安防之家訊:數(shù)字
監(jiān)控行業(yè)的主要支撐技術(shù)是編解碼、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分配、存儲(chǔ)、模式識(shí)別;各項(xiàng)技術(shù)相互影響,互為制約。針對(duì)非實(shí)時(shí)對(duì)象、實(shí)時(shí)對(duì)象,編解碼技術(shù)分為兩大類(lèi)——適合非實(shí)時(shí)對(duì)象的壓縮算法及適合實(shí)時(shí)對(duì)象的壓縮算法。兩類(lèi)算法都在向?qū)崿F(xiàn)分層傳送、圖像質(zhì)量可伸縮的目標(biāo),每類(lèi)算法的核心算法大同小異,只是在算法復(fù)雜性和壓縮效率之間的平衡各不相同,隨著IC制造技術(shù)的發(fā)展,傾向于使用更復(fù)雜的算法,以換取較高的壓縮效率,更有彈性的處理對(duì)策。
追求實(shí)時(shí)圖像、高分辨率、高清晰度,可用網(wǎng)絡(luò)帶寬超過(guò)4Mbit/路,MPEG-2壓縮格式是一個(gè)合適的候選者??捎镁W(wǎng)絡(luò)帶寬較低,低分辨率的實(shí)時(shí)圖像,可以選擇H.263/H.264壓縮格式,H.263壓縮算法成熟,成本較低,壓縮效率也較低,標(biāo)準(zhǔn)化程度高;而H.264壓縮算法的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高,在今后一段時(shí)期內(nèi)此壓縮算法將成為主流壓縮標(biāo)準(zhǔn);至于MPEG-7、MPEG-21則將是未來(lái)效率更高的壓縮算法。
傳統(tǒng)的以太網(wǎng)架構(gòu)無(wú)法提供服務(wù)質(zhì)量保證(QoS),很難適應(yīng)視頻數(shù)據(jù)的流特性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí),視頻數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延、傳輸差錯(cuò)的控制一直是無(wú)法回避的難點(diǎn)。在圖像質(zhì)量相當(dāng)?shù)那疤嵯?,各服?wù)器廠商使用各種復(fù)雜的壓縮算法,力求減少視頻數(shù)據(jù)、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,以保證網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延在可以接受的限制內(nèi)。新的可以提供服務(wù)質(zhì)量保證的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的推出,會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延、傳輸差錯(cuò)的控制難度,相應(yīng)減少提高壓縮效率的壓力,控制整體系統(tǒng)成本。新的數(shù)據(jù)放置算法,檢索算法,將有力推動(dòng)視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展。
其實(shí),各種壓縮算法的目標(biāo)不同,現(xiàn)實(shí)中沒(méi)有一種壓縮算法可以一統(tǒng)天下,也就不存在所謂最適合服務(wù)器的壓縮格式。在一個(gè)系統(tǒng)的不同信道,甚至同一信道中都會(huì)出現(xiàn)多種壓縮格式混合運(yùn)行的情況,以充分利用各種壓縮格式的特點(diǎn)、滿足不同場(chǎng)景的要求。
今后中國(guó)的數(shù)字化監(jiān)控產(chǎn)品在技術(shù)上將會(huì)向兩個(gè)方向發(fā)展:第一個(gè)方向是高清晰度。隨著存儲(chǔ)設(shè)備容量的不斷增大、價(jià)格不斷降低、以及象NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)的成熟和應(yīng)用,對(duì)監(jiān)控圖像質(zhì)量要求將會(huì)成為首選項(xiàng)目,MPEG-4+D1、H.264+D1或其它高畫(huà)質(zhì)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)將會(huì)成為發(fā)展方向,高清晰度的產(chǎn)品也將成為數(shù)字化監(jiān)控的重要產(chǎn)品。第二個(gè)方向是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的走勢(shì),網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為人們?nèi)粘I畹闹匾M成部份,100M和1000M以太網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)隨處可見(jiàn),人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)越來(lái)越強(qiáng)?;贛PEG-4、H.264或更新的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)將使數(shù)字化監(jiān)控邁向一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。
