網(wǎng)絡高清視頻監(jiān)控傳輸：如何減少帶寬消耗？

高清視頻監(jiān)控在帶來更加清晰、逼真的視覺效果的同時，其海量的視頻數(shù)據(jù)也對網(wǎng)絡傳輸環(huán)境提出了更大的挑戰(zhàn)。例如，采用標準H.264MainProfile壓縮算法的高清網(wǎng)絡攝像機，單路視頻要達到1080P全實時(30fps)，需要的網(wǎng)絡帶寬至少要在4Mbsp以上，對于一個監(jiān)控點在20個以上的大型監(jiān)控項目來講，這樣的系統(tǒng)需要的網(wǎng)絡帶寬則約為80Mbsp。而在實際應用中，目前國內(nèi)部分應用環(huán)境的網(wǎng)絡帶寬仍無法滿足這一要求，并且網(wǎng)絡的穩(wěn)定性也不夠，這些使得高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在網(wǎng)絡傳輸環(huán)節(jié)上存在著巨大的安全隱患，具體來講，視頻流暢度以及帶寬負載是網(wǎng)絡高清監(jiān)控技術在傳輸環(huán)節(jié)上面臨的主要困擾。

對此，現(xiàn)階段監(jiān)控廠商主要是從產(chǎn)品和系統(tǒng)設計出發(fā)，加強其對網(wǎng)絡環(huán)境的適應能力，力爭盡可能地減少對帶寬的消耗，以保證高清視頻的傳輸安全。在系統(tǒng)平臺方面，大部分廠商采用的思路是在平臺設計時盡量減少分發(fā)，優(yōu)化路徑，減少中間環(huán)節(jié)，以降低時延，確保視頻的流暢度。另一方面，在產(chǎn)品開發(fā)上，采用更為優(yōu)化的高畫質視頻壓縮技術、提高前端攝像機對圖像的處理能力，以及規(guī)劃網(wǎng)絡服務質量(QoS)更高的傳輸系統(tǒng)，是目前眾多廠商主要的開發(fā)策略。

高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)帶寬占用情況

優(yōu)化視頻壓縮標準

為了緩解海量視頻流對網(wǎng)絡帶寬提出的高品質要求，雙碼流技術是許多廠商常用的一種方法，即針對不同的應用需求，分別選擇不同的視頻壓縮技術、不同的比特率來進行數(shù)據(jù)傳輸。而實際上，采用更高壓縮比的視頻處理技術是有效降低帶寬消耗的良好途徑之一，因此部分廠商開始運用更為優(yōu)化的、高畫質H.264High Profile視頻壓縮技術，使得相同質量的高清視頻流對帶寬的占用量大幅下降。例如，華為系列高清網(wǎng)絡攝像機基于H.264 High profile高壓縮編解碼算法，實現(xiàn)了高壓縮比、碼流控制準確穩(wěn)定、高清低帶寬的效果，可在2M-4M帶寬上達到1080P@30fps的視頻傳輸效率。

此外，在優(yōu)化視頻壓縮技術的基礎之上，一些廠商還進一步提高了產(chǎn)品在視頻編解碼方面的處理能力。如海思在其新一代的網(wǎng)絡攝像機芯片(SoC)上，運用CBR/VBR/ABR混合碼率控制技術，可自動判定網(wǎng)路帶寬的條件與變化，動態(tài)選擇傳輸速率，更為有效地解決了帶寬傳輸?shù)膯栴}。同時，支持感興趣區(qū)域(ROI)編碼技術也成為了廠商們紛紛開發(fā)的一項重要功能，它在視頻編碼時把感興趣的區(qū)域編得更細膩，其余部份則可適當降低品質，因而也減少了視頻傳輸時對帶寬需求的壓力。目前松下、三星均已推出了采用這些先進技術的相關網(wǎng)絡高清攝像機系列產(chǎn)品。

