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目录: 1、无线监控系统需要什么设备 2、简述视频监控服务器(或IP/TV服务器)的工作原理与硬、软件安装配置过程。 3、网络视频服务器的应用 4、网络硬盘录像机的主要类型 5、视频监控服务器的选择 无线监控系统需要什么设备

摄像机——8口交换机——无线发射器——无线接收器——24口千兆交换机——NVR录像机

无线监控系统是监控和无线传输技术的结合,它可以将不同地点的现场信息实时通过无线通讯手段传送到无线监控中心,并且自动形成视频数据库便于日后的检索。无线监控系统的英文名称是Wireless Monitoring System.

无线视频监控和有线视频监控进行比较得出以下优点:

 布点受限制,监控点的选择一般都在靠近有线接入点的地方,这种限制布点的灵活性。

 布点工程量大,需要铺设网线和光纤,基础网络的工程量往往会很大。一般有线监控比

较适用于已存在基础网络的条件的场合。

 工程周期长,铺设基础网络耗时耗力。

 欠缺灵活性,扩展和调整不方便,会增加工程量和不必要的基础网络建设的浪费。

 缺乏移动性,这是有线网络的先天缺陷。

D-Link网络视频监控系统是一套完全基于网络传输的全数字化有线、无线分级视频监控系统解决方案,它提供MPEG-4标准的D1实时监控图像,并结合各种网络带宽环境,输出相应带宽@30fps的码流。D-Link网络视频监控系统可以覆盖从简单“点对点”架构到广域网上的复杂分级架构的几乎所有视频监控应用。

D-Link视频监控系统全套设备包括:

 单路H.264/D1网络视频服务器

 单路H.264/D1存储型网络视频服务器

 单路H.264/D1无线型网络视频服务器

 室外专业型天馈一体化H.264/D1无线频服务器

 单路H.264/D1视频嵌入式应用模组

 单路H.264/D1存储型视频嵌入式应用模组

 单路H.264/D1无线型视频嵌入式应用模组

 H.264/D1网络摄像机(IP Camera)

 H.264/D1无线网络摄像机(WiFi Camera)

 无线网络球机

 单路/多路H.264/D1电视墙适配器(视频解码器)

 网络视频录像机  网络型数字硬盘录像机

 监控中心视频复用和调度客户端

 Z-VRS 大型录像服务器

 Z-ACS 访问控制服务器

 ZA/G-5000 系列无线视频接入点

简述视频监控服务器(或IP/TV服务器)的工作原理与硬、软件安装配置过程。

数字化硬盘录像机(DVR)在国内的应用才短短的几年时间,但是由于其数字化的优势,特别在银行系统的应用,在国内监控行业形成了新的热潮。它给CCTV监控系统带来了数字化应用的革命。

硬盘录像机从其功能来看具有视频切换、图像任意分割和组合显示、图像录像、云台镜头控制、报警联动控制和远程网络传输控制功能,从某种意义上讲,一台高性能的硬盘录像机可以替代传统上的CCTV系统的矩阵切换器、图像分割器、磁带录像机、控制键盘和报警主机,实现高度集成化的数字化CCTV和报警监控系统。

DVR目前采用有纯硬件解压缩、软件解压缩和硬件软件相结合解压缩三种技术,采用后两种技术的硬盘录像机因为软件解压缩比较占用计算机的CPU和内存资源,因而能够处理和录制图像的能力有限,主要是每秒处理图像的帧数。例如纯软件解压缩的硬盘录像机处理图像帧数不能超过200帧/秒,在有些要求图像质量高,压缩比高的压缩算法下,例如MPEG4格式时,能够处理的图像帧数更少,为100帧/秒。因而硬盘录像机必须是采用纯硬件解压缩方式进行,并且尽可能的节省占用计算机CPU和内存资源,同样减少了软件运行的不确定因素,这样系统的稳定性和可靠性也大大的加强了。所以目前在DVR市场中占主导地位的是MPEG4硬压缩方式的。

所谓的MPEG4硬压缩格式的硬盘录像机采用纯硬件解压缩音视频卡,将音视频采集,编码压缩,解码显示采用一片集成芯片进行,利用计算机PCI总线结构,将多路音视频流直接分配传输到计算机显卡,IDE总线进行图像显示和存储,系统CPU只起到控制和分配作用,因而处理音视频流占用计算机系统的资源与处理音视频路数无关,其实通俗的讲DVR就是一台配置较好的PC机加多片音视频压缩卡与软件捆绑所构成。

DVR的优点是价格低廉成本不高,应用领域较广,对本地监控有一定优势;缺点由于是PC插卡式,它会直接受到PC机质量的影响,发热量的影响,对PC的配置要求很高,维护起来不方便,由于大部分应用都是24小时循环录像,所以相对应的硬盘寿命很短。它在网络远程监控方面相比较没有任何优势,需要给它提供一条专用的网络接入点,还受到广域网访问局域网的制约,传送图像质量不好,所以上述缺点要想实现真正意义上的远程监控,DVR还很难作到。

