高清网络视频服务器的特点以及关键技术

    随着网络视频监控技术的快速发展，金融、教育、医疗、平安城市等重点项目对网络视频监控产品提出了更高的要求。在现有的网络环境下兼顾图像质量和传输速度，更有效的利用网络资源，使终端的图像更清晰是目前网络视频监控产品用户的一个迫切的需求，而高清编码和双码流无疑是当前满足这种需求的两种重要技术。本文将对采用高清编码的网络视频服务器的特点以及关键技术进行简单概述。

什么是高清？ 
 
    最近几年，在安防监控市场上，越来越多的厂商推出D1分辨率的“高清化”产品，事实上，“D1高清”并非高清，它只属于标清范围。真正意义上的高清主要指720P（1280*720分辨率，逐行扫描）；1080i（1920*1080分辨率，隔行扫描）；1080P（1920*1080分辨率，逐行扫描）三种格式，其中1080P是最高等级的高清视频清晰度标准，下图形象的展示了CIF(352x288)、DI(704x576)、720P(1280x720)、1080i/1080P(1920x1080)各分辨率的大小。

    720p和 1080p采用的是逐行扫描方式，每帧图像的实际扫描线分别为720线和1080线。逐行扫描方式可以解决在隔行扫描中带来的闪烁现象，它可以提供更清晰、更稳定的图像画面，这种方式最合适人眼视觉标准的的是每秒75幅图象。但在安防监控中， 每秒30幅图象已经可以很好满足用户的需求；1080i采用的是隔行扫描模式，每一帧都是通过两次扫描来完成的，每次实际扫描线数只有一半即1080/2=540线，分为奇数线和偶数线。与720P相比，1080i的实际的图像清晰度并无明显优势，因为720P的逐行扫描方式使得其在闪烁消除、动态画面等方面表现更好，因而720P比1080i更适合视频监控的需要。

高清DVS有何特点？

    为了弄清楚高清和双码流DVS的特点，首先，我们来看一个简单的高清DVS的典型网络应用拓扑图（见下图）：

    从上图可以看出，前端高清模拟摄像机或医疗设备等，通过高清接口将视频输出至高清DVS进行编码和封装，可直接在视频服务器端进行存储或通过网络来传输高清图像，在PC控制台或者是客户端可实现高清监控和存储等功能，同时也可以通过高清解码器对图像进行解码，最终将高清图像还原到电视墙等终端设备上。

    拓扑图里所选用的设备朗驰欣创我公司在2009年年初在国内首推的高清DVS，可以实现720P（30fps）编码,支持VGA、色差等输入方式（可选配HDMI﹑ SDI输入接口），A/D视频转换采用高位数芯片，最大限度的保证图像清晰度,采用H.264视频压缩算法,兼顾图像质量与压缩码率，支持双码流，支持前端存储，可连接2个SATA硬盘。

    现在我们对高清DVS的典型应用结构已经有了一个大概的了解，通过高清DVS的结构图，对比普通的DVS相比，高清DVS有如下几个特点：

    1、 普通DVS视频输入接口一般为BNC接口，输入的图像最大分辨率只能是D1；而高清DVS接口一般为HDMI、VGA、YPbPr、SDI等接口，因此采集信号的前端高清摄像机或高清仪器的接口也必须和高清DVS接口匹配，并且前端高清摄像机或高清仪器的图像分辨率直接决定了经过高清DVS压缩后的图像效果，高清摄像机的图像分辨率越高，经过高清DVS压缩后图像清晰度越高。
    2、 高清模拟信号频率较高, 选用SDI(串行数字接口)或转换为差分信号传输能够增加传输线距离,成本亦会相应会增加。
    3、 在网络传输部分，由于高清图像的码流较大，对网络带宽有较高的要求，范围一般在1Mbps-8Mbps。
    4、 高清图像要求相对较高的存储容量，因此高清DVS一般应支持较高容量的存储设备，或具备扩展存储接口。
    5、 高清DVS对后端管理服务器的处理能力要求更高。

    业内朋友看到这里或许会有疑惑，既然高清DVS对前端输入设备、网络带宽等均有较高的要求，并且最终经过高清DVS的图像效果还得由前端的高清模拟摄像机的效果决定，那客户为什么不直接采用高清网络摄像机而用模拟摄像机+高清DVS的模式呢？主要原因有如下几点：

    1、 高清DVS延续标清DVS的优点,可方便用户根据工程需要，灵活选用不同的模拟前端，比如高清枪机和高清球形摄像机等。目前高清摄像机可选择的产品还不多，但随着高清摄像机技术逐步成熟、产品日渐丰富，用户可通过前端摄像机的升级来不断获取图像清晰度的提高而无需更换编码设备。
    2、 由于高清图像的码流较大，对网络带宽有较高的要求,因而在网络带宽不能保证的条件下，在视频服务器中内置硬盘实现前端存储是一种有效的解决方法。 基于双码流（CIF+高清）技术，在带宽有限的条件下，网络传输可以采用CIF分辨率，前端存储则可采用高清分辨率。
    3、 高清DVS可以应用的行业范围更广泛,前端不再局限于安防监控类的摄像机,例如在教育、医疗等行业,教学电脑的VGA输出，CT﹑B超的输出都可以是前端信号的来源。
    4、 高清DVS在音频、报警、485、232等接口和功能上容易扩展。

结语

    目前，高清摄像机可选择的产品不多，高清图像编码数据对于输入接口、网络带宽、存储容量、后端管理服务器处理能力等方面具有的较高的要求，这些因素都在一定程度上制约着高清DVS的发展。但可以预见的是，随着网络带宽传输﹑高清输入接口﹑大容量存储等方面的技术进步和成本降低；随着高清摄像机的产品类型的日渐丰富；随着更多行业用户对高清图像需求的日益增加；采用高清编码和采用双码流技术的DVS将会拥有越来越好的市场前景。