网络摄像机码流处理技术分析

      网络监控应用问题分析

      网络基础环境是网络视频监控市场良好发展的重要因素之一。目前，我国网络视频监控市场缺乏良好的网络基础环境，使得网络视频监控、尤其是高清网络视频的应用受到了一定的阻碍。

     高清网络摄像机在图像清晰度上有了质的飞跃的同时，也给网络监控系统带来了一系列的问题：

      ·网络带宽紧张：分辨率越大、清晰度超高，传输的码流就会增大，增加了网络带宽压力;
      ·存储空间大：数据流量的翻倍，增大了存储量，增加了网络存储的压力;
      ·管理平台软硬件负载加剧;
      ·建设成本加倍。

      因此，在追求高画质的同时，对网络视频监控设备的厂家提出了解决以上问题的要求。所以，需要对视频码流的处理与控制技术予以不断的发展，以应对高清所带来高带宽、大容量存储等问题。

      视频压缩技术发展

      在视频监控领域，视频压缩编码格式从M-JPEG、H.263、MPEG4到H.264的发展，目前H.264是主流应用的压缩算法。其最大的优势是具有很高的数据压缩率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-4的1.5-2倍。H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像，正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济，大大节省了用户的下载时间和数据流量。

      在技术上，H.264集中了以往标准的优点，并吸收标准制定中积累的经验。与H.263、MPEG4相比，H.264做到了大幅度降低码率，最多可节省50%的码率，有效地实现了码流控制。现在有较多的厂家的网络视频产品均采用了先进的H.264压缩算法。

      码流处理技术分析

      即使采用了先进的H.264压缩算法，高清720P也需要3-4M的码流，高清1080P也需要4-6M的码流，仍然解决不了网络、存储压力等问题，于是出现了多种码流处理方式。

      流模式选择功能

      网络摄像机一般传输音视频流，但支持码流可选模式，即：音视频流、纯视频流，也有摄像机支持纯音频流模式。在根据不同的音视频需求时，选择相应的流模式，可以大大缓解网络压力、存储压力、降低投资成本等。

      多种编码技术

      高清网络摄像机较多都支持三种编码技术，即支持JPEG/MPEG-4/H.264三种不同的压缩格式，可以根据客户实际情况设置这三种码流。比如：将较低码流的H.264视频压缩格式的D1图像传向远端给客户进行实时监看，同时将百万像素的H.264视频压缩格式实时图像传入存储服务器进行录像，另外还可以在报警的时候传输百万像素的JPEG图像，便于事后进行放大确认，寻找可疑对象等。多种编码技术的配合应用，同样解决了缓解网络压力、存储压力的问题。

      双码流处理技术

      双码流，即在网络摄像机中同时并存两种码流。双码流是通过在编码端采用两种格式分别编码来实现的。一种码流用于网络传输，另一种码流用于高品质实时存储，双码流同时兼顾了本地存储和远程网络传输，解决了网络传输的瓶颈。双码流的实现，为本地存储掀启了新的一页。分别编码，另行存储，根据网络带宽灵活选择码流大小，让本地高清存储与低码流传输并存成为可能。

      多码流处理技术

      相对于双码流，多码流对码流的输出提供了多组独立的选择，通过多个客户端分别访问该摄像机预先设置好的多种码流。如：300万(15帧/秒)、1080P(25帧/秒)、720P(25帧/秒)和D1(25帧/秒)，每个客户端都能同步接受到预先设置的码流。该技术是要实现在多种应用需求的环境下，摄像机能提供多种独立码流选择的同时，且能同样减低网络的负载和压力。例如存储用300万，本地客户端访问用1080P，电视墙显示用720P，远程客户端访问用D1，而手机移动用户选择CIF或QCIF等更小分辨率，彼此之间毫无影响且能同时发送。如此一来，就避免了网络摄像机中只有一个选择，既满足了高清监控需求，也节省了存储空间。

      目前各个厂家对多码流处理技术有所不同。如支持多个并发码流，但是这些视频码流必须是相同参数配置的，修改任何一路码流的参数配置，如分辨率、帧速等，则其他所有的码流配置都将发生变化，这并不能做到真正的多码流控制。真正的多码流技术，多个码流是完全独立配置的，可以分别为不同的分辨率、不同的帧速、不同的压缩比率或者不同的编码方式，与此同时，在多码流性能上支持多个并发的全分辨率、全帧速的独立并发码流。业内，已有厂商的网络视频产品具有该多码流单独处理技术。

      流控制机制

      对于网络摄像机，处理多码流外，对于每一个独立配置的视频码流，实现良好的流控制机制，在应用中同样起着十分重要的作用。码流控制包含可变码流、恒定码流以及最大流限制模式。

      ·可变码流，保持设定的视频配置参数，如分辨率、帧速等，视频流比特率将随着视频内容的变化而上下波动;
      ·保持视频码流于恒定的比特率，而图像质量和码流将随着视频内容的变化而进行调整。用户也可以在保持恒定比特率的情况下，选择图像画质优先或者帧速优先;
      ·最大流限制，是允许视频流的比特率的上下波动，但设置了最大限定的阀值，当比特率达到最大限定的阀值时，将相应地降低视频画质以保持视频码流不超过设定的最大阀值。

      可见，对于真正的多码流技术提供了良好的芯片处理支持，并且能相应地提供多种完善的流控制管理机制，才能保证网络视频产品在实际使用中真正的可用性和对于网络视频流的合理化管理，使更好地满足实际应用的需求。

      结语

      总之，做到较好的码流处理和控制，解决网络、存储等压力问题，才能更好地符合高清网络视频监控的实际需要。现在。有的安防厂家的网络视频产品应用H.264压缩算法和多码流处理技术已经比较成熟，其网络视频产品已能胜任大型高清网络视频监控系统的需求，并使客户总体投入成本降低，同时先进的技术也会促进安防行业高清网络视频监控的更大规模的应用。