网络视频服务器是监控领域中新兴的产物。由于国内网络提供商提供了更高的网络带宽更实惠的价格,所以互联网在几年内迅速的普及,逐渐渗透到个行个业中去。它同时也给监控领域带来了一次新的革命,所以人们已经无法在满足固化的本地监控的需求,对远程监控的需求越来越多的同时,网络视频服务器就成为了监控方面新的生力军。

视频服务器的关键核心技术之一数字视频压缩技术,目前在视频服务器中实用的是M—JPEG和MPEG—2两种。M-JPEG技术即运动静止图像(或逐帧)压缩技术,广泛应用于非线性编辑领域可精确到帧编辑和多层图像处理,把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理,这种压缩方式单独完整弰压缩每一帧,在编辑过程中可随机存储每一帧,可进行精确到帧的编辑,此外M-JPEG的压缩和解压缩是对称的,可由相同的硬件和软件实现。但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩。不对帧间的时间冗余进行压缩,故压缩效率不高。采用M-JPEG数字压缩格式,当压缩比7:1时,可提供相当于Betecam SP质量图像的节目。

视频服务器有下几大特点:

1)功能全面

基于网络视频服务器的监控方案,无需各种视频切换矩阵卡、处理卡等,只需网络视频服务器加监视系统、摄像机,就可完成视频监控,视频资源的录像、存储、检索、回放等功能,并且完成云台控制、联动报警、画面分割等功能。

2)开放标准

网络视频服务器支持IP、TCP、和HTTP等各种标准网络协议,可以与各种不同类型的网络设备无缝连接。

网络视频服务器支持NTSC和PAL等标准制式的视频输入;支持通用云台控制协议,可以方便地远程控制云台。

3)可靠性高

网络视频服务器采用嵌入式架构和工业标准设计、生产,在系统性能上优于基于工控机的监控设备,系统采用M-JPEG实时压缩,稳定可靠、效率高。

4)安装简单

网络视频服务器的安装过程快速简单,通过BNC接口连接1~4个视频源,通过RJ45接口接入以太网(用户只需设置一个IP地址后即可使用),或内置DDNS可直接在广域网中访问。

5)操作容易

监控可直接采用IE浏览器界面;也可以使用与网络视频服务器配合使用的监控软件,如优网通软件,其界面友好,在不经培训的情况下,也能掌握基本功能。

6)维护方便

现场设备可以通过网络远程管理和设置(包括软件升级),在现场无须人工维护和操作,大大方便了系统运营的维护。

7)性价比高

网络视频服务器构建的监控系统,可利用用户现有的网络,不必另铺线缆;省去视频矩阵,同轴电缆等昂贵器材;性能可靠使得设备的维护费用降低。

8)可扩展性好

未来系统的扩容也不需要增加监控中心的设备,只需要用户在新增监控点增加另一台网络视频服务器即可。

9)分布式架构

采用了分布式处理架构的设计思想,很大程度上消除了工控机模式下的集中式处理的限制,扩大了视频监控系统的容量。

10)应用广泛

网络视频服务器可广泛应用于诸如对远程会议、远程教学、远程医疗、电力无人驻守变电站、电信机房、道路交通、连锁营业场所铁路、广电、交通、金融、高校、石化、煤炭、军队、厂矿、海关、港口、水利、林业等企事业单位的远程视频监控以及本地局域网络下的监控。网络视频服务器的优点是在远程监控方面的技术优势从而扩大了图像监控的应用范围,强化了视频图像在远程管理、视频资料共享等方面的重要性。缺点是网络视频服务器是新兴的产业与DVR相比成本较高,与DVR竞争本地监控领域,优势不是很明显。

DVR 视频输出

支持多种显示设备,既有多画面输出,又有单画面输出,并且可以与其他子系统(如报警)进行联动

监视画面效果

本地观看实时显示,高品质的数字画面,如远程观看对PC机要求性能高, 视 频压缩传输后画质下降,支持少数人同时观看。

集中监控

由于布线成本限制,只能本地监控,监控点由视频采集卡决定。

稳定性

稳定性视PC机性能而定,散热、意外操作等会导致系统崩溃。

网络视频服务器 视频输出

不需客户端软件可直接通过PC机的IE浏览器进行监控,针对PIXORD开发的专业软件除具有DVR的所有功能外还有更多的管理功能

监视画面效果

正常网络状态下实时显示,普通品质画面,对PC机要求不高,支持30个用户同时在线访问,网络状况差时略有呆滞、丢帧现象。

集中监控

利用现有网络可对远程任何多点控制、远程录像管理,需专用软件

稳定性

嵌入式系统,具有硬件狗,可自动重启,在线升级系统,稳定性高。网络视频服务器的应用

随着视频压缩技术的不断完善和计算机技术的发展,视频服务器已广泛应用于电视播出系统,视频服务器在多频道播出系统中的全面应用,使之成为电视台播出系统中最重要的组成部分,这一产品可大大提高电视播出的工作效率。其实,视频服务器还具备许多传统视频监控设备所不具备的优点,还可以开发出许多新颖的应用方式。(非监控领域)

