视频服务器与编码技术及其发展趋势分析

    随着我国构建和谐社会和建设小康社会的全面进行，安全成为大众关心的热点。不论是平安城市还是智慧城市的建设都是为了给市民提供安全保障及其相关服务，实现城市安防由“事后处理”向“事前控制”转变，提升市民的安居满意度；视频服务器在实现这一转变要求的同时，更多的是融入系统，提升自己的编码功能，实现远距离传输。本文重点对视频服务器的原理组成、编码技术、网络技术及发展趋势等方面进行介绍分析。

    二、视频服务器发展概述

    视频监控经历了从传统的模拟闭路监控系统到数模混合监控系统，再到现在的IP视频监控系统。模拟闭路视频监控系统监控能力由于受到了模拟视频线缆传输长度和放大器的限制，所以只能实现本地监控，到了第二代视频监控系统基本实现了监控系统的远程访问。目前，随着视音频编码技术及宽带网络技术的不断发展，网络视频服务器使视频远距离传输的实现变得更容易、成本更低。

    众所周知，最早的视频监控系统采用的是同轴线缆进行视频信号的传输，随着视频监控系统的不断扩大，传输距离的不断增加，传统的CATV已经不能满足应用需求，而以DVR（数字硬盘录像机）为核心的半模拟／半数字视频监控方案进入了视频监控领域，但是这种方案从摄像机到DVR仍采用同轴线缆进行信号传输。DVR可以支持录像和回放，并支持有限量的IP网络访问，其主要的功能体现在录像和回放，适用于局部小监控系统，不适宜远距离传输。

    而以网络为依托，采用视频服务器搭建的以数字视频处理技术为核心，综合利用数字化图像处理、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IP视频监控方案成为今天视频监控系统的主流。网络视频服务器不仅具有本地数字监控系统所具有的计算机快速处理能力、数字信息抗干扰能力、视频图像清晰及单机显示多路图像等优点，而且真正发挥了宽带网络的优势。通过IP网络把监控中心和网络可以到达的任何地方的监控目标组合成一个系统，真正适应了目前对视频监控系统远程、实时、集中的需求。

    三、视频服务器的原理及构成

    网络监控视频服务器是一种实现音视频数据编码、网络传输处理的专用设备，它由音视频编码器、网络接口、音视频接口、RS422／RS485串行接口、RS232串行接口等构成。

    音视频压缩编码器：由于模拟视频数据量非常大；通过数模转化后，数据量也很大，故要利用成熟的编码技术，将视频数据在满足网络传输要求的技术指标下进行高压缩比的编码，以满足传输要求。以前的网络视频服务器一般采用M-JPEG等编码器，用户无法实现更高的压缩码率，以适合于各种不同的网络环境，只能通过减低帧率实现网络传输效果。目前各公司都已经推出了MPEG－4的网络视频服务器以更能适应视频网络传输的要求。

    网络接口：由于以前的模拟产品的组网都主要通过建立独立光纤实现网络传输，网络视频服务器的以大网接口可以方便地实现IP组网，实现数据传输。网络视频服务器主要采用TCP／IP等协议实现音视频数据、控制数据和状态检测信息等数据的网络传送。

    音视频接口：网络视频服务器带有标准模拟音视频输入接口，方便监视各通道的视频信号。网视通采用DynamicStreamControl技术保证双向音频实时传输，视频帧率根据带宽自动调节，网络中断后自动连接技术。

    RS422/RS485串行接口：网络视频服务器带有RS422／RS485串行通讯接口，可通过通讯线外接如云台、快球等各种外设。

    网络视频服务器可配合计算机中控软件实现大系统组网方案，有的厂家网络视频服务器提供开放的SOK，供用户或第三方厂商开发和构建新的应用方式。

    四、视频服务器数字编码技术

    视频服务器不仅集多通道、录制和播放等功能于一体，还采用M—JPEG、MPEG-4和H.264压缩算法对视频图像进行压缩处理，有效地降低了视频存储消耗的空间。从最早应用M－JPEG＼MPEG－4压缩技术到H.264压缩技术，视频服务器从只支持单一编码码流传输发展到现在的双编码码济乃至三编码码流传输。而且同为H.264编码，在同等视频效果的前提，采用HIGHPROFILE级别的编码比采用BASELINE级别的编码能够降低近40％左右的码率。

    五、视频服务器的网络技术

    视频服务器基于IP网络传输，能够根据不同的应用需求实现多种方式和不同架构的系统组网，这更是传统模拟监控系统无法比拟的。今天的视频监控系统规模越来越大，同一个系统中接入的服务器数量越来越多，多系统间往往也存在互联互通的需求。而在同一个监控系统中每个视频服务器都需要一个独立的IP地址，IP地址匿乏这一问题逐渐暴露出来，但随着PV6网络的发展，这一问题将不复存在。目前已经有部分厂家的设备能够支持IPV6的网络，以适应这一发展的要求。

