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以DVS4151B单路网络视频服务器为例,该网络视频器是一款用于以太网实时传输数字音视频的多媒体服务器,它能通过以太网(局域网/广域网)将实时的图像和声音同时通过网络传输。采用了运算速度更快的数字处理器,能够快速压缩尺寸更大更加清晰的画面。采用了先进的操作系统和音视频压缩算法,使得图像传输更加流畅并且显示更加清晰细腻;采用了嵌入的服务器,完全脱离PC平台,系统调度效率高,代码固化在FLASH中,系统运行稳定可靠。支持通过浏览器(InternetExplore)进行远程图像访问。支持双向语音对讲,支持动态IP地址,方便地随时实现图像和声音的网络传输。
一、传输原理
光端机实质就是将所传输的图像、语音或数据信号进行电光、光电转换,就是一个电信号到光信号、光信号到电信号的转换器,而转换的目的就是为了让各种信号在光纤中传输。网络视频服务器,顾名思义,就是以网络为依托,借助宽带网络来传输的一种传输设备。它以数字视频处理技术为核心,综合利用了光电传感器、数字化图像处理、嵌入式计算机系统、数据传输网络等技术。网络视频服务器通过IP网络,把监控中心和网络可以到达的任何地方的监控目标组合成一个系统,从而实现远程、集中的监控。
二、传输方式
光纤作为光端机的传输介质,具有信号衰减小、传输距离远、保密性好、抗干扰能力强等特点。而且目前市场上提供的光端机不仅能在一芯光纤上传输多路图像、数据和语音,同时还能实现电话、计算机网络、E1(2M)口、网管等诸多功能在一芯光纤上传输,节省了光纤资源。而且网络光端机具有和网络视频服务器相同的功能,它可以同时传输视频和网络数据,而且通过网络光端机所组成的网络既可以作局域网,还可以扩展为公网,可以说是一个万能的设备。从传输方式上讲,网络视频服务器可以通过专网和公网两种方式进行传输。专网传输就是专门建设一条网络来传输数据和图像,它的实时性、图像质量以及保密性都比较好。但网络建设费就很高了。另一种公网传输就是通过现有的网络进行传输,这样就节省了时间、人力和物力,但它传输的实时性、图像质量就比较差了,而且网络安全性不可靠,遇到有网络病毒或是网络黑客的话,所有的数据就会丢失或者被外界所截取。
三、压缩方式
光端机是非压缩的传输设备,它通过不同的信号处理方式将图像、语音或数据等信号进行电光、光电的转换进行传输。网络视频服务器通过声音视频捕捉单元,采集音视频信号,经过压缩编码,在网络上进行传输。大家也都知道,压缩方式已经历经了MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4三个时代,MPEG-2和MPEG-4是现在运用的最多的两种压缩方式。(MPEG-2和MPEG-4是两种压缩方式,MPEG-2传输速率在3~10Mbps之间,但它的标准数据量很大,不便存放和传输;MPEG-4传输速率在4.8~64Kbps,占用的存储空间相对较小。)
四、所需带宽
每套光端机需要一芯光纤来传输,然而,根据光的传输情况,它可以分为不同的波长,目前每个波长可以传输16路图像、语音或数据信号,那么在一芯光纤上可以同时传输256路图像、语音或数据信号。网络视频服务器传输每路图像、音频信号需要250K的网络带宽,这样,如果要传输8路图像的话,就得需要2M的带宽,而且就现在的网络技术而言,每套网络视频服务器最多可以同时传输4路图像和语音信号。
五、传输速度
光端机的传输不需要经过压缩、解压,所以它的传输速度是可以达到实时的。由于网络视频服务器的图像、语音经过了压缩处理,而且是通过IP网络进行传输,它的传输速度虽然可以达到25帧/秒,但依然存在着延时,只不过有时候的延时肉眼可以忽略不计。
六、工程造价
光纤的价格就目前来说,单模光纤比多模光纤的价格便宜,而光端机由于体系结构不一样,模拟光端机与数字光端机的价格略有不同。一般来说,单路视频、音频、数据数字光端机较单路模拟光端机价格稍高,四路以上视频、音频、数据数字光端机相反比模拟光端机便宜得多。网络视频服务器就目前市场上有单路、2路、4路,但它们的价格,普遍高于光端机,如果采用专网传输,那还得考虑架设专网的费用。
七、性价比分析
光端机
传输距离: 可传输160KM
传输方式: 敷设光缆
容 量: 可在一芯光纤上传输256路图像或数据
可扩充性: 可通过现有光缆扩充网络既可用来传输视频、音频、数 据,也可用来传输内部数据
传输速度: 不影响传输速度
运用领域: 无人值守变电站、学校、小区、银行、道路交通卡口、电子警察、
监狱对讲、银行、森林防火、厂矿、高速公路等
成本费用: 光缆及光端机价格均已便宜
网络视频服务器
