高清網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的特點(diǎn)以及關(guān)鍵技術(shù)

    隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)的快速發(fā)展，金融、教育、醫(yī)療、平安城市等重點(diǎn)項(xiàng)目對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品提出了更高的要求。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下兼顧圖像質(zhì)量和傳輸速度，更有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源，使終端的圖像更清晰是目前網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品用戶(hù)的一個(gè)迫切的需求，而高清編碼和雙碼流無(wú)疑是當(dāng)前滿(mǎn)足這種需求的兩種重要技術(shù)。本文將對(duì)采用高清編碼的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的特點(diǎn)以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單概述。

什么是高清？ 
 
    最近幾年，在安防監(jiān)控市場(chǎng)上，越來(lái)越多的廠商推出D1分辨率的“高清化”產(chǎn)品，事實(shí)上，“D1高清”并非高清，它只屬于標(biāo)清范圍。真正意義上的高清主要指720P（1280*720分辨率，逐行掃描）；1080i（1920*1080分辨率，隔行掃描）；1080P（1920*1080分辨率，逐行掃描）三種格式，其中1080P是最高等級(jí)的高清視頻清晰度標(biāo)準(zhǔn)，下圖形象的展示了CIF(352x288)、DI(704x576)、720P(1280x720)、1080i/1080P(1920x1080)各分辨率的大小。

    720p和 1080p采用的是逐行掃描方式，每幀圖像的實(shí)際掃描線分別為720線和1080線。逐行掃描方式可以解決在隔行掃描中帶來(lái)的閃爍現(xiàn)象，它可以提供更清晰、更穩(wěn)定的圖像畫(huà)面，這種方式最合適人眼視覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)的的是每秒75幅圖象。但在安防監(jiān)控中， 每秒30幅圖象已經(jīng)可以很好滿(mǎn)足用戶(hù)的需求；1080i采用的是隔行掃描模式，每一幀都是通過(guò)兩次掃描來(lái)完成的，每次實(shí)際掃描線數(shù)只有一半即1080/2=540線，分為奇數(shù)線和偶數(shù)線。與720P相比，1080i的實(shí)際的圖像清晰度并無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，因?yàn)?20P的逐行掃描方式使得其在閃爍消除、動(dòng)態(tài)畫(huà)面等方面表現(xiàn)更好，因而720P比1080i更適合視頻監(jiān)控的需要。

高清DVS有何特點(diǎn)？

    為了弄清楚高清和雙碼流DVS的特點(diǎn)，首先，我們來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的高清DVS的典型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用拓?fù)鋱D（見(jiàn)下圖）：

    從上圖可以看出，前端高清模擬攝像機(jī)或醫(yī)療設(shè)備等，通過(guò)高清接口將視頻輸出至高清DVS進(jìn)行編碼和封裝，可直接在視頻服務(wù)器端進(jìn)行存儲(chǔ)或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸高清圖像，在PC控制臺(tái)或者是客戶(hù)端可實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控和存儲(chǔ)等功能，同時(shí)也可以通過(guò)高清解碼器對(duì)圖像進(jìn)行解碼，最終將高清圖像還原到電視墻等終端設(shè)備上。

    拓?fù)鋱D里所選用的設(shè)備朗馳欣創(chuàng)我公司在2009年年初在國(guó)內(nèi)首推的高清DVS，可以實(shí)現(xiàn)720P（30fps）編碼,支持VGA、色差等輸入方式（可選配HDMI﹑ SDI輸入接口），A/D視頻轉(zhuǎn)換采用高位數(shù)芯片，最大限度的保證圖像清晰度,采用H.264視頻壓縮算法,兼顧圖像質(zhì)量與壓縮碼率，支持雙碼流，支持前端存儲(chǔ)，可連接2個(gè)SATA硬盤(pán)。

    現(xiàn)在我們對(duì)高清DVS的典型應(yīng)用結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了一個(gè)大概的了解，通過(guò)高清DVS的結(jié)構(gòu)圖，對(duì)比普通的DVS相比，高清DVS有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