一、视频服务器的构成

网络视频服务器是一种压缩、存储、处理视音频数据的专用计算机,它由视音频压缩编码器、大容量存储设备、输入/输出通道、网络接口、视音频接口、RS422串行接口、协议接口、软件接口、视音频交叉点矩阵等构成,同时,提供外锁相和视频处理功能。

视音频压缩编码器:由于视频数字化后,数据量很大,故要利用成熟的压缩技术,将视频数据在满足技术指标要求的条件下进行高压缩比的压缩,满足存储和传输要求。目前视频服务器一般采用H.264或MPEG—4等压缩编码器,用户可根据实际情况选择压缩码率和压缩结构,以适合于各种不同的播出场合,达到既节省硬盘空间,增加节目存储量,又能保证播出质量的目的。

大容量存储设备:视频服务器使用高速、宽带的SCSI接口硬盘或最先进的FC接口硬盘作为视音频素材存储介质。同时视音频数据的硬盘扩充也比较灵活。

输入/输出通道:视频服务器具备多通道输入/输出系统,使多路录入、播放能同时进行,实现多任务。

网络接口:视频服务器都带有网络接口,方便组网,实现数据共享。一般视频服务器都带有FC和以太网接口。FC光纤网采用IP协议作为视频服务器之间快速、实时复制和移动素材的交换网络,以太网用于传送控制数据和状态检测的信息。

视音频接口:视频服务器都带有标准视音频接口和模拟监视视频接口,方便监视各通道的视频信号。输入/输出信号可以在模拟、分量和SDI中选择。

RS422串行接口:视频服务器都带有多个RS422串行通讯接口,每个接口均可通过RS422通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。

协议接口:视频服务器除提供各种控制硬件接口外,还提供协议接口。如RS422接口除支持RS422的Profile协议外,还支持 Louth、Odetics 、BVW等通过RS422控制的协议。

软件接口:视频服务器提供开放的软件接口,供用户或第三方厂商开发和构建新的应用方式。

视音频交叉点矩阵:视频服务器内带视、音频交叉点矩阵,视、音频通道调度灵活,同时可保证技术指标不受损。

另外,视频服务器提供外锁相和视频处理功能,方便构建专业化应用的视音频系统。

三、视频服务器的特点

网络视频服务器具有传统设备所不具备的许多特点,具体表现如下:

(1)将多通道、录制与播放等功能集于一体,传统设备中有多输入和多输出特性的设备是视音频切换矩阵,而具有录制和播放功能的设备是录像机,不言而喻,视频服务器在系统中可代替若干个录像机和一台小型切换矩阵。

(2)视频服务器用硬盘作为记录媒体,具有非线性特点,因而具有非线性设备所有的优点,如素材查找方便;素材可由多个输出通道共享;可同时或相继调出播放。

(3)素材记录在硬盘还未形成完整文件时,便可由输出通道调出播放,这点非常适用于延时播出和视频点播等领域。

(4)视频服务器容易实现向前或向后的变速播放,传统的录像机要实现这一点,要经过价格昂贵的特殊设备。

四、视频服务器在电视领域的应用

由于网络视频服务器具备上述优势,因此它将创造许多新颖的应用方式,以满足电视传媒的需要,并可大大提高生产率和降低设备维修和人力成本。视频服务器在电视领域中的应用主要有两个方面:一是利用视频服务器构建自动播出系统;二是利用视频服务器实现视频点播。

1.利用视频服务器构建自动播出系统

以往的播出系统是以磁带为主要介质,但随着视频压缩技术的不断完善和计算机技术的发展,在播出系统中采用视频服务器已经成为可能而且目前已在国内许多电视台使用,在今天建立播出系统时选择视频服务器作为一个信号源已经成为必然。以视频服务器为主体的硬盘播出系统,充分发挥硬盘存储的优势,避免了因录像机等设备出故障给播出带来的影响,充分发挥多通道资源共享的优越性,轻松实现各节目之间的串编播出和各种插播、定时播出之间的控制管理,以压缩文件的形式把节目存放在硬盘中,可以达到无失帧保存,所有节目从制作、编辑端口上载,从而简化了从制作到播出的工作流程,有利于提高工作效率。

在硬盘播出系统中,节目素材是以数字压缩方式存储和播出的。系统可采用MPEG―2或M—JPEG压缩格式。

硬盘播出系统可采用本地存储、镜像备份方式的RAID硬盘存列。RAID-1也称作“镜像”,即采用双盘完全复制方法来保护数据,避免了硬盘故障造成数据丢失和系统中断,其100%的冗余可以实现数据的快速恢复。每个视频服务器使用独立的存储硬盘即本地存储,各视频服务器之间完全互不干扰,再采用完全镜像备份,系统可靠性高。

硬盘播出系统可采用FC与以太网结合的双网结构,利用FC传输视音频信号,用以太网传送控制信号。

硬盘播出系统由视音频服务器、数据库服务器、采集工作站、预监工作站、播出工作站等子系统组成。两台视音频服务器进行备份。服务器通过光纤网互连。主服务器上的视音频素材通过光纤网拷贝到辅服务器上。由一套自动播控系统控制两套视音频服务器的播出工作站进行同步播出。这样系统非常可靠。同时,系统根据不同的用户设置不同的安全等级,使无关人员无法进入系统;有效地保证系统数据的安全性,同时在系统播出时,自动锁定各种其他违规操作,及时发出报警信号。

