視頻服務器

視頻服務器(6張)

網絡視頻服務器是一種壓縮、處理視音頻數據的嵌入式設備，它由視音頻壓縮編碼器、輸入/輸出通道、網絡接口、視音頻接口、RS485/RS232串行接口、協議接口、軟件接口等構成。

隨着音視頻編碼技術的不斷髮展和寬帶網絡技術的發展，視頻傳輸的實現變得更容易和成本更低，使得視頻傳輸的需求日益增長。市場上推出滿足網絡傳輸的網絡視頻服務器產品有非常多，同時包括影櫃、影音服務器。本文嘗試用簡單的語言從網絡視頻服務器的概念、組成、數字音視頻編碼技術、網絡技術以及特點等方面，對視頻服務器的進行分析，以方便大家更容易瞭解網絡視頻服務器及對其進行選擇。

網絡視頻服務器是一種對音視頻數據進行編碼處理並完成網絡傳輸的專用設備，從而實現遠程監控的功能。影音服務器集影音資料整理、歸納、編輯、存儲、收藏於一體，任意複製藍光光盤、DVD、CD，整理成完整的數據資料。 ^[1] 

網絡監控視頻服務器是一種實現音視頻數據編碼、網絡傳輸處理的專用設備，它由音視頻編碼器、網絡接口、音視頻接口、RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等構成。

音視頻壓縮編碼器：由於模擬視頻數據量非常大，通過數模轉化後，數據量也很大，故要利用成熟的編碼技術，將視頻數據在滿足網絡傳輸要求的技術指標下進行高壓縮比的編碼，以滿足傳輸要求。以前的網絡視頻服務器一般採用M—JPEG等編碼器，用户無法實現更高的壓縮碼率，以適合於各種不同的網絡環境，只能通過減低幀率實現效果一般的網絡傳輸效果。各公司都已經推出了MPEG4的網絡視頻服務器以更能視頻網絡傳輸的要求。

網絡接口：由於以前的模擬產品的組網都主要通過建立昂貴的獨立光纖實現網絡傳輸，網絡視頻服務器的以太網接口可以方便地實現IP組網，實現數據傳輸。網絡視頻服務器主要採用TCP/IP等協議實現音視頻數據、控制數據和狀態檢測信息等數據的網絡傳送。

音視頻接口：網絡視頻服務器帶有標準模擬音視頻輸入接口，方便監視各通道的視頻信號。網視通採用Dynamic Stream Control技術保證雙向音頻實時傳輸，視頻幀率根據帶寬自動調節，網絡中斷後自動連接技術。

RS422/RS485串行接口：網絡視頻服務器帶有RS422/RS485串行通訊接口，可通過通訊線外接如雲台、快球等各種外設。

網絡視頻服務器可配合計算機中控軟件實現大系統組網方案，有的廠家網絡視頻服務器提供開放的SDK，供用户或第三方廠商開發和構建新的應用方式。

數字編碼技術，也就是通常所説的壓縮方式，是視頻服務器的技術核心，也是我們選擇網絡視頻服務器的首要考察對象。比較流行的數字壓縮編碼格式有MPEG-4和H.264，某些國外的老方案產品中還有在使用小波壓縮和M-JPEG壓縮。由於本文主要是分析網絡視頻服務器，對編碼技術的介紹將盡量簡單，如大家有興趣可以參考其他算法分析專題。

1．M-JPEG

M-JPEG作為一種數字壓縮格式，從模擬到數字、從錄像機到硬盤錄像機，M-JPEG為我們帶來了嶄新的數字化播出手段，它把信號變成了數據，應該來説M-JPEG壓縮技術在視頻壓縮的出現過程中具有里程碑式的意義。M-JPEG是基於幀內、幀獨立的壓縮方式，所以相對於後來出現的MPEG-4、H.264的壓縮方式，它數據量更大，傳輸困難，所以該編碼技術的網絡視頻服務器已經基本上不能滿足遠程監控需求，只能算是曾經的產品。