    六、视频服务器的发展趋势

    从城市信息化走向智慧城市，网络视频监控系统是智慧城市发展中不可或缺的一部分。视频服务器作为视频监控系统的核心，其相关技术正处于一个高速发展与变革的时代。视频监控不仅仅是为了跨区域获取视频等信息，更重要的是对采集信息的智能化分析，来完成对其他设备的控制。视频服务器是前端采集视频等信息数字化、IP化的变化点。通过网络视频服务器和监控平台能将原本分散在各个区域的监控资源整合成一个城域的、一体化的监控资源，然后再将城域的资源整合成一个广域的资源，最后经过各种智能化的分析技术来对视频内容进行识别和分析，并形成对其他设备的联动控制。总体来讲，视频服务器的技术将呈现出如下发展趋势，主要体现为智能化、无线化．高清化、标准化和集成化。

    （一）集成化

    视频监控系统的集成化也在飞速发展。从TI（德州仪器）推出的基于DaVinci技术的TMS320DM36X、DM642、DM81××系列SOC，到海思、中星微公司针对视频监控系统推出的专用SOC芯片，都为智能视频处理平台集成化、本土化做出了不可忽视的贡献。集成了标准串行数据通道及多路开关量输入输出接口、传感器接口等，视频服务器作为物联网传输层与感知层的重要设备，随着物联网的发展和建设，必将迎来进一步的发展。

    （二）智能化

    智能化是视频服务器发展的重要趋势。智能视频系统拥有比普通网络视频监控系统更加强大的智能特性，通过视频服务器上的智能模块对前端信息的处理分析，它能够对检测物体分类，可有效过滤掉非检测对象，同时跟踪多个运动目标并进行分析，识别可疑活动提前发出相关的告警信息。因此在安全威胁发生之前就能够提示安全人员关注相关监控画面，使安全部门有足够的时间为潜在的威胁做好准备工作。在建设智慧城市的过程中，应用视频服务器提供的标准串行数据通道及多路开关量输入输出接口，连接多种传感设备，视频服务器又转变为物联网感知及传输层互联的基础设备，和其他配套产品构成功能完备的智能化物联综合信息平台。综合信息平台将传感网络感知的报警信息和采集的视频信息，通过智能化的视频服务器对信息进行综合研判，并通过视频服务器控制云台自动跟踪目标物体，通过对目标物体进行行为智能分析，从而实现报警联动。通过这种方式，能有效降低误报率和漏检率，提高报警精确度，从而有效的利用监控资源。

    （三）无线化

    随着3G、WAPI等新一代无线通信网络的发展，传输带宽的提高使得公用移动通信网络用于视频的传输成为可能。3G等无线网络将越来越多的服务于网络视频系统的应用。无线视频监控能够快速实现监控系统的组建，能够对监控点进行快速的部署与撤换，能够采集到实时的、第一视角的图像。尤其是公交车辆、出租车辆、内河船舶等移动车船上进行的系统部署，能提高了对环境变化检测和事件处理的及时性和准确性。随着下一代无线网络技术及LTE技术的成熟和应用，利用无线进行视频的传输也将更加普及，并将推动高清视频的无线传输应用发展。

    （四）高清化

    高清视频已成为一种迫切的需求。CIF分辨率的画质不能满足金融、交通等高端客户需求，而网络带宽不再是制约视频高清化的瓶颈时，能实现高清和全帧率传输的视频服务器必将是客户追逐的对象。客户追求的高清化不仅仅要求前端的CCD或者CMOS传感器采集到的图像是高清的，它还需要视频服务器在对前端采集到的图像进行压缩编码时充分考虑高清的图像质量和编码效率。

    （五）标准化

    就视频监控系统而言，目前国内外还没有统一的标准。不同厂商在前端、控制、平台等都采用自己的标准，严重阻碍了视频监控技术的发展和产业化的进程。目前国内的企业联盟、运营商等已经制定了一些相关的标准，如中国电信的“全球眼”、中国联通的“宽视界”标准。与此同时，国内的厂商也开始了产品与产品之间、产品与平台之间的兼容和互联互通。在国际方面，索尼、博世、安讯士三家企业也联合推出了面向全球的ONVIF标准。

    七、结语

    随着视频服务器相关技术的不断发展和融合，视频服务器必将朝着集成化、智能化、无线化、高清化、标准化的方向不断发展。而随着下一代网络的加速建设和FTTH工程紧锣密鼓的进行，视频服务器技术的发展将促进视频监控系统快速步入数字化、信息化、智能化的时代。