以视频服务器为主体的硬盘自动播出系统的具体应用方式有以下几种:

(1)广告自动播出

视频服务器首先用于重播次数多、时间短的广告节目。在这一应用方式中,视频服务器作为广告播出的专用设备,它受控于播出系统的自动控制软件,由视频服务器承担的播出只能按顺序一条一条地进行,广告播出的素材由广告编辑计算机负责控制,广告播出的顺序的编排和控制由广告播出计算机负责,而广告播出的起点和结束则由自动播控计算机实施对广告播出计算机的控制。这种应用方式不需要对已有的播出系统进行大的改动,原有的自动播控系统和软件还能继续使用,视频服务器在这里相当于多台录像机(取决于视频服务器的输入通道数目)和多台放像机(取决于视频服务器的输出通道数目)。因此原有的自动播控系统软件就能象控制录像机一样控制视频服务器进行广告播出。

(2)多频道自动播出系统

利用视频服务器的多通道特性能建立循环垫播系统,供多个频道的播出机房共用。在这一应用方式中,首先将各个频道的垫播素材通过VTR录入到视频服务器中,每个频道播出机房占用视频服务器的一个输出通道,视频服务器上的各个素材可分别播出。在这一应用方式中,可利用一对配置完全相同的视频服务器建立播出系统。主、备视频服务器各用对应的一个输出通道,作为互为备份的播出通道,主、备视频服务器之间采用光纤网(FC)互联,实现视音频素材共享、移动和复制,保证主、备视频服务器的素材完全一致。由一套自动播控系统控制两套视频服务器的播出工作站进行同步播出。

(3)电视节目延时播出系统

利用视频服务器建立电视节目延时播出系统是利用视频服务器的特性,即在素材写入硬盘时,不需完全形成一个素材文件的情况下,便可共享调用,使硬盘播出系统具备所谓即录即播(要稍许延时后才可播)的功能。这种方案比较适合于直播重要的实况节目。将实况播出先录入硬盘,按需要将实况播出时间延迟适当时间播出,节目导演和值班员利用这段时间在播放速率调整控制计算机上对现场不宜转播的画面进行剪切并替换为其它适宜素材,或以人眼不易分辨的速率,如0.8至1.2倍快速或慢速播放,以保持相应的迟时量。这种以先进技术手段为基础的障眼法,可控制不当素材的播出,同时实况转播效果又不受任何影响。

使用视频服务器的硬盘自动播出系统还有很多种具体应用方式,这里就不再一一列举了对比于传统录像带播出,硬盘自动播出系统的信号与素材都并非存于盒带之中,因此有零帧预卷、非线性检索、素材反复使用、资源共享等优点。具体的优点是:提高工作效率、具有更好的安全性、信息资源的共享和系统的先进性。

2.利用视频服务器实现视频点播

视频点播有两种方式即:准视频点播(NVOD)和视频点播(VOD)

(1)准视频点播(NVOD)

视频服务器是实现准视频点播(NVOD)播放的核心设备,利用其多通道特性和素材可共享的特性,实现一个节目相隔一段时间重播,收视者能在等待最短时间收看自己点播的节目。如:在视频服务器内一个时间长度为N的节目,经8个输出通道分别输出,第二个通道相对第一个通道延时N/8时间播放,第三个通道相对第二个通道延时N/8时间播放,依此类推。每个通道节目循环播放,那么第一个通道下一次开始播放的时间相对第八个通道也是延时N/8时间播放。这样相邻通道播放的是相同节目,但时间间隔均是N/8。用户点播时,其点播信息经节目请求计算机处理后,由节目播放控制计算机将马上要播放的通道号、授权等信息返送给用户接收设备,用户在N/8时间内就可看到自己点播的节目。

(2)视频点播(VOD)

视频服务器不仅可用于准视频点播系统,也可用于视频点播(VOD)系统。VOD的全称为Video On Demand,即视频点播技术,也称交互式电视点播系统,意即按需要的视频流播放。“在想看的时候看想看的节目”,用户可以根据自己的意愿选择收看电视节目,从根本上改变了过去被动式收看电视的不足,完全实现了由用户掌握获得信息的主动权。VOD还可以实现Internet、收发电子邮件、家庭购物、旅游指南、订票预约、股票交易等其他功能。因此可以说,这一技术的出现使用户可以按自己的需要来安排工作和娱乐时间,真正实现了由用户掌握收视主动权,极大地提高和改善了人们的生活质量和工作效率。

VOD 系统由前端系统、网络系统及客户系统三部分组成,而前端系统一般由视频服务器、各种档案管理服务器以及控制网络部分的设备组成。各种档案服务器主要完成一些用户信息管理和计费工作,以及影视材料的管理工作和安全保密等。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换。视频服务器主要由存储系统和建立其上的各种控制器管理系统组成,其目标是实现压缩媒体数据的存储以及按请求进行媒体信息的检索和传输。视频服务器与传统的数据服务器在很多方面有显著不同,需要解决许多问题,来支持各种新功能。同时,它的高速数据传输能力保证了用户对大量影片、视频节目、游戏、商务信息以及其它服务的近乎即时访问。它的最大特点是可以实现多人从不同起点观看同一节目,从而避免了精彩节目被一个用户独占。