目前，H.264視頻壓縮標準仍然是監(jiān)控市場上的主流，但值得注意的是，由中星微電子和公安部一所主推的SVAC數(shù)字視音頻編解碼技術標準在最近一段時期加大了市場推廣的力度。雖然現(xiàn)階段SVAC還不是強制標準，但其應用優(yōu)勢同樣不容忽視，如：它可支持可伸縮視頻編碼(SVC)，滿足不同傳輸網(wǎng)絡帶寬和數(shù)據(jù)存儲環(huán)境的需求，大幅節(jié)省帶寬;支持感興趣區(qū)域(ROI)變量編碼，在網(wǎng)絡帶寬存儲空間有限的情況下，提供更符合監(jiān)控需要的高質量視頻編碼等等，這些都將有助于提升網(wǎng)絡高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在傳輸上的適應能力。

提升圖像處理能力

增強前端攝像機對視頻或圖形的處理能力，盡可能地減少對網(wǎng)絡傳輸?shù)呢摵?，也是目前一些廠商的主要做法。如：采用E-PTZ電子云臺實現(xiàn)局部倍數(shù)放大功能，以降低光學放大所需的較大帶寬;3D降噪技術;重點區(qū)域影像提升技術;以及智能分析技術等等。

以安霸A5s 網(wǎng)絡攝像機芯片(SoC)為例，其采用運動補償時間濾波技術(MCTF)用于降低噪聲，該算法分析每一幀數(shù)據(jù)中每個像素的時空域信息，進而能夠有效過濾靜態(tài)和動態(tài)噪聲，經(jīng)過過濾的畫面不僅更加清晰，而且有助于提高圖像壓縮率——即有限的帶寬不會浪費在對噪聲的編碼上，提高了網(wǎng)絡傳輸?shù)钠焚|。

通過智能分析技術來觸發(fā)傳輸、存儲的方式，也可以大量減少前端圖像向中心傳輸?shù)膸?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/消耗">消耗。例如，網(wǎng)絡攝像機內(nèi)置動態(tài)偵測、越線檢測、面部識別、語音對話等智能分析模塊，結合動態(tài)自適應視頻流控制技術，在正常情況下，視頻播放速率可以設置為較低數(shù)值，以減少帶寬使用量;一旦有突發(fā)事件，則立即觸發(fā)報警，播放速率增加至更高數(shù)值，且提供高品質的視頻源，并進行存儲，這種方式可同時在錄制過程中確保影像品質及提高帶寬使用率。

確保網(wǎng)絡傳輸安全性

網(wǎng)絡運行環(huán)境的高可靠性和高安全性是用戶普遍關注的另一大焦點。隨著一些網(wǎng)絡高清監(jiān)控系統(tǒng)在規(guī)模和監(jiān)控點數(shù)量上的不斷增加，對網(wǎng)絡服務質量(QoS)也提出了更高的要求，特別是對于安防這類對視頻資料安全度要求較高的應用來說。為此，部分具有IT背景的廠商引入了大量的IT技術來進行產(chǎn)品和系統(tǒng)的設計。

例如，華為采用視頻專利網(wǎng)傳技術(包括FEC超強糾錯、IRC智能調速、ROD斷線保護、ARQ丟包重傳等)，使系統(tǒng)具有較強的網(wǎng)絡糾錯能力，能允許5%的網(wǎng)絡丟包率，而圖像質量仍無影響;同時，網(wǎng)絡攝像機可實時檢測網(wǎng)絡狀況，自動啟動抗丟包策略;當異常斷網(wǎng)時可啟動本地存儲(如SD卡等)，網(wǎng)絡恢復后則自動回傳，不丟失數(shù)據(jù)。

另外，廣州睿捷(Ragile)網(wǎng)絡科技有限公司提供的網(wǎng)絡監(jiān)控方案一方面采用流媒體服務器負責轉發(fā)和并發(fā)數(shù)據(jù)，使得DVR帶寬不被重復占用;另一方面，在服務器數(shù)據(jù)處理上則實現(xiàn)了負載均衡，解決了最大量突發(fā)訪問所引起的網(wǎng)絡超負荷問題，且運用N+M冗余最大可支持M臺設備離線，心跳偵測功能可激活備用機，實現(xiàn)短時間切換，從而維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

對于網(wǎng)絡傳輸?shù)陌踩裕灿袕S商建議可采用更安全的認證機制如802.1x等，并利用各類隔離設備來做隔離，或是采用視頻專網(wǎng)分級管理的模式。