2．MPEG-4

在MPEG（運動圖像專家組）系列壓縮方式中，MPEG-4技術屬於是碼流與畫質比中較好的一種，所以很多公司都推出了該編碼的產品。採用的幀間壓縮方式，利用幀之間的冗餘信息大大減少壓縮數據量，達到同樣的視頻質量MPEG-4所需的碼率只有M-JPEG的1/30甚至更少。大家一般意義上認為MPEG-4 IBP的壓縮方式已經滿足了網絡傳輸的要求，所以也使得網絡視頻服務器在普通網絡環境中應用成為可能。

3．H.264

聯合視頻工作組（JVT，Joint Video Team）在H26L的基礎上提出了H.264編碼技術，它通過增加運算的複雜性降低了碼流的同時提高畫質。H.264的出現為低碼流網絡傳輸的實現提供瞭解決方式，也使得現有帶寬的情況下多路數網絡視頻服務器的應用成為可能。

網絡視頻監控服務器由於具有獨立完成網絡傳輸功能，不需要另外設置計算機，故其能實現簡單的IP方式組網，是傳統的模擬監控所無法實現的。每部網絡視頻服務器具有網段內IP地址，通過網絡連接方便方便對該設備（IP地址）進行控制管理，也即通過IP地址識別、管理、控制該網絡視頻服務器所連接的視頻源，故其組網只是簡單的IP網絡連接，新增一個設備只需要增加一個IP地址，極大的方便了原由模擬系統的網絡升級改造和其他網絡需求情況。

IP組網是網絡視頻服務器的特性，但是由於國內IP地址資源的貧乏，國內的經濟性寬帶（ADSL、有線寬帶等）都採用動態IP方式上網，這就使得網絡視頻服務器需要解決上網問題，網絡視頻服務器基本上都能採用域名方式來支持DDNS（動態IP），如果網絡視頻服務器不支持域名解析，則需要額外增加昂貴的網絡使用成本。

由於網絡視頻服務器的工作可以不需要外置的計算機，故網絡視頻服務器能獨立自動上網就很有必要，否則一台網絡視頻服務器配置一台計算機來實現撥號則失去了網絡視頻服務器的意義。國內的網絡視頻服務器基本上都能夠實現該功能，如網視通產品專門為國內寬帶情況而設計的ADSL自動撥號技術則非常方便的。

網絡視頻服務器的組網方式有諸多優點，結合中央控制管理軟件及服務器模式可以實現更多的網絡應用，由於此處篇幅有關，不再詳細討論，後續我們將會提供專門的網絡應用文章。

網絡視頻服務器具有傳統設備所不具備的諸多特點，具體表現如下：

（1）將多通道、網絡傳輸、錄像與播放等功能簡單集成網絡，這點對H264網絡型硬盤錄像機而言也很容易實現，但是兩種產品的基本功能不同也導致了其應用場合不同，對於模擬階段及第一代的網絡性能不好的設備而言，網絡視頻服務器可以提供較低成本的解決方案。

（2）網絡視頻服務器通過網絡技術，可以在實現只要能上網的地方就可以瀏覽畫面，採用配套的解碼器則可以不需要計算機設備直接傳輸到電視牆等方式瀏覽，極大的節約了遠程監控的成本。

