網絡視頻監控關鍵技術介紹
網絡視頻監控的關鍵技術有很多。下面簡要描述一下信令控制協議、視頻編解碼以及模擬視頻監控系統如何改造為網絡視頻監控系統等幾項關鍵技術。
1.信令控制協議
由于標準不統一且控制通道和媒體處理不分離,視頻監控業務的開展受到一定的局限性。
(1)標準不統一
由于視頻監控主要應用于本地監控,國際上并沒有形成相關的標準,視頻監控廠家各自為政,產品之間也沒有采用任何協議來支持互通,各廠商之間甚至廠商自己的產品之間有時都不能互連,無法組成能容納不同廠商產品的監控系統。
(2)控制通道和媒體處理不分離
目前很多網絡監控系統主要采用HTTP協議,視頻通過HTTP協議以流媒體方式進行傳輸,沒有區分媒體通道與控制通道,而是采用共用一條HTTP通道。隨著網絡的發展,監控規模的不斷擴大,這對于視頻監控的可管理、大規模運營是極不為利的。
網絡監控系統進行媒體承載和控制的分離,對于媒體承載部分比較明確,可采用IETF專門為流媒體傳輸制定的協議RTSP(實時流傳輸協議),也可采用IETF為實時視音頻傳輸制定的協議RTP/RTCP(實時傳輸協議/實時傳輸控制協議)。對于視頻監控的控制協議,為視頻監控制定一個專門的協議標準是不太現實的。比較可行的辦法是借用現有成熟穩定的信令控制協議,目前,可以借用的協議是廣泛用于視頻會議、VoIP應用的H.323體系與SIP(會話初始協議)。H.323提供了在基于IP網絡上進行多媒體通信的規范,H.323是一個復雜而龐大的協議族,現階段是視頻應用的主流技術。然而由于其過于復雜,現在正受到基于SIP協議視頻應用的挑戰。IETF提出的SIP是用于建立多方多媒體通信的規范。SIP具備簡單靈活、分布式控制等優點,有望廣泛應用于視頻監控領域。
2.視頻編解碼
在視頻編解碼技術方面,監控技術主要采用MJPEG、MPEG系列與H.26x系列。MJPEG是基于靜態視頻壓縮的技術,圖像的清晰度比較高,適用于監控應用領域。MPEG系列主要應用于視頻存儲、視頻廣播和視頻流媒體、互聯網或無線網上的流媒體等領域。H.26x系列主要應用于實時視頻通信領域,如可視電話、會議電視等。
目前視頻編解碼研究的熱點是MPEG-4和H.264,它們采用基于對象的動態壓縮技術,可以獲得更高的圖像壓縮比和帶寬利用率,在400kbit/s左右的碼率下即可實現有效的音、視頻傳輸,隨著碼率的提高可以相應地提高音頻、視頻質量,在2Mbit/s左右時即可達到類似DVD的效果。MPEG-4和H.264被普遍認為是未來視頻編解碼的發展趨勢。
3.如何改造模擬視頻監控系統
隨著網絡視頻監控技術的發展,它必將逐漸占據監控領域的主導地位。但是模擬監控技術經過幾十年的發展,應用非常廣泛,目前仍占據著很大的市場份額。讓模擬監控系統的使用者放棄原有監控系統,重新投資于網絡監控系統是很困難的一件事。如何將模擬監控系統改造為網絡視頻監控系統是亟待解決的問題。
模擬監控系統向網絡監控系統的改造,從理論上來說,就是改造監控系統的網絡傳輸部分,具體如圖1所示。
圖1 模擬監控系統向網絡視頻監控系統改造
在監控前端的模擬攝像機處增加網絡設備—視頻服務器,視頻服務器將模擬圖像信號轉換為數字信號,完成視頻數據的壓縮和控制信令在網絡上的傳輸。視頻解碼器完成數字信號接收,將圖像數字信號轉換為模擬圖像信號,送入交換矩陣進行顯示。控制平臺主要完成監控系統的控制,傳遞用戶的操作命令。
從理論上來說,任何模擬攝像機,包括固定攝像機、球形攝像機、帶云臺的攝像機等都可以通過視頻服務器集成到網絡視頻系統中。模擬攝像機和視頻服務器的組合相當于一臺網絡攝像機,因此目前很多廠家都生產出了一體化的IP攝像機。
模擬視頻監控系統一般有專用的監控室,在這種情況下,同軸電纜已經安裝就位,可以采用在監控室統一將視頻輸出給視頻服務器,以便對視頻服務器進行集中放置、供電和管理。
監控中心通過視頻解碼器使用現有的模擬監控設備監控網絡視頻系統中的數字化視頻圖像。視頻解碼器將數字化的視頻信號轉化為模擬信號,輸入到交換矩陣,從而能夠在原有的顯示設備上顯示。