视频编码器新技术发展趋势探讨

    【市场分析】

    局域网孤岛式的标清视频系统在向两个方向进化，一个是局域网高清视频系统，另一个个是互联网和移动互联网标清视频系统，这就要求新一代的视频系统必须兼顾高标清分辨率，支持多码流和多协议，支持跨局域网，互联网和移动互联网的直播，录播，点播应用。

    互联网已经彻底改变了人们的生活和沟通方式，从Web1.0到Web2.0再到搜索引擎，人们先是可以通过互联网获取文字和图片信息，最近几年，还可以通过互联网获取视频文件信息并且和别人分享自己上传的视频片段，如：土豆网，优酷网等，可以预见，在不远的未来，通过互联网获取在线实时视频信息或者发布共享在线实时视频信息将成为一个新的市场增长点。

    基于网络的实时视频应用其实一直活跃在传统的垂直行业市场，网络视频是一个古老但又充满挑战的技术领域：

    视频会议系统是为了满足多点全双工视频通信而诞生的，通过视频会议摄像机，视频会议终端和多点接入单元构成了多点视频双工通信系统，人们可以通过专用系统和专属网络异地召开会议，这种系统的出现，可以缩短人们奔赴异地开会的成本，降低出行频率，缩短决策时间。如宝利通公司的视频会议系统，思科公司的网真系统均属于该类系统；

    视频监控系统是为了满足同时观看多个异地的视频信息而诞生的，通过网络摄像机，存储服务器和转发服务器，可以构建出一个典型的视频监控系统，通过客户端或者监控中心的电视墙，可以同时观看多个异地空间的视频信息，应用于应急指挥，安全监控，智能交通等多种场合；

    视频录播和直播系统是为了满足多个用户同时观看一个或者几个视频源而诞生的系统，摄像机，录播服务器和客户端可以构建出一个典型的视频录播和直播系统，多个客户端可以同时登陆录播服务器观看在线视频或者点播录像视频，这种系统主要应用于教育行业的录播教室，医疗行业的数字手术室和公检法行业的数字庭审等场合。

    上述的三种典型系统抽象出来的模型是：多点看一点，一点看多点，多点看多点，为了满足这三种基本模型的技术需要以及融合互联网的技术需要，就需要一种设备，既能适用现有的体系，又可以支持在互联网的应用，这样集成商现有的业务既能在专网用私有协议升级到高清视频，又可以利用Flash流媒体技术全面快速的推进到互联网市场，基于奥维视讯公司最新的第三代嵌入式处理器系统框架技术的AURORA系列网络编码器产品和MAYA系列网络摄像机产品，是目前市场上唯一支持多模协议的嵌入式编码设备，该产品的设计理念是为集成商用户提供三个维度的统一：第一是高标清视频分辨率维度的统一，针对现在处于标清视频系统向高清视频系统过度阶段以及专网和互联网带宽资源的差异，奥维视讯的1080P高清产品可以提供从320×240分辨率到1920×1080分辨率，从每秒10帧到每秒60帧的不同组合码流，码率支持范围从100kbps直到20Mbps，视频全部采用最先进高效的H.264 High Profile压缩算法，音频采用双声道立体声AAC或MP3压缩算法，可以极大的节省带宽并提升音视频的主观质量；第二是数模接口的统一，目前模拟信源设备在市场的保有量依然巨大，而高清视频又多采用数字接口，隔行视频和逐行视频依然并存，这就势必导致集成商和最终用户需要采购多种编码设备以用于不同信源对网络的接入，而奥维视讯的AUR3G7KE系列产品则针对这种多标准的数模接口并存的情况，给出了完美的答案，其允许用户系统在零改动的前提下支持包括模拟复合视频（CVBS和SVideo），模拟分量视频（Component），VGA模拟图形接口（RGBHV），DVI-D数字图形接口，HDMI多媒体高清数字接口以及SDI/HDSDI/3GSDI高清串行数字接口在内的多种信号源的接入，极大的保护了客户的投资，并帮助集成商以最快的速度和零替换成本应对最终用户和系统的需求；第三是多模接入协议的统一，奥维视讯的设备可以同时支持四种接入协议，包括TS传输流协议，RTSP实时流媒体传输协议，Flash的RTMP协议以及AVST私有协议，其中私有协议适用于垂直行业集成商现有的录播类平台软件，AVST针对私有协议提供完整的PC端SDK开发包和技术支持服务，SDK开发包支持高效率的1080P60解码和显示库，支持包括网络预览，存储，播放，转发等多种核心媒体层功能；TS传输流协议多用于广电系统平台，基于STB系统的信息发布平台以及各种直播系统；RTSP实时流媒体传输协议多用于基于Apple公司开发的Darwin流媒体服务器的专网系统或者Apple公司的各种终端设备如iPhone，iPad和MAC电脑；RTMP实时信息协议则是最为核心的部分，奥维视讯公司在嵌入式系统上成功的开发了Flash Media Server软件协议栈，这使得用户可以直接使用支持Flash的浏览器在无插件状态下直接观看设备的Flash视频，并且编码设备还支持直接推送Flash音视频流到Flash流媒体服务器，其中包括Adobe公司的FMS服务器，开源版本Red5服务器和商用的WOWZA服务器。