（3）網絡視頻服務器的多協議支持，與計算機設備進行結合，形成更大的系統集成網絡，完成數字化進程。

網絡視頻服務器在視頻領域中的應用主要是利用網絡視頻服務器構建遠程監控系統。基於網絡視頻服務器的多通道數字傳播技術具有傳統的基於磁帶錄像機的模擬輸出系統無可比擬的諸多優勢，網絡視頻服務器採用開放式軟硬件平台和標準或通用接口協議，系統擴展能力較強，能夠與未來全數字、網絡化、系統化、多通道資源共享等體系相銜接。是CCTV設備由模擬向數字過渡的最佳方案。而從長遠來看，網絡視頻服務器的系統集成有巨大的潛在市場和深遠的發展前景，因為從深層次來看，視頻網絡化、系統集成不僅僅是視頻傳輸的問題，它代表未來視頻應用的網絡化和信息交互的應用發展趨勢，是一種從內容上更深層次上的互動，具有廣闊的發展潛力，是未來3G、寬帶業務的核心內容之一。因此可以肯定，隨着數字技術和網絡技術的不斷髮展，網絡視頻服務器在視頻領域中的應用將有更多的延伸

網眼網絡攝像機、網絡視頻服務器特點：

(1) 採用先進的技術，且符合國際潮流

(2) 網絡化、數字化

(3) 高清晰度圖像

(4) 多權限功能

(5)實用性與即插即看

(6) 多畫面圖像切換、顯示

(7) 遠程報警及聯動控制

(8) 中文界面

(9)設備簡單，便於施工

(10) 遠程系統維護和系統管理

(11) 防黑客攻擊

(12) 防病毒入侵

(13) 良好的可擴容性

(14) 保密性能優越

(15) 能夠自動連接ADSL，拔號上網。

(16) 先進的二級域名解析系統

選購網絡視頻服務器要點

在視頻圖像監控領域，數字化、網絡化、智能化已成為一種發展趨勢，數字視頻圖像監控系統也逐步進入大規模商業應用階段。和傳統的第一代模擬視頻監控系統相比，數字視頻圖像監控系統已經歷了兩個發展階段：九十年代末期，利用計算機多媒體技術來實現視頻圖像的數字化監控，稱為第二代準數字化本地視頻監控系統，典型的產品就是數字硬盤錄像機（DVR）；二十一世紀初期，以網絡為依託，以數字視頻處理技術為核心，綜合利用光電傳感器、數字化圖像處理、嵌 入式計算機系統、數據傳輸網絡、自動控制和人工智能等技術的一種新型數字監控系統橫空出世，它不僅具有第一代本地數字監控系統所具有的計算機快速處理能力、數字信息抗干擾能力、便於快速查詢記錄、視頻圖像清晰及單機顯示多路圖像等優點，而且依託網絡，真正發揮了寬帶網絡的優勢，通過IP網絡，把監控中心和網絡可以到達的任何地方的監控目標組合成一個系統，真正適應了對視頻監控系統遠程、實時、集中的需求，這就是第三代全數字化遠程視頻監控系統，典型的產品就是網絡視頻服務器。

雖然，與傳統的模擬監控系統相比，基於數字硬盤錄像機的準數字化本地視頻監控系統不亞於一次飛躍，在此就不贅述了。

網絡視頻服務器產品市場雖不至於像數字硬盤錄像機市場那樣五花八門、良莠不齊的現狀，但實際質量、性能差異性還是比較大的。所以，客户包括安防工程商應該考慮具體的應用環境尤其是網絡環境，並從以下幾個產品標準、性能指標、功能完善度進行權衡來做出購買決定。 ^[2] 

這是衡量網絡視頻服務器總體性能的重要指標之一。高帶寬意味着網絡使用費用的增加，對最終用户而言，這將動搖他們採用數字監控模式的決心，畢竟經濟性是任何企業單位都不得不考慮的問題。

由於不同的圖像狀態（靜止、正常活動、高速運動）、圖像分辨率、傳送圖像幀數，其佔用網絡帶寬差異很大，因此許多 網絡視頻服務器生產廠家在推薦產品時，總是竭力試圖模糊這一指標。對此，我們可以設置一種比較統一的圖像狀態，即對於正常活動圖像，圖像分辨率達到352*288，幀數為 25幀/秒的情況下，一路視頻圖像所佔用的網絡帶寬。據我們瞭解，包括台灣、韓國的相當一部分廠家的產品的帶寬要求在500-600K之間，有的甚至要求 800-900K。

