高清網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的特點以及關(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、平安城市等重點項目對網(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)品用戶的一個迫切的需求，而高清編碼和雙碼流無疑是當前滿足這種需求的兩種重要技術(shù)。本文將對采用高清編碼的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的特點以及關(guān)鍵技術(shù)進行簡單概述。

什么是高清？ 
 
    最近幾年，在安防監(jiān)控市場上，越來越多的廠商推出D1分辨率的“高清化”產(chǎn)品，事實上，“D1高清”并非高清，它只屬于標清范圍。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是最高等級的高清視頻清晰度標準，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的閃爍現(xiàn)象，它可以提供更清晰、更穩(wěn)定的圖像畫面，這種方式最合適人眼視覺標準的的是每秒75幅圖象。但在安防監(jiān)控中， 每秒30幅圖象已經(jīng)可以很好滿足用戶的需求；1080i采用的是隔行掃描模式，每一幀都是通過兩次掃描來完成的，每次實際掃描線數(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的實際的圖像清晰度并無明顯優(yōu)勢，因為720P的逐行掃描方式使得其在閃爍消除、動態(tài)畫面等方面表現(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？

    為了弄清楚高清和雙碼流DVS的特點，首先，我們來看一個簡單的高清DVS的典型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用拓撲圖（見下圖）：

    從上圖可以看出，前端高清模擬攝像機或醫(yī)療設(shè)備等，通過高清接口將視頻輸出至高清DVS進行編碼和封裝，可直接在視頻服務(wù)器端進行存儲或通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸高清圖像，在PC控制臺或者是客戶端可實現(xiàn)高清監(jiān)控和存儲等功能，同時也可以通過高清解碼器對圖像進行解碼，最終將高清圖像還原到電視墻等終端設(shè)備上。

    拓撲圖里所選用的設(shè)備朗馳欣創(chuàng)我公司在2009年年初在國內(nèi)首推的高清DVS，可以實現(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，可連接2個SATA硬盤。

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

    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，因此采集信號的前端高清攝像機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或高清儀器的圖像分辨率直接決定了經(jīng)過高清DVS壓縮后的圖像效果，高清攝像機的圖像分辨率越高，經(jīng)過高清DVS壓縮后圖像清晰度越高。
    2、 高清模擬信號頻率較高, 選用SDI(串行數(shù)字接口)或轉(zhuǎn)換為差分信號傳輸能夠增加傳輸線距離,成本亦會相應(yīng)會增加。
    3、 在網(wǎng)絡(luò)傳輸部分，由于高清圖像的碼流較大，對網(wǎng)絡(luò)帶寬有較高的要求，范圍一般在1Mbps-8Mbps。
    4、 高清圖像要求相對較高的存儲容量，因此高清DVS一般應(yīng)支持較高容量的存儲設(shè)備，或具備擴展存儲接口。
    5、 高清DVS對后端管理服務(wù)器的處理能力要求更高。

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

    1、 高清DVS延續(xù)標清DVS的優(yōu)點,可方便用戶根據(jù)工程需要，靈活選用不同的模擬前端，比如高清槍機和高清球形攝像機等。目前高清攝像機可選擇的產(chǎn)品還不多，但隨著高清攝像機技術(shù)逐步成熟、產(chǎn)品日漸豐富，用戶可通過前端攝像機的升級來不斷獲取圖像清晰度的提高而無需更換編碼設(shè)備。
    2、 由于高清圖像的碼流較大，對網(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)置硬盤實現(xiàn)前端存儲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)控類的攝像機,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的來源。
    4、 高清DVS在音頻、報警、485、232等接口和功能上容易擴展。

結(jié)語

    目前，高清攝像機可選擇的產(chǎn)品不多，高清圖像編碼數(shù)據(jù)對于輸入接口、網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲容量、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)見的是，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸﹑高清輸入接口﹑大容量存儲等方面的技術(shù)進步和成本降低；隨著高清攝像機的產(chǎn)品類型的日漸豐富；隨著更多行業(yè)用戶對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將會擁有越來越好的市場前景。