視頻服務(wù)器經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,其壓縮標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)從最初的M-JPEG和MPEG-1發(fā)展到現(xiàn)在MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.263、H.264等多種壓縮標(biāo)準(zhǔn)并存的局面。在長(zhǎng)期以來(lái)的實(shí)際發(fā)展中,視頻服務(wù)器作為一個(gè)開(kāi)放性的系統(tǒng),并沒(méi)有限制必須使用哪一種壓縮技術(shù)。同時(shí)這種對(duì)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)限制,也促進(jìn)著DVR系統(tǒng)不斷吸收新的壓縮技術(shù)和研究成果,從提高圖像壓縮質(zhì)量、提高網(wǎng)絡(luò)效果等方面不斷改善,以滿足不同用戶(hù)的需求。
其實(shí)視頻服務(wù)器作為數(shù)字音視頻技術(shù)的一個(gè)非常簡(jiǎn)單的應(yīng)用,并沒(méi)有限制必須使用哪一種壓縮技術(shù)的必要。首先,正如前面所提到的,視頻服務(wù)器是一個(gè)開(kāi)放性的系統(tǒng),這一點(diǎn)也可以從即將推出的視頻服務(wù)器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中只是規(guī)定了統(tǒng)一的測(cè)試方法和客觀評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)這一點(diǎn)上得到印證。其次,硬件技術(shù)的發(fā)展在客觀上推動(dòng)了DVR系統(tǒng)壓縮技術(shù)的進(jìn)步,從最初采用MPEG-1ASIC芯片到MPEG-4軟件壓縮與視頻捕捉卡的結(jié)合,以及近三年來(lái)幾乎一統(tǒng)壓縮板卡天下的基于DSP的MPEG-4硬壓縮板卡,硬件技術(shù)的發(fā)展幾乎起了決定性的作用。
從目前服務(wù)器的發(fā)展趨勢(shì)而言,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將是未來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展方向,這一點(diǎn)認(rèn)知應(yīng)該是業(yè)界公認(rèn)的了。所以,視頻服務(wù)器實(shí)際上必須擔(dān)負(fù)著兩個(gè)任務(wù):本地錄像和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控??紤]到中國(guó)市場(chǎng)對(duì)實(shí)時(shí)性的獨(dú)特要求,什么樣的壓縮格式才更適合未來(lái)所需的兩者兼顧的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)?這似乎是更為迫切的問(wèn)題。要回答這樣的問(wèn)題,必須回到實(shí)際應(yīng)用上來(lái)。
前面提到的幾種壓縮標(biāo)準(zhǔn)代表著壓縮技術(shù)發(fā)展的里程碑,但是他們的共同之處在于根基都是塊變換技術(shù),伴隨著的是運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的不斷演化,從最初的整像素到后來(lái)的1/2、1/4像素;從單幀參考再到多幀參考。它們的SimpleProfile支持I幀和P幀,而在AdvancedProfile中支持B幀。我們必須認(rèn)識(shí)到服務(wù)器所承擔(dān)的兩個(gè)任務(wù)對(duì)壓縮的需求有著根本矛盾,本地錄像需要更高的壓縮比,而網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控需要更好的實(shí)時(shí)性,引入B幀可以提高壓縮比,而必然會(huì)在編解碼端帶來(lái)固有的延遲。
所以,我們只能說(shuō)服務(wù)器要解決監(jiān)控實(shí)時(shí)性的問(wèn)題不應(yīng)該是從標(biāo)準(zhǔn)入手,而應(yīng)該從解決本地錄像和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的矛盾入手?,F(xiàn)在,DSP芯片技術(shù)的發(fā)展使得我們可以在同一顆DSP上完成多路CIF圖像的MPEG-4壓縮,如果我們把本地錄像碼流和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控碼流分離的話,這個(gè)矛盾就會(huì)迎刃而解。此外,采用硬件壓縮技術(shù)之后,PC的CPU資源得到徹底解放,在CPU的性能不斷飆升的情況下,不利用實(shí)在是一種浪費(fèi)。我們的壓縮板卡在基本不占用CPU時(shí)間的情況下支持實(shí)時(shí)圖像的捕捉,DVR系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)者完全可以把實(shí)時(shí)捕捉的圖像使用各種成熟的壓縮Codec壓縮,來(lái)滿足一些特殊的網(wǎng)絡(luò)傳輸需求。
總之,開(kāi)放的視頻服務(wù)器可以不斷吸收新的壓縮技術(shù),但是壓縮技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是固定的,要不斷滿足用戶(hù)的需求,最需要的是靈活的技術(shù)運(yùn)用。
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