雖然説，傳輸延時對任何一種網絡視頻服務器都是不可避免的，但是不同的網絡視頻服務器的延時值不同。延時值高低將直接影響數字監控的效果。試想一下，當監控人員在監控中心通過鼠標控制前端攝像機雲台時，在五秒鐘內點擊了五次鼠標，而在第十秒鐘後才在顯示器上看到第一次點擊後的雲台控制效果，那會怎麼樣呢？

由於不同幀速率下傳輸延時不等（同一產品，幀速率越高，傳輸延時越低），為對比統一性，條件設為25幀/秒的情況下。

市場上各種網絡視頻服務器在錄像功能上均相當完善，有實時錄像、定時錄像、報警錄像等，報警錄像又可分為移動觸發錄像、手動觸發錄像、外界傳感器（比如紅外線探測器）觸發錄像等。

但是，比如手動觸發報警，基本是在事故發生後結束前才啓動，錄像記錄的也只能是報警觸發後的圖像。對於事件的事後追蹤而言，其記錄資料是不完整的。

有少數廠家的 網絡視頻服務器已具備報警預觸發錄像功能，能夠保存報警觸發前數秒鐘至數十秒鐘的圖像信號，這一功能對於用户事後的報警事件跟蹤判斷具有特別的意義。

對於大型的網絡監控應用系統，由於監控點多且分散，客户端在監控管理上諸多不便，電子地圖功能將大大簡化用户的功能操作。

網絡視頻服務器管理軟件具備電子地圖功能，可自主配置系統監控點示意圖，通過示意圖的方式形象地描繪監控點的系統分佈結構，對於項目系統監控點較多的情況下該功能可直觀地顯示各監控點分佈狀況信息，並且通過在示意圖上直接點擊選取視頻監控點就可以觀看實時監控圖像，極大地方便了用户的操控。

常規的監控管理軟件為實現功能的完整性，操作繁瑣不便，甚至需要專門培訓學習才能熟練掌握。

管理軟件提供了適合於領導或非專業監控管理人員使用的簡單的WEB版監控管理軟件選擇，可以IE網頁形式提供單畫面圖像的監看、錄像、控制等功能，用户無須安裝專業軟件，在進行監控圖像選擇時無須記憶輸入不同 網絡視頻服務器的複雜IP地址，僅需訪問系統的WEB服務器下載事先設定的監控點名稱等配置信息控件，鼠標點擊選擇相關圖像名稱就可以實現監控功能。

市場上的網絡視頻服務器可支持一路或兩路或四路視頻圖像輸入。由於支持的圖像路數越多，對產品技術及處理性能的要求越高，因此多數產品為單路或“準多路”產品。

我們所説的真正的多路網絡視頻服務器 ，能夠支持每路輸出25幀/秒的數字視頻圖像，是真正的“實時”。而“準多路”產品無論兩路或四路，其輸出的數字視頻圖像的總幀數資源為25幀/秒，也就是 多路共享25幀/秒，在圖像處理技術上和單路產品幾乎沒有區別。這一點從價格上可以進行簡單的判別，某些廠家的單路和兩路產品價格僅相差數百元，基本上可以判斷其兩路產品為“準兩路產品”。 ^[3] 

網絡視頻服務器的壓縮算法標準不外乎有MJPEG、MPEG-1、MPEG-4三種。

MJPEG壓縮技術標準源於JPEG圖片壓縮技術，是一種簡單的幀內JPEG壓縮，壓縮後圖像清晰度較好。但由於這種方式本身的技術限制，無法作大比例壓縮，數據量較高，錄像每小時1-2G空間，網絡傳輸耗費大量的帶寬資源，不大適用於移動物體圖像的壓縮，也不大適用於國內長時間保安錄像的需求。

