企業視頻監控系統的關鍵技術探究

□王建海 顧莉華

一、數字視頻壓縮編碼技術

壓縮編碼的目的是為了符合一定的場合要求，例如:存儲空間的要求或者是傳輸過程中的網絡帶寬或速率要求等等，因此需要對數字視頻進行壓縮編碼，從而能夠利用較少的存儲空間對數字視頻進行存儲和傳輸，同時能夠保障解壓后圖像的清晰度。目前，對數字視頻進行壓縮編碼主要是為了去除數字視頻中空間或者時間上的冗余信息，目前主要的數字視頻壓縮編碼技術分為以下幾種:

(一)國際標準化組織制定的MJPEG技術。MJPEG數字視頻壓縮技術的基礎是靜態視頻的壓縮技術，其主要特點是對數字視頻進行幀內壓縮，因此，在該壓縮技術的實現過程中可以忽視不同幀之間的關聯關系，這種技術對于視頻編輯有著重要的作用。利用MJPEG的數字視頻壓縮方法能夠獲取高清的圖像，但是，經過壓縮后的數字視頻仍然存在大量的冗余信息，所以在存儲過程中還是需要占用較大的空間，同時也會影響數字視頻的實時傳輸速率;如果進一步去除冗余信息，可能會造成視頻畫面失真，因此在進行編碼壓縮的過程中，需要選取適當的壓縮比例，一般為6:1。

(二)國際電信聯盟的H.26X系列標準。H.26X系列的數字視頻壓縮編碼技術產生于20世紀90年代，這種壓縮編碼方式采用的是混合編碼技術，能夠達到更好的壓縮比例。H.26X系列的標準與國際標準化組織的MJPEG技術相比，主要是在壓縮過程中利用了視頻幀之間的相關性，從而進一步減少視頻內在空間方面的冗余信息，因而能夠達到48:1的壓縮比例。同時，H.26X系列壓縮編碼技術的計算量比較少，能夠占據更少的CPU，可以進一步提高數字視頻壓縮編碼的速率。

(三)國際標準化組織制定的MPEG標準。MPEG標準主要包括MPEG1、MPEG2和MPEG4等多個標準形式，其主要的技術特點和運用場景如下:第一，MPEG1壓縮技術標準，該標準不僅僅能夠對視頻的壓縮編碼，而且可以對視頻和音頻進行復合編碼，所以MPEG1技術標準的核心算法是如何實現對音頻和視頻的聯合編碼，由于同時去除了對音頻和視頻的冗余，因此，能夠進一步節約存儲空間，從而獲得更高的壓縮比例。MPEG1技術誕生以后，得到了廣泛的運用和認可;第二，MPEG2壓縮技術標準，該壓縮編碼標準以MPEG1為基礎，在引用MPEG1原有架構的同時，進行了一定范圍的擴展，例如:可以對不連續的視頻信號進行處理，可以同時支持同步和異步的傳輸方式等等;第三，MPEG4壓縮技術標準，MPEG4在MPEG2的基礎上引入了對象的概念，能夠使得壓縮編碼技術的實現更加簡單，一些重復的操作可以得到復用，同時允許在數字視頻的壓縮編碼過程中進行人機交互，從而滿足不同用戶的個性化需求。

(四)聯合視頻工作組制定的H264/AVC標準。H264/AVC壓縮編碼技術的提出主要是為了解決編碼效率不高和網絡適應性差等問題，這種壓縮編碼技術相對于以前的技術來講，主要有以下幾個優勢:第一，提高了數字視頻的壓縮編碼效率，將原有8×8的編碼單位轉變為4×4的編碼單位，同時由于算法實現簡單，計算量比較小，因此壓縮編碼的效率比較高，成為了更加有效的壓縮編碼技術;第二，H264/AVC在進行壓縮編碼后，可以利用一個統一的接口，對視頻數據進行傳輸，由于屏蔽了不同網絡之間的差異性，進而提高了該技術對不同網絡的適應能力。

通過以上的分析和論述可知，目前在數字視頻壓縮編碼領域存在著眾多的壓縮編碼技術，因此在進行壓縮編碼技術的選取過程中，需要充分考慮各種因素，從而能夠選取更加合適的數字視頻壓縮編碼方式。