这种应用规模比较大,必须将多台多通道的视频服务器组成能共享大容量硬盘存储体和能处理传输流的宽带网络,才能满足众多用户对节目的各种点播需求。用户点播信息可以有两种路径传给点播受理服务器:一种是通过城市的有线电视HFC网络的上行通道传给点播受理服务器;另一种是通过通用浏览器在互联网上对节目进行选择后,将点播信息传给点播受理服务器。点播受理服务器将有关信息处理后,传给播放控制计算机,由它控制播放用户所点播的节目,并通过HFC下行通道传到用户终端。用户接收有两种形式:一种是普通电视机+机顶盒,另一种是计算机+接收卡,借助计算机显示器收看。

基于视频服务器的多频道数字播出系统具有传统的基于磁带录像机的模拟播出系统无可比拟的诸多优势,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、盘基化、网络化、多频道资源共享模式的节目制作、编辑和播出体系相衔接。盘基化或盘带结合的基于视频服务器多频道数字播出系统可以实现播出差错隔离和故障隔离,也可以实现延时播出,是电视节目播出由模拟向数字过渡的最佳方案。而从长远来看,视频点播具有巨大的潜在市场和深远的发展前景,因为从深层次来看,VOD不仅仅是视频节目点播的问题,它代表未来全功能网络化和数字交互式信息的应用发展趋势,是一种从内容、形式上更深层次上的互动,也是数字影院、交互视频新闻、广告等新应用的基础,具有广阔的发展潜力,VOD是未来信息高速公路构架的重要组成部分,是未来信息服务中宽带业务的灵魂。因此可以肯定,随着数字技术、多媒体技术和计算机技术的不断发展,视频服务器在电视领域中的应用将有更多的延伸。

网络硬盘录像机的主要类型

基于PC插卡的网络硬盘录像机

最早的硬盘录像机是PC插卡型,视频采集卡主要包括视频信号的采集、数字视频压缩处理和视频缓存等几部分,其中数字视频压缩处理芯片有多种不同的类型(通用DSP或专用ASIC)。随着CPU、内存等核心芯片的不断升级,计算机的主频及综合处理能力得到不断提高,因而在单卡硬盘录像机的基础上进一步出现了多卡多路硬盘录像机,也即在PC的多个扩充槽中同时插入多块支持并行处理的单路视音频采集卡,以实现多路视音频信号的同时实时采集。由于每一块卡仅对应于1路信号,因而采集卡的数量可根据视频信号的路数要求而灵活配置。不过,当在PC中插入多块卡时,占用的PC资源也相应增加,如CPU及内存资源、主板上扩充槽的数量、主板电源功率等。因此,当摄像机源数量(即采集卡数量)较多时,这种硬盘录像机就必须采用具有多插槽工控底板的工控机,并配以大功率电源,并且对CPU的主频要求也更高。

为了解决多卡应用的资源占用问题,在单卡单路硬盘录像机问世后不久,有厂家推出了在一块卡上集成两片甚至4片视频处理芯片(DSP或ASIC)的多路视音频采集卡,因而可以同时实现对两路信号或4路信号的实时采集与压缩处理。这种结构实际上是每路视频信号唯一地对应着一片视频处理芯片,但是它们共用一片PCI-PCI桥接芯片,因而仅占用一个PC插槽,加上视音频信号的采集压缩是由卡上的硬件来实现,因而有效地减少了硬盘录像对PC资源的占用。 还有一种与上述实现原理不尽相同的基于PC的单卡多路硬盘录像机:卡上的一片视频处理芯片就要处理多路输入信号,因而需采用时分轮换方式对多路视频信号进行采集,并以M-JPEG压缩格式进行录像。虽然M-JPEG的压缩效率不如基于多帧预测编码的MPEG-1、MPEG-4及H.264等的压缩格式高,但由于在单通道轮换采集多路视频时,相继帧的画面失去了相关性(根本不是同一个摄像机摄取的画面),因而采用基于帧间预测的视频压缩算法就失去了意义,只能采用帧内压缩算法。因此,这种方式的硬盘录像机是对采集的每一帧画面独立地进行JPEG压缩处理,而后将对应于每一路输入的各帧画面形成独立的M-JPEG文件。这种方式显然可以方便地实现多路采集,例如,在不考虑录像画面的连续性要求时,就可以方便容纳多达16路的视频输入,但是对于只能以25帧/s的速率对视频信号进行采集的视频处理芯片来说,无论有多少路视频信号轮流切换到其输入端,其25帧/s的“总资源”是不能变的,因此对这种形式的硬盘录像机来说,每路画面的最大平均帧率仅为25/16=1.56帧/s(理想值)。