MPEG-1壓縮技術標準採用前後幀多幀預測的壓縮算法，具有很大的壓縮靈活性，應用最為廣泛，這種算法技術發展成熟，數據壓縮率相比MJPEG要高，但數據量還是較大，錄像每小時300-400M空間，若用於銀行長時間實時錄像，佔用硬盤空間較大，尤其是網絡傳輸佔用帶寬較大，不大實用於視頻圖像遠程傳輸。

MPEG-4壓縮技術標準是進入實用階段的最為先進的壓縮技術，它利用很窄的帶寬，通過幀重建技術壓縮和傳送圖像，以求以最少的數據獲得最佳的圖像質量。MPEG-4的特點使其更適於交互AV服務以及遠程監控，採用MPEG-4壓縮算法，圖像壓縮比較高，錄像每小時100-200M空間，圖像清晰度高，網絡傳輸佔用帶寬小，能通過各種傳輸方式進行遠程視頻圖像傳輸。

由於網絡視頻監控服務器多用於對多個分散網點的遠程、實時、集中監控，因此，監控中心可以同時監控、錄像的視頻路數是衡量遠程集中監控效果的重要指標。

在理論上可同時對無限多個監控位點圖像實施遠程實時監控、錄像。但在實際應用中受監控中心實際網絡帶寬的限制，如中心網絡帶寬為10M的話，假設每路視頻佔用250K，則最多可實現40路視頻的錄像，除非降低每路視頻帶寬或增加網絡帶寬。

在基於網絡視頻服務器的大型網絡視頻集中監控系統中，監控中心通常設置了多個監控客户端，往往存在同一時間段訪問某一個前端監控網點併發出實時監控或錄像調用請求的情況。當監控中心有N個監控客户端需要同時觀看遠程某一個監控點圖像時（假設一路圖像帶寬佔用為250K），常規模式下外網帶寬佔用為（N*250）K，通常會導致數據堵塞從而影響監控效果，因此常規的網絡視頻服務器系統一般只能支持三、四個客户端的同時訪問要求。

是否支持本地錄像資料的遠程在線智能化檢索、回放和轉錄 針對於多個分散網點的遠程、實時、集中監控系統應用情況，由於公網帶寬資源的稀缺性和有償性，出於經濟方面的考慮，多數用户會採用ADSL寬帶線路進行遠程數字視頻信號的傳輸。電信部門提供的包月ADSL線路帶寬理論值為上行帶寬512K，下行2M，但實際的上行帶寬往往只有200多K。為充分滿足監控應用需求，實際系統中多采用“中心遠程實時輪巡監控、網點本地實時錄像、中心遠程隨時調看錄像”的功能模式。

對於網點本地錄像資料的遠程調看應用，多數網絡視頻服務器軟件還不能提供有效的解決方案，多數由網點本地的工作人員選擇所需的錄像資料文件並遠程拷貝或E-MAIL給中心監控人員，中心監控人員接收到後再打開觀看，操作繁瑣費時。

在大型的視頻監控系統中，由於監控網點多、分佈廣，各個監控點的狀態信息複雜（如部分點設置成報警聯動錄像功能，部分點設置成定時錄像功能，部分點設置成 全實時錄像功能等等），監控中心的工作人員在選擇性監控、錄像、功能設置時將面臨操作複雜繁瑣的問題。電子地圖功能可以提供全系統監控網點分佈示意圖，示意圖上可直觀顯示監控點分佈狀況以及監控點的預警、報警聯動等狀態信息，用户可以在示意圖上根據需要自主配置各監控點的功能，並可快捷提取監控點視頻圖像。

在基於ADSL寬帶線路的網絡應用環境下，電信公司提供給用户的接入方式是動態IP接入方式，即用户通過虛擬撥號技術動態獲得IP地址來上網的方式：用户通過本地電腦安裝的撥號程序，驅動ADSL Modem撥號接入INTERNET時，ISP通常會隨機分配給用户一個公共IP地址，在斷線之前這個IP地址是特定的，其他用户可以通過這個IP地址來 訪問該用户，但是一旦斷線後再次連接時，ISP會重新隨機分配另外一個IP地址給該用户。

