【導(dǎo)讀】蒞袂螁芅芁袁襖肈薀袀羆芃蒆衿膈肆蒂袈袈莁莈袈羀膄蚆袇肅莀薂袆膅膃蒈羅裊莈莄薂羇膁芀薁聿莆蕿薀衿腿薅蕿羈蒅蒁薈肅芇莇薇膆肀蚅薆裊芆薁薆羈聿蕆蚅肀芄莃蚄螀肇艿蚃節(jié)蚈螞肄膅薄蟻膇莁蒀蝕袆膃莆蝕罿荿節(jié)蠆肁膂薀螈螀莇蒆螇袃膀莂螆肅蒞莈螅膇羋蚇螄袇肁薃螄罿芇葿螃肂聿蒞袂螁芅芁袁襖肈薀袀羆芃蒆衿膈肆蒂袈袈莁莈袈羀膄蚆袇肅莀薂袆膅膃蒈羅裊莈莄薂羇膁芀薁聿莆蕿薀衿腿薅蕿羈蒅蒁薈肅芇莇薇膆肀蚅薆裊芆薁薆羈聿蕆蚅肀芄莃蚄螀肇艿蚃節(jié)蚈螞肄膅薄蟻膇莁蒀蝕袆膃莆蝕罿荿節(jié)蠆肁膂薀螈螀莇蒆螇袃膀莂螆肅蒞莈螅膇羋蚇螄袇肁薃螄罿芇葿螃肂聿蒞袂螁芅芁袁襖肈薀袀羆芃蒆衿膈肆蒂袈袈莁莈袈羀膄蚆袇肅莀薂袆膅膃蒈羅裊莈莄薂羇膁芀薁聿莆蕿薀衿腿薅蕿羈蒅蒁薈肅芇莇薇膆肀蚅薆裊芆薁薆羈聿蕆蚅肀芄莃蚄螀肇艿蚃節(jié)蚈螞肄膅薄蟻膇莁蒀蝕袆膃莆蝕罿荿節(jié)蠆肁膂薀螈螀莇蒆螇袃膀莂螆肅蒞莈螅膇羋蚇螄袇肁薃螄罿芇葿螃肂聿蒞袂螁芅芁袁襖肈薀袀羆芃蒆衿膈肆蒂袈袈

　　

【正文】 引入 編碼算法，基于對監(jiān)控行業(yè)逐漸深刻的認(rèn)識，我們針對監(jiān)控本身的諸多特點(diǎn)對編碼算法進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化?？季慨a(chǎn)品的壓縮編碼能力可以從以下三個(gè)方面一窺究竟： 1. 超低壓縮碼率 —— 可能目前大部分用戶都不太在意超低碼率下壓縮編碼，原因是大家在持續(xù)提升圖像質(zhì)量而不斷增加碼率。但是不可否認(rèn)手機(jī)監(jiān)控已經(jīng)走入我們的生活，在手機(jī)屏僅支持 QCIF 畫質(zhì)、無線通信帶寬 緊缺的現(xiàn)在，能以 64Kbps 甚至56Kbps 作 QCIF 編碼實(shí)現(xiàn)手機(jī)監(jiān)控，是一種技術(shù)實(shí)力的體現(xiàn)。任何一部 IPC 的子碼流均可通過網(wǎng)絡(luò)直接送往用戶手機(jī)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)監(jiān)控。 2. 主流壓縮碼率 —— 按照邏輯辨證法看待事物，實(shí)現(xiàn)同樣畫質(zhì)的圖像，誰的消耗少證明誰的技術(shù)更勝一籌。在保證 FULL D1 圖像解析度的條件下，使碼流更低是追求的目標(biāo)，而且還需使得 DSP 運(yùn)算能承受代碼的復(fù)雜度。對用戶而言，呈現(xiàn)的回放 19 分辨率是 FULL D1，而需要超過 2Mbps 甚至 8Mbps 的碼流顯然是在浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲空間?？梢岳? 碼流編碼出 FULL D1 畫質(zhì)，而我們向上支持到8Mbps 的碼流是為未來高清編碼作預(yù)留。 3. 高清壓縮碼率 —— 目前提供的 130 萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)就體現(xiàn)了全實(shí)時(shí)高清壓縮編碼的實(shí)力。相對于 FULL D1 畫質(zhì)，圖像尺寸和分辨率提升約一倍，碼流應(yīng)該需要4Mbps，經(jīng)過對 MPEG4 編碼算法的不斷優(yōu)化，目前利用 3Mbps 碼流可完成百萬像素全實(shí)時(shí)編碼。 綜上所述，評價(jià)一種產(chǎn)品的編碼能力并不能僅從編碼碼率、圖像分辨率去片面比較，而是需要綜合考量的。 壓縮編碼 特點(diǎn) ? 經(jīng)典架構(gòu) 我們選擇 RISC 芯片（ ARM）完成 主控， DSP 芯片完成 編碼 運(yùn)算 。 選用的 ARM 歸屬于 E MPU（嵌入式微處理器），針對監(jiān)控系統(tǒng)的專有性對保留其相關(guān)功能，裁剪無用功能，大幅減小系統(tǒng)體積和功耗。相對于某些基于 CISC 或者通用 CPU，在工作溫度、抗電磁干擾能力、可靠性等方面都做了增強(qiáng)，具備體積小、重量輕、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 視頻流編碼要求編碼芯片能勝任連續(xù)數(shù)據(jù)流的處理及高精度復(fù)雜運(yùn)算，因此 DSP器件是最優(yōu)的選擇。對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，編碼效率高、執(zhí)行速度快 。 ? 