传输距离: 可跨区域传输
传输方式: 组建网络或租用电信光缆
容 量: 通过网络带宽最多传输4路图像或数据
可扩充性: 要在现有网络上既传输视频、音频、数据,又要传输内部数据,就必须将现有网络扩容
传输速度: 根据带宽的大小,传输速度会遇到延时
运用领域: 无人值守变电站、学校、小区、银行、道路交通卡口、 银行、高速公路等
成本费用: 网络组建费用高,租赁电信局光纤费用也高,每个月每2M就得交租用费1000-2000元,
视频服务器价格比光端 机价格高
视频服务器作为网络应用的新型产品,适应网络传输的要求也必然成为产品开发的重要因素,而这其中视频图像的技术又成为关键。在目前中国网络摄像机和视频服务器的产品市场上,各种压缩技术百花齐放,且各有优势,为用户提供了很大的选择空间。
JPEG 、M-JPEG
有相当一部分国内外网络摄像机和视频服务器都是采用JPEG,Motion-JPEG压缩技术,例如SONY最新推出的SNC-Z2OP网络摄像机,AXIS2130PTZ网络摄像机,深圳超音速推出的CAM50网络摄像机等。JPEG、M-JPEG采用的是帧内压缩方式,图像清晰、稳定,适于视频编辑,而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。另外,因其压缩后的格式可以读取单一画面,因此可以任意剪接,特别适用与安防取证的用途。
Wavelet Transform
小波变换也属于帧内压缩技术,由于这种压缩方式移除了图像的高频成分,仅保留单帧图像信号,特别适用于画面变更频繁的场合,且压缩比也得到了一定的提高,因此也被一些网络摄像机和视频服务器所采用,例如,BOSCH推出的NetCam-4系列数字网络摄像机,深圳缔佳生产的NETCAM系列网络摄像机等。
H.264
H.264是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像编码专家组)的联合视频组(JVT:joint video team)开发的一个新的数字视频编码标准,它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。1998年1月份开始草案征集,1999年9月,完成第一个草案,2001年5月制定了其测试模式TML-8,2002年6月的 JVT第5次会议通过了H.264的FCD板。2003年3月正式发布。
MPEG-4
MPEG-4的着眼点在于解决低带宽上音视频的传输问题,在164KHZ的带宽上,MPEG-4平均可传5-7帧/秒。采用MPEG-4压缩技术的网络型产品可使用带宽较低的网络,如PSTN,ISDN,ADSL等,大大节省了网络费用。另外,MPEG-4的最高分辨率可达720×576,接近DVD画面效果,基于图像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度。MPEG-4所有的这些优点,使它成为当前网络产品生产厂商开发的重要趋势之一,如安居宝NS-1040视频服务器,深圳市亚奥数码开发的VS系列视频服务器,北京先进视讯推出的AV1500E-T/TA网络视频服务器等。
另外,也有部分厂商采用的是MPEG-1,MPEG-2压缩格式,除此之外,有的厂商还采用多种压缩技术相结合的方式,例如,日本JVC推出的VN-C10U网络摄像机,其压缩方式就是MPEG-4,与JPEG相结合,在可以看到JPEG静止图像的同时,利用MPEG-4高级压缩功能,令到高质量的动态图像也能在低带宽上传输。
纵观以上这些压缩技术,虽然MPEG-4以其良好的图像压缩性能,可支持非常低的宽带上达到视频会议的质量,从而成为未来网络型产品开发的主流方向,但就现在市场的应用情况来看,MPEG-4暂时还没有占到主导地位,究其原因,主要是由于虽然MPEG-4的国际标准已经制定,但MPEG-4的算法是公开的因而厂商各自为政,良莠不齐,对后续的二次开发带来了严重的影响,另外,MPEG-4在图像质量上也有待提高,在复杂的网路环境中,数据流过大时易导致数据流失。
另一方面,如此多种类的压缩技术,也让用户在选购网络摄像机和视频服务器时,产生了不少的困扰,有的用户要求网络传输达到实时,有的要求图像质量高,有的又要求后端存储系统容量足够大…….对于网络型产品而言,网络传输速率、图像质量和系统存储容量都与产品所用的压缩方式密切相关,三者又互相制约,因此很难做到三者同时达到最理想的状态,只能从三者中寻求一个平衡点,即用户本身真正实际的需求。很多厂商建议用户在选择网络摄像机和视频服务器时,首先应明确系统已有的资源,以及系统所要达到的实际效果,不必一味追求市场上所谓的“热门”产品或成本。