在利用網絡視頻服務器 實現遠程視頻集中監控應用中，在基於ADSL寬帶線路的網絡應用環境下，如何簡便地實現動態IP地址條件下監控中心對監控前端的實時訪問，仍是困擾諸多工程商、系統集成商以及 網絡視頻服務器 生產廠家的難題之一。許多網絡視頻服務器 不能提供動態IP接入的解決方案，一旦工程商或用户利用 網絡視頻服務器並通過ADSL來組建遠程監控系統，很可能會導致系統無法實現預期的功能。 ^[4] 

常規的ADSL寬帶應用必須通過和ADSL Modem相連的電腦驅動撥號上網。但是，如果該ADSL僅作遠程監控接入用途，那麼為了一個簡單的ADSL撥號功能而專門在每一個監控前端配置一台電腦，無疑造成用户設備資源的極大浪費。在上述情況下，是否具備ADSL自動撥號功能將直接影響用户的投資預算。

在某些系統應用情況下，視頻監控系統僅僅是整個大型系統的一個應用子系統，如果能將視頻監控系統和其它系統進行有機整合，將大大方便用户的系統操作使用。

網絡視頻服務器及其拓撲結構圖(17張)

1、圖象：高清晰圖像實時傳輸，所謂實時就是説要求延時小，高清晰就是要求圖像清晰、色彩豐富不失真。

2、多用户訪問：在視頻流上加載組播協議，滿足多用户併發訪問，並不會造成網絡堵塞。

3、智能視頻監控（Intelligent Video）：這是更高端的視頻監控應用，在網絡攝像機或視頻服務器中嵌入智能視頻模塊，對監控畫面進行不間斷分析，過濾掉用户不關心的信息,提供有用關鍵信息。發現異常情況以最快方式發出警報，最大限度減少誤報和漏報，大大提高報警精度。改變以往由安全工作人員對監控畫面進行監視和分析的模式。

這個是遠程視頻監控的基本前提，是保證視頻服務器能否實現遠程視頻監控、無人值守的基本要素，假設看不清楚監視畫面，那是沒有意義的。市場上一般有兩種畫質CIF和D1的視頻服務器選擇，分別是352*288及704*576的分辨率。不考慮其他因素的情況下，當然是D1視頻服務器相當於DVD畫質，是最理想的。但若是考慮帶寬的問題，CIF視頻服務器相當於VCD的畫質，也能滿足一些普通場合的需求。需要注意的是，一定要親眼通過網絡看，同樣的D1，有些視頻服務器產品可能會比好的CIF視頻服務器產品效果還差，所以不能以參數為標準，必須眼見為實。

這個是視頻服務器的指標之一，在同等畫面質量下，佔用帶寬越低，表示該視頻服務器的壓縮率越高，在大規模應用的時候，高壓縮率能讓你的網絡使用成本大大下降，所以選擇這樣的產品時，設備費用會相對較高，但後續整體費用則會降低很多。

這也是視頻服務器產品的重要指標。因為要保證現場信號的及時性，一般帶寬沒有限制的情況下，要求視頻服務器產品保持在微秒級，就是説，在沒有帶寬的因素下，視頻服務器本身的延時要忽略不計，所以最好在局域網內，給予充足的帶寬，測試視頻服務器的性能。同時還要考慮在實際情況下，你的視頻服務器要求多少帶寬，否則用了高端視頻服務器產品，卻難以發揮它的作用，就如一部賽車在較差的道路上行駛發揮不出其速度優勢，所以也是沒有意義的。

如：視頻服務器的前端抓圖功能、語音對講功能、本地錄像功能。