業(yè)界首創(chuàng)的雙碼流技術(shù) 針對國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相對落后的環(huán)境，為了在錄像數(shù)據(jù)和網(wǎng)傳碼流之間取得平衡，我們開發(fā)了雙碼流技術(shù) 。 DSP 對同一路圖像進(jìn)行兩次編碼，主碼流用于錄像，選擇高分辨率、全幀率、最優(yōu)圖像質(zhì)量，子碼流用于網(wǎng)傳，選擇普通分辨率、非實(shí)時(shí)、普通圖像質(zhì)量。通過這樣的設(shè)計(jì)，可以不需要用戶去改建現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，省去額外的網(wǎng)絡(luò)投資，當(dāng)然，該方式源于目前絕大多數(shù)用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控的時(shí)間＜＜錄像回放的時(shí)間，且實(shí)時(shí)監(jiān)控的強(qiáng)度要求不高。 當(dāng)并發(fā)訪問數(shù)量激增時(shí)，任何設(shè)備都會出現(xiàn)瓶頸，沒有哪個(gè)廠商可以逃脫，但是我們采用了更能讓用戶放心的處理策略，即錄像＞網(wǎng)傳，主碼流＞子碼流，簡而言之， CPU 運(yùn)轉(zhuǎn)是優(yōu)先保證錄像的，確保有清晰完整的錄像文件是可追溯的。 若 用戶對實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求很高，也有充足的網(wǎng)絡(luò)帶寬滿足全實(shí)時(shí) FULL D1 監(jiān)控的需求，那么直接網(wǎng)傳主碼流即可。 ? 動(dòng)態(tài)編碼技術(shù) 目前支持在編碼過程中動(dòng)態(tài)修改編碼參數(shù)，而不需要重啟設(shè)備 ， 由此而衍生的“事 20 件壓縮”功能讓用戶更滿意。據(jù)統(tǒng)計(jì)，監(jiān)控錄像有 80%屬于無用數(shù)據(jù)，其中絕大部分是錄制靜態(tài)畫面，在過去以變碼率方式來降低存儲量。“事件壓縮”更加符合用戶需求，即用戶希望“有用數(shù)據(jù)”是清晰的，對“無用數(shù)據(jù)”的清晰度要求不高。在判決何謂“有用數(shù)據(jù)”時(shí)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)我們認(rèn)為報(bào)警觸發(fā)的錄像、移動(dòng)偵測觸發(fā)的錄像，以及未來智能分析報(bào)警觸發(fā)的 錄像是“有用數(shù)據(jù)”，因此利用“事件壓縮”功能，“普通數(shù)據(jù)”采用低分辨率、低碼率進(jìn)行錄像，“有用數(shù)據(jù)”采用高分辨率、高碼率進(jìn)行錄像，編碼參數(shù)的改變由設(shè)備自動(dòng)完成。在錄像質(zhì)量和存儲空間之間做了最好權(quán)衡。 傳輸 系統(tǒng) 傳輸 系統(tǒng) 包括模擬傳輸 系統(tǒng) 和數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)。 前者指各監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)與 全數(shù)字工控主機(jī) 之間的互聯(lián)，由于 IP監(jiān)控的興起，這部分的問題往往容易被忽視；后者指“ 全數(shù)字工控主機(jī) —— 交換設(shè)備 —— 監(jiān)控中心”途徑 IP網(wǎng)絡(luò)的傳輸過程。 本著提升監(jiān)控系統(tǒng)水平的原則，以 客觀的角度闡述監(jiān)控系統(tǒng)對傳輸系統(tǒng)的要求，以幫助用戶充分利用現(xiàn) 有設(shè)備、節(jié)約投資。本系統(tǒng)全部采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)： 數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò) 隨著聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控需求的興起， 模擬系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的局限性凸顯出來，基于 IP 網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控成為主流趨勢。 