上述结构的改进型产品增加了视频采集的通道数(如在一块卡上集成有4个采集通道),从而可以对多路视频输入信号在每一个采集通道进行并行采集,这就相当于增加了显示及录像的“总资源”数(多路轮换加多通道采集)。例如,某厂家采用两块8路采集卡来实现16路信号采集,使DVR的“总资源”达到160帧/s。

需要说明的是:由于M-JPEG压缩算法缺乏帧间压缩,会导致总的视频压缩比小,从而使图像存储量加大(这当然会增大硬盘的开销)。例如:在获得与MPEG-1图像质量相当的清晰度时,M-JPEG图像每帧的字节数约需6K~20KB,这大约相当于MPEG-1图像的3~10倍。另外,采用M-JPEG算法的DVR产品很难做到对多路声音信号的同步记录,因为JPEG标准本身并没有对声音压缩方法的描述。特别是当因多路轮换而出现录像丢帧现象时,如何同步声音更是一个需要考虑的问题。还有,由于M-JPEG并没有形成统一的标准,而仅是对压缩方法作了原则性的描述或句法规定,因此实际的M-JPEG标准都是各DVR厂家自行规定并编制的,各厂家的M-JPEG标准并不通用。这就是说,某个品牌的DVR所记录的录像文件一般不能在其他基于M-JPEG压缩的DVR系统中调用,也不能被诸如Microsoft媒体播放机(Media Player)之类的通用媒体播放软件来调用,这就限制了不同品牌的多套DVR系统的组网应用。 基于PC结构的准嵌入式硬盘录像机

前面所介绍的基于PC插卡的硬盘录像机没有脱离PC体系:PC的外观、PC的体系结构、PC的操作系统、PC的界面,……。因而它可以被认为是一种PC的扩展应用,只要退出硬盘录像应用程序(或者将应用程序置于后台运行),这台硬盘录像机就是一个标准的PC了,用户可以方便地在MS Office环境下进行文档编辑、报表统计等操作,……。然而,正因为如此,这种结构的硬盘录像机很容易被病毒侵袭而致使系统瘫痪;也可能会由于硬件兼容性问题或是由于系统软件的某些BUG而致使系统宕机;更有甚者,甚至可能因系统管理人员的自身问题(例如操作人员将录像程序置于后台运行而在前台玩游戏)并因为某些误设置、误操作而致使录像系统无法使用。

为了脱离PC体系,有商家推出了一种准嵌入式硬盘录像机。但从实质上说,这种DVR并没有真正脱离PC体系,因为它仍然采用了PC的硬件结构:主板上除了CPU及其他周边器件外,还集成有显卡、声卡、网卡,也有用于插接视频采集卡的PCI扩充槽,电源部分也是采用带有风扇的大功率开关电源。不过,为了使其以专业设备的形式出现于监控市场,机器采用了整体化设计。与前述基于PC的DVR相比,这种准嵌入式DVR充分利用的PC的硬件资源,并有效地考虑了机器的整体空间布局,结构更加紧凑、体积也有效地减小,专门用于实现监控系统中的硬盘录像。

CIVON即是较早面世的准嵌入式DVR之一,该产品基于微型PC主板,具有两个横置的PCI插槽,最少可插入一块单路视频采集卡,最多可插入两块4路视频采集卡,并可挂接一块PC标准硬盘,因而可以灵活地构成不同路数的硬盘录像机。

与普通PC一样,该机也是采用Pentium系列CPU,但是在PC主板的主引导IDE接口上接入的是一片内嵌了Linux操作系统及应用程序的电子盘。当机器上电时,机器自动由电子盘的Linux系统引导,然后自动启动硬盘录像应用程序。通过外接显示器和键盘、鼠标,用户可以像操作PC一样对其进行基本设置(只是机器的操作系统是Linux而非DOS或Windows),一旦设置完毕,显示器和键盘、鼠标等外设均可去掉。此时,如果联网的客户端安装有配套的硬盘录像管理软件,即可以通过网络由客户端访问这台DVR,可观看实时图像或是调看录像文件,还可以对该硬盘录像机进行其他设置与调整。 DSP嵌入式是基于DSP的嵌入式硬盘录像机

嵌入式硬盘录像机彻底脱离了PC结构,采用的是以DSP为核心的整体结构,视频采集、视频压缩处理、网络接口等各功能模块均集成在单一的电路板上。就核心芯片DSP来说,市场上主要有TI公司的TMS320C6xxx系列、Philip公司的Trimedia系列、Equator公司的MAP-CA(BSP)系列和AD公司的ADSP-BF5xx系列等。

DSP本身并不对视频信号进行采集,因此,对基于DSP的硬盘录像机来说,一般还需与视频采集芯片配合使用,如Philip公司的视频处理芯片SAA7111A等。输入到DVR的模拟视频信号(S-Video或CVBS)首先经SAA7111A进行模数转换和数据格式处理,得到标准的ITU-R BT.656格式的数字视频流,再送给DSP去处理。

DSP的处理能力一般取决于其时钟频率和处理单元的并行度。至今流行的DSP大都有多个可以并行执行的处理单元,每个执行单元都由算术逻辑运算单元(ALU)、多路器和累加器等组成。