二、數字視頻實時網絡傳輸技術

由于企業視頻監控系統在使用的過程中，會存在遠程監控的需求。因此，一些數字視頻需要經過網絡進行實時的傳輸，所以在企業視頻監控系統的設計與實現中，數字視頻實時網絡傳輸技術也是一項關鍵技術，該技術主要是在成熟的TCP/IP協議簇的基礎上進行實現的，同時也需要對TCP機制的傳輸效率和傳輸質量進行改進和完善。數字視頻實時網絡傳輸技術主要包括以下幾個方面的內容:

(一)實時傳輸協議RTP。在數字視頻進行實時傳輸的過程中，必須要遵循一定的傳輸標準和傳輸協議，這樣才能夠降低接收方和傳輸方的實現復雜度。其中實時傳輸協議就定義了接收方和傳輸方之間的實時傳輸規范，該標準利用網絡傳輸層的UDP進行數據的傳輸，同時可以保證數字視頻的實時傳輸質量。例如:RTP提供了一些流量控制和擁塞控制服務，同時對傳輸數據進行校驗，確保其在傳輸過程中的正確性。

(二)傳輸方式。由于數字視頻的存儲空間較大，因此在進行視頻傳輸的過程中，往往會受到網速和帶寬等條件限制，從而影響數字視頻的傳輸效率。因此，選取適當的傳輸方式有利于提高數字視頻的傳輸速率。在IPV4中定義了單播、廣播和組播等三種傳輸方式，但是廣播的傳輸方式不適合運用在數字視頻的傳輸過程中。因此，數字視頻的傳輸方式主要分為單播和組播兩種方式。單播的傳輸方式能夠在客戶端與服務器端進行點對點的傳輸，因此服務器與客戶端是一一對應的關系，這種方式適合用戶量極少的情況，通常來講傳輸速率比較快，但是服務器資源的浪費也比較大。與單播的傳輸方式不同，組播的傳輸方式可以實現一對多和多對多的傳輸方式，主要的實現方法是:對同一個視頻資源進行拷貝，然后對不同的客戶端發送相同的數據。這種方式能夠提高網絡中帶寬的使用效率，降低服務器的負荷等等。

(三)數字視頻實時網絡傳輸的服務質量。數字視頻實時網絡傳輸的服務質量不僅體現了用戶的需求，而且也從一定程度上反映了網絡的性能。因此，在進行數字視頻的實時網絡傳輸過程中，必須要有一定的策略保證傳輸的服務質量，主要包括以下幾點策略:第一，增加網絡帶寬，這種方式在一定的帶寬范圍內能夠有效地提高網絡傳輸的服務質量，但是同樣提高了網絡傳輸的成本，由于數字視頻的容量較大，因此，當帶寬達到一定范圍時，通過提高帶寬來提高服務質量的效果不是很明顯;第二，通過設置優先級來提高服務質量，這種方式的實現比較簡單，而且開銷也比較小，但是這種提高服務質量方式的可控性比較低，缺乏一定的靈活性;第三，靜態資源的分配方式，這種方式主要是采用專用線路的方式提高網絡傳輸的服務質量，但是專用線路在空閑時無法傳輸其他數據，容易造成資源的浪費;第四，動態資源的分配方式，這種分配方式相比靜態資源的分配方式而言，能夠體現出一定的靈活性，同時避免了網絡資源的浪費，但是這種方式的實現比較復雜，網絡開銷也比較大;第五，差錯控制，主要是在數據進行傳輸之前，按照一定的規律向數據中插入一些校驗碼，當接收端接收到數據后，再對校驗碼進行校驗，從而確定數據在傳輸過程中是否被改變。

三、結語

本文主要介紹了企業視頻監控系統的關鍵技術，并對這些關鍵技術進行了深入的分析。數字視頻壓縮編碼技術主要分析了幾種數字視頻壓縮編碼技術的特點及適用場景，并對這些編碼技術進行了比較和分析，因此可以在不同的場景下選擇不同的編碼技術;數字視頻實時網絡傳輸技術主要介紹了實時傳輸協議，單播和組播的傳輸方式以及傳輸過程中的質量保證策略。隨著科學技術的發展，企業視頻監控系統的關鍵技術也在不斷地提高和完善，壓縮編碼技術的種類會不斷豐富，實時傳輸技術也在不斷地提高，從而能夠為企業提供更好的視頻監控系統。

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