双码流传输在视频服务器中的应用

【流媒体网】摘要：目前，困扰中国网络视频监控市场发展的主要因素就是缺乏良好的网络基础环境，而双码流，则是对网络视频监控的一次提速，本文就双码流问题，与广大读者作一探讨。

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　　目前，困扰中国网络视频监控市场发展的主要因素就是缺乏良好的网络基础环境，而双码流，则是对网络视频监控的一次提速，本文就双码流问题，与广大读者作一探讨。

　　随着经济的进一步发展，安防理念愈加深入人心。中国的安防市场逐渐开放，拥有巨大的潜力和商机。视频监控领域做为核心领域，并存着全模拟、半模拟半数字以及全数字解决方案。从整体上看，意识到数字化视频监控技术所具备的优势的企业和用户正逐渐增多，网络视频监控的市场已处于起步阶段。从发展趋势上来看，完全数字化的网络视频监控具有强劲的发展势头。现在很多项目是最终客户指定要求建设数字化网络视频监控解决方案，因为传统模拟解决方案已无法满足他们的需求。

　　网络视频监控因其卓越的性能备受青睐并已成功应用。在国外和中国内地都有众多的大型用于城市安全方面成功案例，如英国某郡将网络视频产品与无线IP网络相结合，构建了一套全方位的社区安全监控系统，该系统投入使用后，使针对汽车的犯罪率下降了80%，抢劫犯罪率下降了68%，人身攻击犯罪率下降了30%，由犯罪所造成的损失下降了59%，由此而节省的成本，包括司法、警力、保险及个人损失等等，总计达到了210万英镑。

　　网络基础建设 网络视频监控的制约难点

　　目前困扰中国网络视频监控市场发展的主要因素有两个，其一是市场上对于网络视频监控设备成本过高的误解。实际上，如果对系统的硬件总体成本（包括摄像机、线缆以及录像存储设备等）进行分析，IP监控系统的硬件成本通常与基于DVR的监控系统硬件成本相当，再考虑到系统安装成本，那么IP监控系统的优势就显而易见了，因为搭建基于IP的基础构架所花费的成本要比搭建基于同轴电缆的基础构架少很多。另外一个因素则是缺乏良好的网络基础设施。网络基础设施是网络视频监控系统的承载基础，而视频传输要占用较大的带宽资源，因此没有良好的网络资源也就无法进一步推广网络视频监控系统。

　　伴随着人们思想意识的提高，对监控成本的误解将不再制约IP监控的发展，难点主要还是体现在现有不充裕的网络资源现状下，网络带宽的有效占用以及如何在有限的带宽资源条件下确保视频监控系统的稳定性和图像质量等方面。大规模的视频监控系统通常包含成百上千台摄像机，它们将产生海量的视频、音频、报警以及管理数据，而这些数据都必须通过网络来传输，而通常用户所能获得的网络资源总是有限的，因此必须采用有效的方法来确保传输系统的稳定运行。

　　数据传输 网络视频监控的核心技术

　　数字视频和声音传输所涉及到的一个重要概念是所谓的“码流”概念。网络上传输数字视频和声音属于流媒体传输范畴，信道中传送的数据流俗称码流，码流带宽则是指传输流在信道中传送数据的速率，通常以比特/秒(bit/s)为单位。一个码流的带宽包括在该流中所有数据(已知和未知的PID，以及空包)每秒传送的比特数。视频、声音和数据从源端同时向目的地传输，并作为连续实时流在目的地被接收。这里的源指的是服务器端的应用，而目的地或称接收端是指客户端应用。

模拟视频和声音信号经过捕获设备转换成数字形式后，其数据量是非常惊人的，必须采用压缩。所以，实现数字视频和声音传输的一般做法是：在源端先将数字视频和声音信息进行压缩，然后经由有服务质量保证的网络传输压缩码流到目的地，再在目的地将之进行解压后显示或回放出来。

　　现在的两大主流压缩格式阵营分别为MPEG和H.系列。MPEG（Moving Picture Experts Group）运动图像专家组，隶属于ISO/IEC的一个专家工作组，主要负责为数字音视频编码算法开发和制定标准。MPEG-4于1998年11月公布，是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4传输速率在4800-6400bps之间，分辨率为176×144，可以利用很窄的带宽通过帧重建技术压缩和传输数据，从而能以最少的数据获得最佳的图像质量。H.系列则是由国际电联（ITU-T）制订的，H.264标准使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段，能够在较低带宽上提供高质量的图像传输，在同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比能比H.263高2倍，比MPEG-4高1.5倍。H.264获得优越性能的代价是计算复杂度的大幅增加，例如分层设计、多帧参论、多模式运动估计、改进的帧内预测等，这些都显著提高了预测精度，从而获得比其他标准好得多的压缩性能，但也因此对硬件处理能力和软件的架构提出了严苛的要求。在目前的视频服务器领域，尚无法真正意义上实现H.264标准，所以，用于服务器的主流压缩格式还是MPEG4。

　　双码流 解决带宽瓶颈的利刃

　　MPEG码流完全依靠编码器对MPEG语法和语义的准确使用来处理素材，编码端正确设置固定标志比特位、同步类型、数据包起始码等，并按照一定格式进行编码，所获得的数据码流通过网络传输至客户端。客户端按照固定格式解释MPEG码流，获得所传递的原始数据，此谓之解码。一套完整的传输系统必须同时包括编码解码两部分。

　　双码流，顾名思义，在视频服务器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进行分别编码来实现的，对包括芯片在内的硬件系统和软件操作系统提出了非常高的要求。目前的解决方法有两种，一种是采用更高主频的芯片来进行编码压缩处理，通常至少要达到500M，这样做的好处是成本相应稍低；另一种则是采用两片芯片，一片芯片做一种码流，这样做的优势则在于稳定性比较高。

　　传统意义上的双码流采用一种码流用于网络传输，一种码流用于高品质实时存储，同时兼顾本地存储和远程网络传输。深圳朗驰欣创科技有限公司创造性地将双码流技术拓宽应用，实现任意码流格式选择编码，即在编码时不再指定码流，可实时选定码流进行MPEG4高压缩比编码，不仅实现了双码流传输、存储，还涵括了任意选择码流实时压缩、并存。这种双码流的提出具有非常现实的意义，它在现有网络瓶颈下兼顾了图象质量和传输质量。深圳朗驰目前推出了LC8000E系列，效果非常好，在基础网络设施有限的情况下，可以轻松实现本地高清图象存储及低码流网络传输并行不悖。

　　痛并快乐着 双码流的实现意义

　　随着网络建设的铺开，基础网络建设不再成为IP监控的制约，技术发展的最终阶段还将是单码流，但是根据目前特殊化的需求，采用这个方法有非常重要的现实意义，可以突破网络瓶颈，根据网络带宽实时选择码流格式，达到前端高清存储，同时保持对后端网络带宽要求较低。从技术上说实现双码流是一个难度，要求研发人员对于MPEG码流的逻辑结构及协议有比较完整的了解；从成本上说实现双码流更是增加了不少的生产成本，无论是采用高速单芯片还是双芯片体系。但由于带宽的瓶颈，还有市场的要求，不得不采用这种双码流的技术。双码流的技术在目前的市场上会存在很长的时间，尤其是在网络带宽不允许的情况下。

　　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有了可能。通过选择合适的硬件系统和解决体系，能够实现自带IDE硬盘存储。我们欣喜地看到很多有实力的公司如深圳朗驰针对我国国情，独立开发出具备自主知识产权的能够实现双码流、自带IDE硬盘的视频服务器，为网络视频监控的发展完美提速。