與模擬傳輸系統(tǒng)相比， IP 網(wǎng)絡(luò)受干擾的可能性較小，因此 IP 網(wǎng)綜合布線在此不再累述，請參見工程商的綜合布線文檔。下文將描述網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)提出的要求，以及部分與用戶息息相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的影響。 ? 帶寬 和 吞吐量 對網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控而言， 帶寬是最基本的要求 ，帶寬表示運(yùn)輸數(shù)據(jù)的電路容量，通常以比特 /秒來表示。 考慮 IP 包涉及包頭包尾開銷，按 25%計(jì)算， 單路 CIF 畫質(zhì)按 512Kbps247。=683Kbps 預(yù)留帶寬，單路 D1 畫質(zhì)按 247。 =2Mbps 預(yù)留帶寬，若用戶采用非對稱傳輸方式（如 ADSL），帶寬指上行帶寬。 【例】若用戶將建設(shè) 500 路監(jiān)控系統(tǒng)，每路支持 D1 畫質(zhì)（ 2Mbps 碼流）。若采用網(wǎng)絡(luò) 集中存儲，將至少規(guī)劃 萬 兆核心交換機(jī) ， 這 將會給用戶帶來巨大的網(wǎng)絡(luò)投資 ，因此我們不建議用戶采用網(wǎng)絡(luò)集中存儲。 除帶寬量化要求以外， IP 網(wǎng)采用包交換的固有缺陷是邏輯鏈路、帶寬爭用 ， 網(wǎng)絡(luò)下載等 業(yè)務(wù) 占據(jù)大量網(wǎng)絡(luò)帶寬 ， 網(wǎng)絡(luò)流量突然增大導(dǎo)致關(guān)鍵數(shù)據(jù)無法及時(shí)傳 輸 ， 交換機(jī)的交換能力不能保障正常通訊，視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包大量丟失，視頻圖像出現(xiàn)馬賽克、畫面停頓 。 我們建議用戶將監(jiān)控系統(tǒng)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)物理隔離或者邏輯隔離，交換設(shè)備應(yīng)具備帶寬管理等 QoS 策 21 略，確保為監(jiān)控系統(tǒng)提供可靠的網(wǎng)絡(luò)鏈路和帶寬。 可避免突發(fā)流量導(dǎo)致的監(jiān)控畫面失真、設(shè)備掉線、馬賽克畫面、響應(yīng)遲緩、幀丟失等等。 但是用戶似乎忽視了一個(gè)問題， 在 帶寬保證的 前提 下，傳輸質(zhì)量 不 一定 就 高，根源就是交換設(shè)備的吞吐量，指單位時(shí)間內(nèi)無錯(cuò)誤傳送的數(shù)據(jù)量，單位是分組 /秒（ pps）。典型模型如下： 實(shí)際測試環(huán)境下，當(dāng)負(fù)載超過容量（帶 寬）時(shí)，吞吐量下降， TCP 包重傳次數(shù)加大，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)擁塞，丟包率上升 ，惡性循環(huán) ，因此在選擇交換設(shè)備時(shí)，吞吐量依舊是一個(gè)需要注意的參數(shù)。 ? 網(wǎng)絡(luò)延遲和時(shí)間抖動(dòng) 數(shù)據(jù)包延遲不一致，將導(dǎo)致圖像與聲音不同步。而數(shù)據(jù)流的包丟失和包失序?qū)?dǎo)致圖像與聲音抖動(dòng)。當(dāng) 丟包率 為 1%時(shí)，圖像可能出現(xiàn)“發(fā)虛”現(xiàn)象，聲音開始出現(xiàn)停頓；當(dāng)達(dá)到2%~3%丟包率 時(shí)或 200ms的 時(shí)間 抖動(dòng)將導(dǎo)致視頻信號無法傳輸。 上述問題是用戶在使用過程經(jīng)常受困的，造成“延遲”的因素有： 設(shè)備延遲：編碼設(shè)備的編碼延遲、交換設(shè)備的交換延遲、解碼設(shè)備的解碼延遲。 發(fā)送延遲：編碼設(shè)備將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)放到傳輸線上的所需時(shí)間。 傳播延遲：信號在電纜或光纖中傳輸延遲，其傳輸速度約為真空中傳播速度的 2/3。 可以看出，僅僅標(biāo)稱某一部分的延遲很小并不能完全決定整體延遲，因此，我們 愿意 配合用戶調(diào)節(jié)編碼延遲、解碼延遲，而用戶自身應(yīng)注意交換設(shè)