    1、 普通DVS視頻輸入接口一般為BNC接口，輸入的圖像最大分辨率只能是D1；而高清DVS接口一般為HDMI、VGA、YPbPr、SDI等接口，因此采集信號(hào)的前端高清攝像機(jī)或高清儀器的接口也必須和高清DVS接口匹配，并且前端高清攝像機(jī)或高清儀器的圖像分辨率直接決定了經(jīng)過(guò)高清DVS壓縮后的圖像效果，高清攝像機(jī)的圖像分辨率越高，經(jīng)過(guò)高清DVS壓縮后圖像清晰度越高。
    2、 高清模擬信號(hào)頻率較高, 選用SDI(串行數(shù)字接口)或轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)傳輸能夠增加傳輸線距離,成本亦會(huì)相應(yīng)會(huì)增加。
    3、 在網(wǎng)絡(luò)傳輸部分，由于高清圖像的碼流較大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬有較高的要求，范圍一般在1Mbps-8Mbps。
    4、 高清圖像要求相對(duì)較高的存儲(chǔ)容量，因此高清DVS一般應(yīng)支持較高容量的存儲(chǔ)設(shè)備，或具備擴(kuò)展存儲(chǔ)接口。
    5、 高清DVS對(duì)后端管理服務(wù)器的處理能力要求更高。

    業(yè)內(nèi)朋友看到這里或許會(huì)有疑惑，既然高清DVS對(duì)前端輸入設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)帶寬等均有較高的要求，并且最終經(jīng)過(guò)高清DVS的圖像效果還得由前端的高清模擬攝像機(jī)的效果決定，那客戶(hù)為什么不直接采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)而用模擬攝像機(jī)+高清DVS的模式呢？主要原因有如下幾點(diǎn)：

    1、 高清DVS延續(xù)標(biāo)清DVS的優(yōu)點(diǎn),可方便用戶(hù)根據(jù)工程需要，靈活選用不同的模擬前端，比如高清槍機(jī)和高清球形攝像機(jī)等。目前高清攝像機(jī)可選擇的產(chǎn)品還不多，但隨著高清攝像機(jī)技術(shù)逐步成熟、產(chǎn)品日漸豐富，用戶(hù)可通過(guò)前端攝像機(jī)的升級(jí)來(lái)不斷獲取圖像清晰度的提高而無(wú)需更換編碼設(shè)備。
    2、 由于高清圖像的碼流較大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬有較高的要求,因而在網(wǎng)絡(luò)帶寬不能保證的條件下，在視頻服務(wù)器中內(nèi)置硬盤(pán)實(shí)現(xiàn)前端存儲(chǔ)是一種有效的解決方法。 基于雙碼流（CIF+高清）技術(shù)，在帶寬有限的條件下，網(wǎng)絡(luò)傳輸可以采用CIF分辨率，前端存儲(chǔ)則可采用高清分辨率。
    3、 高清DVS可以應(yīng)用的行業(yè)范圍更廣泛,前端不再局限于安防監(jiān)控類(lèi)的攝像機(jī),例如在教育、醫(yī)療等行業(yè),教學(xué)電腦的VGA輸出，CT﹑B超的輸出都可以是前端信號(hào)的來(lái)源。
    4、 高清DVS在音頻、報(bào)警、485、232等接口和功能上容易擴(kuò)展。

結(jié)語(yǔ)

    目前，高清攝像機(jī)可選擇的產(chǎn)品不多，高清圖像編碼數(shù)據(jù)對(duì)于輸入接口、網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲(chǔ)容量、后端管理服務(wù)器處理能力等方面具有的較高的要求，這些因素都在一定程度上制約著高清DVS的發(fā)展。但可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸﹑高清輸入接口﹑大容量存儲(chǔ)等方面的技術(shù)進(jìn)步和成本降低；隨著高清攝像機(jī)的產(chǎn)品類(lèi)型的日漸豐富；隨著更多行業(yè)用戶(hù)對(duì)高清圖像需求的日益增加；采用高清編碼和采用雙碼流技術(shù)的DVS將會(huì)擁有越來(lái)越好的市場(chǎng)前景。