TI公司的TMS320C6xxx 系列

TI公司的TMS320C6xxx 系列即属于高性能的DSP芯片,该系列可以分成定点和浮点两大类,综合了至今流行的DSP的所有优点,具有较高的性价比和低功耗性能。采用该系列中不同型号芯片的DVR的视频处理能力并不相同,压缩标准主要为MPEG-4和H.264等两种,图像的分辨率从低到高依次为CIF、2CIF(DCIF)、D1,其中能处理D1图像质量的DVR一般均支持4路CIF质量的实时录像。

Philips公司的TriMedia系列

TriMedia是Philips公司推出的专门用于多媒体视频、音频应用的DSP芯片。其中PNX1302即是TriMedia系列中一种具有较高质量数字视频、音频应用处理能力的媒体处理器。PNX1500是Philips公司继PNX1302之后推出的一款功能更为强大的针对音视频、图形和通讯等多媒体应用的32位DSPCPU。PNX1500内核带有一个C/C++可编程的TM3260 CPU,符合并行VLIW结构,其片内独立的DMA接口可以加速数据处理,而图像缩放、去交织和2D绘图等诸多协处理单元则极大地提高了该芯片的多媒体处理能力。

Equator公司的MAP-CA系列

Equator公司推出的高速宽带DSP系列芯片MAP-CA又称作宽带信号处理器(BSP,Broadband Signal Processor),它可以在300MHz的高速时钟下工作,处理能力达到30 GOPS(Giga Operations Per Second,即每秒300亿次整数运算),约相当于Pentium III处理速度的6.4倍,主要用于高性能、大数据量的宽带视频应用,如嵌入式硬盘录像机(DVR)、嵌入式网络视频服务器(DVS)以及数字机顶盒、数字电视、视频会议系统、医疗图像产品等。这里,MAP-CA是Equator公司MAP系列超长指令字VLIW(Very Long Instruction Word)处理器中的一种,其最新的MAP-BSP-15的工作频率进一步提高到400MHz,使数据处理能力达到40GOPS(针对视频编码)。MAP-CA主要包含一个超长指令字处理器内核、一个可编程位流协处理器(The VLx)、视频滤波协处理器、显示刷新控制器和丰富的数字I/O接口等。MAP-CA支持各种用软件实现的视频、图像以及信号的压缩和解压缩,这种软件实现的算法相对硬件实现有很大的优越性,升级非常方便。

ADI公司的ADSP-BF5xx系列

ADI公司的ADSP-BF5xx处理器是在其Blackfin系列处理器的基础上发展起来的。其中Blackfin系列处理器内核的多个功能块可以支持8/16/32位整数型数据和16/32位分数型数据,特别是其中的4个8位视频算术逻辑单元(ALU)可以寻址包括MPEG-2、MPEG-4和JPEG在内的若干多媒体算法,使一个处理器可以同时处理音频、视频、图像和数据四种信息。而Blackfin系列的升级型产品ADSP-BF533、ADSP-BF532和ADSP-BF531不仅继承了Blackfin系列产品容易使用和代码兼容的优点,还显著提高了性能并且降低了功耗。这三种新处理器的引脚完全兼容,不同之处仅在于其性能和片内存储器的容量差别,系统性能易于升级并且减少新产品开发中的许多风险。

ADSP-BF533具有600MHz时钟频率和1.2GMACS(每秒十亿次乘法累加运算)运算速度,非常适合于嵌入式视频和宽带接入网关应用。 ASIC插卡式是基于ASIC插卡的网络硬盘录像机

ASIC即Application Specified IC,也即专门为应用目的而定制的集成电路,因此,基于视频ASIC的硬盘录像机结构更加紧凑,性能更加完善。不过,由于ASIC的结构往往需要参考新型算法在DSP上的成功移植,因此,就同一压缩格式(如H.264)的硬盘录像机的面世时间来说,基于ASIC的DVR一般都是晚于基于DSP的DVR。

SM2210即是Stream Media公司推出的一款实时MPEG-2视频编/解码芯片,它兼容于ISO/IEC-13818的MP@ML、SP@ML和MP@LL标准,并具有良好的接口特性,因此,SM2210在保证高质量图像处理的同时,可以方便地与飞利浦公司的视频编解码芯片及Flash和 SDRAM存储器等周边器件相接。在编码方式时,SM2210接受符合ITU-R 601或ITU-R 656格式的数字视频信号输入,并首先对其进行4:2:2至4:2:0格式的转换,然后对该数字视频信号进行可编程的预滤波,再然后进行实时数字编码,形成按MPEG-2 MP@ML格式压缩的比特流,其帧结构可以是IBBBP、IBBP、IBP、IP或单I帧。用户也可自行定义量化矩阵,自行选择图像的有效区域。在解码方式时,SM2210接受MPEG-1、MPEG-2格式的比特流并进行解码,然后进行滤波,输出符合ITU-R 601 或ITU-R 656格式的数字视频信号。SM2210不仅支持NTSC、PAL及FILM(电影)等多种视频格式、分辨率和帧率,还可以编解码VCD和SVCD格式的比特流。

