傳至中心存儲設備，完成后自動刪除本地錄像。ANR技術一方面可以提升存儲可靠性，另一方面可以保證錄像文件的完整性和統(tǒng)一管理性。

　　2、速率調整

　　與傳輸相關的網(wǎng)絡適應性技術主要是指速率調整技術。網(wǎng)絡正常時，視頻編碼器以正常編碼速率上傳監(jiān)控碼流到中心平臺；當網(wǎng)絡發(fā)生擁塞時，視頻編碼器能自動檢測到擁塞，然后通過自動調整視頻分辨率、視頻幀率等編碼參數(shù)進行碼流占用帶寬的調整，以保證監(jiān)控碼流可以穩(wěn)定上傳；當網(wǎng)絡恢復時，視頻編碼器再自動恢復之前的編碼傳輸。

　　3、人性化設計

　　與管理相關的網(wǎng)絡適應性技術主要是指人性化設計。網(wǎng)絡發(fā)生擁塞時，要能夠主動提示管理人員和瀏覽人員并記錄；前端視頻編碼器IP地址與其他設備沖突時，要能夠有一定的機制通知中心管理平臺，由平臺主動提示相關工作人員并記錄；等等。

二、智能化

　　智能化是視頻編碼器另一個重要的發(fā)展方向。由于智能化對視頻監(jiān)控而言有著非常深遠的意義，它將實現(xiàn)視頻監(jiān)控由被動防御向主動防御的變革，讓監(jiān)控人員從繁瑣的操作、海量的信息查詢中解脫出來，并幫助他們達到更高效、更精確的監(jiān)控管理目標。所以，智能化一定是未來視頻監(jiān)控領域至關重要的核心功能。

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

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