    【编码器产品特点】

    AUR3G7KE是奥维视讯AURORA第三代编码器产品线的主打产品，AUR3G7KE采用了智能接口技术，设备支持上电自动识别输入信号格式，在设备进行网络传输的同时，还可以随时跟踪并同步输入信号，即如果上电时设备检测到的信号是1080P60，进行编码传输的时候，信号源变成了720P60，那么无需任何重启或者人工干预，编码器可以自动检测到信号源的改变，并且做出相应的调整，网络传输一直到解码显示端的格式和分辨率都会随之同步改变，极大的提升了用户体验性和系统智能性。AUR3G7KE支持四模网传协议，为客户提供完善的SDK和协议文档，可以支持标准的RTSP协议，RTMP协议，TS协议和私有协议，值得一提的是，采用私有协议的情况下，当编码器工作在1080P30/P60模式下，系统的端到端延迟只有110-120ms，可以完全达到强实时的效果。

    AUR3G7KE产品线支持创新性的开窗视频处理技术，其中包括硬件缩放技术，去隔行（交织）技术，帧频转换技术（上变频和下变频），分辨率和帧率转换技术，可以处理如576i/480i/1080i的隔行视频转逐行功能，可以将低清晰度的视频影像转换为高清逐行视频影像，开窗技术支持用户定制各种非标准视频影像格式。AUR3G7KE采用了多种先进的影像处理技术，其中包括多个感兴趣目标区域编码技术（Multi-ROI-Coding），可以针对用户设定的多个感兴趣区域进行优先质量编码，在带宽不变的前提下，使得ROI区域的画质得到极大的提升；同时，该产品还支持自适应场景切换，并且针对多种典型用户场景进行了参数优化，使得AUR3G7KE在电影模式，桌面模式，文本模式，内镜模式，录像模式，直播模式，会议模式以及监控模式这些典型应用场景均能表现出最优的性能。

    AUR3G7KE支持全高清实时双码流输出，可以在主码流支持1920x1080p25的H.264-HP标准的同时在副码流支持720x576p25的H.264-HP标准，并且主副码流可以独立设置码率和H.264的编码档次（BP/MP/HP）以及网络传输协议，典型应用即可以在局域网（专网）内使用RTSP协议或者私有协议配合1080P全高清主码流工作在4-8Mbps码率，在互联网（公网）使用RTMP协议配合720x576p25/320x240p30副码流工作在200-500kbps码率，满足“局域网看的清，互联网看的到”的市场需求。

    【系统集成案例】

    奥维视讯第三代嵌入式处理器系统框架软件开发包（AVSolution Technology Co., Ltd Embedded-Processor-System-Framework III，以下简称SDK3.0）是一套高性能的基于IP网络的多媒体中间件软件，基于奥维视讯的第三代嵌入式处理器系统框架技术，SDK3.0可以支持奥维视讯全部EPSF-III系列的嵌入式产品，包括AURORA系列的嵌入式高清编码器，MAYA系列的网络高清摄像机，CERES系列的高清解码器和服务器，目标是可以构建出一套基于IP的跨局域网和互联网的全高清音视频系统。

图-2 SDK3.0中间件软件构成

    AVST的嵌入式设备包括AURORA高清编码器和MAYA高清网络摄像机两个产品线，包括均支持多码流多协议应用，SDK3.0针对标准开发的互联协议MPEG-TS协议，RTSP协议，RTMP协议提供了设备控制接口调用例程，用于可以使用现有的系统或者开源/商用流媒体服务器进行系统集成，如使用MPEG-TS协议和组播功能实现广电系统电视信号监测，实现远程多媒体信息发布，如使用RTSP协议和Darwin服务器实现数字法庭和远程审讯系统集成，如使用RTMP协议和FMS4.5或者Red5服务器实现互联网直播和移动互联网直播系统集成；针对奥维视讯的私有高性能互联协议提供了完整的多媒体中间件软件，可以快速开发或部署录播，直播，点播服务器，转发服务器，客户端以及数字矩阵支持多屏高清电视墙显示。

    图-3 SDK3.0中间件软件典型系统集成

    【总结】

    美国德州仪器公司市场拓展经理郑小龙先生表示：“德州仪器公司（TI）致力于为客户提供优异的解决方案，以帮助他们从容应对各种设计挑战。我们很高兴看到奥维视讯采用TI的达芬奇技术推出一系列基于IP的1080P高清视频产品和系统级解决方案，这可以更有效的帮助集成商和工程商快速完成系统集成和系统部署。未来，TI和奥维视讯将继续保持深入的合作，相信TI强大的视频处理器平台能为奥维视讯带来更大的成功及数字视频处理业界更多的创新突破。”

    奥维视讯总经理王福宇先生表示：“信息技术可以降低人和人之间沟通的成本，降低获取未知信息的成本，只要是能降低沟通成本或者获取未知信息成本的技术，总是能成功的转化为产品，形成新的市场，推动生产力的发展和人类文明的进步。产业链的变革是不可避免的，在消费市场和行业市场都是如此，新兴的互联网视频技术正在和传统的行业市场快速融合，奥维视讯专注于高性能视频产品核心技术的研发和积累，可以为多个垂直行业的集成商和工程商客户提供优质的网络视频产品和系统产品，我们愿和广大客户紧密合作，共同开启数字视频市场的新篇章。”