很多ASIC往往还与FPGA(Field Programmable Gate Array)配合使用,将某些特定算法专门交由FPGA来实现,例如,MPEG-2和MPEG-4算法中的核心部分——离散余弦变换(DCT)的操作。虽然MPEG算法中的DCT部分已经标准化并能在ASIC或FPGA中有效实现,但MPEG编码中仍有许多部分尚未明确规定,而正是这些不明确部分使得一家公司的产品得以区别于竞争对手,并开发出拥有自主产权的算法。因此,一些基于ASIC的DVR便在这些部分(如运动估计模块)使用了FPGA,因为FPGA可重新配置,因此器件能方便地进行刷新,并在整个开发阶段(包括配置之后)集成新算法。而完全依赖标准ASIC解决方案的公司由于受到芯片自身的限制而无法开发出性能更优的类似产品,市场风险较大。

视频监控服务器的选择

视频监控随着社会的进步,数字化、网络化、智能化已成为一种发展趋势。数字监控系统也逐步进入大规模商业应用阶段,视频监控系统也随之经历了三个时代。

第一代:模拟时代。视频以模拟方式采用同轴电缆进行传输,并由控制主机进行模拟处理。

第二代:半数字时代。视频以模拟方式采用同轴电缆进行传输由多媒体控制主机或硬盘录像主机(DVR)进行数字处理与存贮。

第三代: 全数字时代。基于网络,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,典型的产品就是网络视频服务器。

网络视频服务器,就是安装在网络上传送影像及监视的一体型网络服务器,不需要另外的电脑,在因特网上利用标准网络浏览器实时可以看到高画质影像的最新概念的网络监视装备。

网络视频服务器随着应用面的越来越广,推出的产品也日渐丰富,下面就针对网络视频服务器的一些特点和区别来做下介绍:

1)压缩格式

网络视频服务器作为网络应用的新型产品,适应网络传输的要求也必然成为产品开发的重要因素,而这其中视频图像的技术又成为关键。在目前中国网络摄像机和视频服务器的产品市场上,各种压缩技术百花齐放,可以分为:M-JEPG,MPEG4、H.264等。

M-JEPG的特点:M-JPEG采用的是帧内压缩方式,图像清晰、稳定,适于视频编辑,而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。另外,因其压缩后的格式可以读取单一画面,因此可以任意剪接,特别适用与安防取证的用途。

MPEG4的特点: MPEG-4的着眼点在于解决低带宽上音视频的传输问题,在164KHZ的带宽上,MPEG-4平均可传5-7帧/秒。采用MPEG-4压缩技术的网络型产品可使用带宽较低的网络,如PSTN,ISDN,ADSL等,大大节省了网络费用。另外,MPEG-4的最高分辨率可达720×576,接近DVD画面效果,基于图像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度。MPEG-4所有的这些优点,使它成为当前网络产品生产厂商开发的重要趋势之一。

H.264的特点:H264标准使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段,在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264的应用亮点。H.264具有比MPEG和H.263++更优秀的PSNR性能。

2)监控路数

根据监控点的多少,可以计算要选配多少台网络视频服务器。目前市场上的网络视频服务器可支持一路、两路或四路视频图像输入。每一路可以接一台模拟摄像机,来监控一个监视点。

但由于支持的图像路数越多,对产品的性能参数要求也就越高,如假设两路或四路输出的数字视频图像的总帧数资源为25帧/秒,其实是多路共享25帧/秒,这样每一路的速度是很慢的,就不如选多台单路的网络视频服务器。但现在有四路共享120帧/秒的产品,也就是说可以达到每路30帧/秒,这样就可以真正实现四路实时。像泰和SV-9400就是这样的产品。

3)是否支持音频

一般的网络摄像机只具有视频功能,没有音频功能或者音视频效果不同步。这就要根据客户的具体情况来选购,有些监控场地是不需要音频的。

4)其它

根据操作系统的不同,网络视频服务器可以分为LINUX操作系统和WINDOWS操作系统。相对来讲,LINUX操作系统更为稳定,可靠。

网络视频服务器还可以分为有线网络视频服务器和无线网络视频服务器。一般我们谈到的都是有线的网络视频服务器,像无线的主要应用在对于有线监控方案有困难的地方,如野外或需要移动的视频监控应用,如车载。

总结:网络视频服务器介绍了这些,对于初次接触这类产品的人,是否多少有了些了解?但在选购的时候一定要彻底了解产品的实用性是否符合自己的需求。附带软件的功能如何,能否多点录像、控制,是否支持软件升级等也要考虑在内。所以考虑完以上几点后再考虑价格因素。

目前在市面上发现一款TYHO IPCAM SV-9100的网络视频服务器,采用最新的H.264压缩格式,并且可以配合专用的网络视频解码器,可以一边接网络监控,一边接电视墙等。达到从模拟CCTV到IP网络方便的升级扩展。另为,这款TYHO网络视频服务器各方面的参数都还另人满意,可以说是集众多优点于一身,加上成熟的应用软件,可以轻松满足不同的客户群。

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