網絡視頻服務器的概念及其構成

    視頻服務器

    隨著音視頻編碼技術的不斷發(fā)展和寬帶網絡技術的發(fā)展，視頻傳輸的實現變得更容易和成本更低，使得視頻傳輸的需求日益增長。市場上推出滿足網絡傳輸的網絡視頻服務器產品有非常多，本文嘗試用簡單的語言從網絡視頻服務器的概念、組成、數字音視頻編碼技術、網絡技術以及特點等方面，對視頻服務器的進行分析，以方便大家更容易了解網絡視頻服務器及對其進行選擇。

    一、網絡視頻服務器的概念

    網絡視頻服務器是一種對音視頻數據進行編碼處理并完成網絡傳輸的專用設備，從而實現遠程監(jiān)控的功能。市場上的網絡視頻服務器現在存有采用M—JPEG、MPEG4、H264等多種編碼技術對視頻數據進行編碼的產品。

    二、視頻服務器的構成

    網絡監(jiān)控視頻服務器是一種實現音視頻數據編碼、網絡傳輸處理的專用設備，它由音視頻編碼器、網絡接口、音視頻接口、RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等構成。

    音視頻壓縮編碼器：由于模擬視頻數據量非常大，通過數模轉化后，數據量也很大，故要利用成熟的編碼技術，將視頻數據在滿足網絡傳輸要求的技術指標下進行高壓縮比的編碼，以滿足傳輸要求。以前的網絡視頻服務器一般采用M—JPEG等編碼器，用戶無法實現更高的壓縮碼率，以適合于各種不同的網絡環(huán)境，只能通過減低幀率實現效果一般的網絡傳輸效果。目前各公司都已經推出了MPEG4的網絡視頻服務器以更能視頻網絡傳輸的要求。

    網絡接口：由于以前的模擬產品的組網都主要通過建立昂貴的獨立光纖實現網絡傳輸，網絡視頻服務器的以太網接口可以方便地實現IP組網，實現數據傳輸。網絡視頻服務器主要采用TCP/IP等協(xié)議實現音視頻數據、控制數據和狀態(tài)檢測信息等數據的網絡傳送。

    音視頻接口：網絡視頻服務器帶有標準模擬音視頻輸入接口，方便監(jiān)視各通道的視頻信號。網視通采用Dynamic Stream Control技術保證雙向音頻實時傳輸，視頻幀率根據帶寬自動調節(jié)，網絡中斷后自動連接技術。

    RS422/RS485串行接口：網絡視頻服務器帶有RS422/RS485串行通訊接口，可通過通訊線外接如云臺、快球等各種外設。

    網絡視頻服務器可配合計算機中控軟件實現大系統(tǒng)組網方案，有的廠家網絡視頻服務器提供開放的SDK，供用戶或第三方廠商開發(fā)和構建新的應用方式。

    三、網絡視頻服務器的數字音視頻編碼技術

    數字編碼技術，也就是通常所說的壓縮方式，是視頻服務器的技術核心，也是我們選擇網絡視頻服務器的首要考察對象。目前比較流行的數字壓縮編碼格式有MPEG-4和H.264，某些國外的老方案產品中還有在使用小波壓縮和M-JPEG壓縮。由于本文主要是分析網絡視頻服務器，對編碼技術的介紹將盡量簡單，如大家有興趣可以參考其他算法分析專題。

    1．M-JPEG

    M-JPEG作為一種數字壓縮格式，從模擬到數字、從錄像機到硬盤錄像機，M-JPEG為我們帶來了嶄新的數字化播出手段，它把信號變成了數據，應該來說M-JPEG壓縮技術在視頻壓縮的出現過程中具有里程碑式的意義。M-JPEG是基于幀內、幀獨立的壓縮方式，所以相對于后來出現的MPEG-4、H.264的壓縮方式，它數據量更大，傳輸困難，所以該編碼技術的網絡視頻服務器已經基本上不能滿足現在遠程監(jiān)控需求，只能算是曾經的產品。

    2．MPEG-4

    在MPEG（運動圖像專家組）系列壓縮方式中，MPEG-4技術屬于是碼流與畫質比中較好的一種，所以很多公司都推出了該編碼的產品。采用的幀間壓縮方式，利用幀之間的冗余信息大大減少壓縮數據量，達到同樣的視頻質量MPEG-4所需的碼率只有M-JPEG的1/30甚至更少。大家一般意義上認為MPEG-4 IBP的壓縮方式已經滿足了網絡傳輸的要求，所以也使得網絡視頻服務器在普通網絡環(huán)境中應用成為可能。

    3．H264

    聯合視頻工作組（JVT，Joint Video Team）在H26L的基礎上提出了H.264編碼技術，它通過增加運算的復雜性降低了碼流的同時提高畫質。H.264的出現為低碼流網絡傳輸的實現提供了解決方式，也使得現有帶寬的情況下多路數網絡視頻服務器的應用成為可能。

    四、網絡視頻服務器的網絡技術

    網絡視頻監(jiān)控服務器由于具有獨立完成網絡傳輸功能，不需要另外設置計算機，故其能實現簡單的IP方式組網，是傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控所無法實現的。每部網絡視頻服務器具有網段內唯一IP地址，通過網絡連接方便方便對該設備（IP地址）進行控制管理，也即通過IP地址識別、管理、控制該網絡視頻服務器所連接的視頻源，故其組網只是簡單的IP網絡連接，新增一個設備只需要增加一個IP地址，極大的方便了原由模擬系統(tǒng)的網絡升級改造和其他網絡需求情況。

    IP組網是網絡視頻服務器的特性，但是由于國內IP地址資源的貧乏，目前國內的經濟性寬帶（ADSL、有線寬帶等）都采用動態(tài)IP方式上網，這就使得網絡視頻服務器需要解決上網問題，網絡視頻服務器基本上都能采用域名方式來支持DDNS（動態(tài)IP），如果網絡視頻服務器不支持域名解析，則需要額外增加昂貴的網絡使用成本。

    由于網絡視頻服務器的工作可以不需要外置的計算機，故網絡視頻服務器能獨立自動上網就很有必要，否則一臺網絡視頻服務器配置一臺計算機來實現撥號則失去了網絡視頻服務器的意義。目前國內的網絡視頻服務器基本上都能夠實現該功能，如網視通產品專門為國內寬帶情況而設計的ADSL自動撥號技術則非常方便的。

    網絡視頻服務器的組網方式有諸多優(yōu)點，結合中央控制管理軟件及服務器模式可以實現更多的網絡應用，由于此處篇幅有關，不再詳細討論，后續(xù)我們將會提供專門的網絡應用文章。

    五、網絡視頻服務器的特點

    網絡視頻服務器具有傳統(tǒng)設備所不具備的諸多特點，具體表現如下：

    （1）將多通道、網絡傳輸、錄像與播放等功能簡單集成網絡，這點對目前的H264網絡型硬盤錄像機而言也很容易實現，但是兩種產品的基本功能不同也導致了其應用場合不同，目前對于模擬階段及第一代的網絡性能不好的設備而言，網絡視頻服務器可以提供較低成本的解決方案。

    （2）網絡視頻服務器通過網絡技術，可以在實現只要能上網的地方就可以瀏覽畫面，采用配套的解碼器則可以不需要計算機設備直接傳輸到電視墻等方式瀏覽，極大的節(jié)約了遠程監(jiān)控的成本。

    （3）網絡視頻服務器的多協(xié)議支持，與計算機設備進行完美的結合，形成更大的系統(tǒng)集成網絡，完成數字化進程。

    網絡視頻服務器在目前視頻領域中的應用主要是利用網絡視頻服務器構建遠程監(jiān)控系統(tǒng)�；�于網絡視頻服務器的多通道數字傳播技術具有傳統(tǒng)的基于磁帶錄像機的模擬輸出系統(tǒng)無可比擬的諸多優(yōu)勢，網絡視頻服務器采用開放式軟硬件平臺和標準或通用接口協(xié)議，系統(tǒng)擴展能力較強，能夠與未來全數字、網絡化、系統(tǒng)化、多通道資源共享等體系相銜接。是目前CCTV設備由模擬向數字過渡的最佳方案。而從長遠來看，網絡視頻服務器的系統(tǒng)集成有巨大的潛在市場和深遠的發(fā)展前景，因為從深層次來看，視頻網絡化、系統(tǒng)集成不僅僅是視頻傳輸的問題，它代表未來視頻應用的網絡化和信息交互的應用發(fā)展趨勢，是一種從內容上更深層次上的互動，具有廣闊的發(fā)展?jié)摿�，是未�?G、寬帶業(yè)務的核心內容之一。因此可以肯定，隨著數字技術和網絡技術的不斷發(fā)展，網絡視頻服務器在視頻領域中的應用將有更多的延伸。