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网络视频服务器和解码器

--网络视频服务器和解码器

供稿:北京卓越信通电子股份有限公司 2010/6/28 16:33:00

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  • 关键词: TSC 网络 视频
  • 摘要:在人类文明里,陆续出现了三种电子网络,最早出现的是电话网络,大约在一百年前,电话的发明改变了人类沟通的方式,之后,电话网络陆续建成,目前已是地球上最大最方便的电子网络,而且持续在扩张中。第二种电子网络是有线电视网,随着电视的普及与有线电视的蓬勃发展,网络的涵盖率也逐年的升高,最后一种网络就是电脑网际网络。本来三种网络各不相干,但自从人们透过MODEM利用电话网络来传送电脑资料,透过CABLE MODEM经由有线电视网络连接网际网络后,这三种电子网络已互相有些交互影响了,这些演变,也悄悄的在监视系统中产生了一些冲击。网络视频服务器和解码器,即是在这个冲击产出的产品。

在人类文明里,陆续出现了三种电子网络,最早出现的是电话网络,大约在一百年前,电话的发明改变了人类沟通的方式,之后,电话网络陆续建成,目前已是地球上最大最方便的电子网络,而且持续在扩张中。第二种电子网络是有线电视网,随着电视的普及与有线电视的蓬勃发展,网络的涵盖率也逐年的升高,最后一种网络就是电脑网际网络。本来三种网络各不相干,但自从人们透过MODEM利用电话网络来传送电脑资料,透过CABLE MODEM经由有线电视网络连接网际网络后,这三种电子网络已互相有些交互影响了,这些演变,也悄悄的在监视系统中产生了一些冲击。网络视频服务器和解码器,即是在这个冲击产出的产品。

一、数字化
传统的视频图像是模拟的讯号,而且各国的视频标准各有不同,例如台湾地区是使用美规的NTSC,大陆及欧洲地区则是使用PAL系统,我们就我们较熟悉的NTSC系统而言,它每秒有60个FIELD,其中单数的FIELD与双数的FIELD合成一个Frame,每个Frame有525条扫描线,诚如大家熟知的,网际网络传输的资料均为数字式,所以,如果我们要在网际网络上传输视频图像则必须先将图像数字化。图像数字化分为两个步骤:一为取样(Sampling),二为量化(Quantization)。图像的取样是二维的,通常是每个Frame的长与宽,例如640*480,800*600等等,量化则是将已取样的Pixel,设定适当的值,例如 0-255,0-65535等等,假设我们以640*480来取样,以16bits来加以量化,则一秒钟视频图像的资料长度为: 640*480*16bits/8bits*30frames/seconds=18432k bytes/second=18MB
一分钟视频图像的资料长度为:18MB*60=1080MB
一小时视频图像的资料长度为:1080MB*60=64800MB
想象一下这个资料量的巨大,我们一般拨接上网的频宽33.6kbps,大约每秒只能传3KB的资料,如果以这样的频宽来传送一分钟的图像资料大约需要4.2天才能完成,计算如下:1080MB*1024/3/60/24=4.2666
因此,不将数据压缩而直接传送,确定是不可行的,于是,图像压缩的技术在图像传输的应用上,便更突显其重要性。

二、数据压缩
数据压缩的演绎法众多,有的着重执行速度、有的着重压缩比,标准格式,或特殊功能等等不一而足,其中使用于图像压缩的演绎法可粗分为两类,第一类是lossless image compession,是一种压缩再解压缩后不会产生任何误差的演绎法。例如运用于传真机的JBIG(Joint Bi-level Image Experts Group)就是lossless image compression,第二类则为lossy compression是一种压缩再解压缩后产生误差的演绎法。如JPEG (Joint Picture Expert Group),ITU-TH.263等等演绎法就是lossy compression,由于人类对于诸如声音或图像等连续讯号源之些微的误差,无法在有限的时间内有效的察觉。于是乎运用lossy compression来做图像压缩不但可以获得不错的压缩比,也可以兼顾不错的品质,一般而言,利用JPEG压缩只须利用100KB/second的频宽就可以实时地传送图像,如果利用H.263压缩更可以只利用5KB/second就可以实时传送图像,100KB的频宽对于Local Area Network而言,尚可承受;而5KB的频宽对于Internet的环境也相对的变为可行。因此,我们可以运用适当的压缩演绎法将图像资料先加以压缩,再透过LAN或Internet来传送,即可达到在网络上传输图像的目的。

三、传输与浏览
接下来是如何将从网络上传输来的图像资料接受及显示。浏览器几乎是目前连上网际网络最常用的软件,那么,如果能使用浏览器来接收由服务器传来的实时图像再加以显示出来,岂不妙哉!下述三钟方式即可实现。
1. 透过电话网络传输
任何PC以拨接方式,联机网络视频服务器后,以浏览器观看远方实时图像。这种方式的联机,网络视频服务器随时待机等待PC拨入,只允许一个使用者上线。
2. 透过电脑网络传输
任何PC以浏览器观看在同一电脑局域网络上的网络视频服务器的实时图像。这种方式的联机,网络视频服务器固定联机在网络上,可允许多个使用者上线。
3. 透过网际网络传输
任何PC都可以连上网际网络以浏览器观看网络上的网络视频服务器的实时图像。这种方式的联机,网络视频服务器以Modem,Cable Modem或ADSL联机网际网络,可允许多个使用者上线。
要达成上述功能,可以使用PC搭配图像撷取卡,及适当的软件,理论上,即可完全实现。不过,必须具备相当的多媒体电脑知识。当然在系统安装,操作及维护上,需要花费一些工夫。
另外,也可以选择单一功能的网络视频服务器。大部分的网络视频服务器都是嵌入式系统设计,接上电源即可使用。安装操作都十分简便。这类产品都具备有Ethernet及Comport可连接到各式的网络,可外接4支摄像头,并内建Web Server,允许使用者直接已浏览器观看图像。有些产品甚至具备控制摄像头摇摆,放大。图像动态侦测及报警等监控功能。另外,也有带摄像头镜头的网络视频服务器或称Network Camera.
•Dynamic IP or Fixed IP
如同其他网络服务器一般,网络视频服务器也需要一个固定的Public IP,就象话机需要一个电话号码,别人才能打电话给你。IP Address可分为Dynamic IP 及Fixed IP。一般提供拨接上网的ISP(Internet Server Provider)通常会在客户上网时,才提供IP,而且每次客户上网时获得的IP不一定相同,是为Dynamic IP。而固接上网的客户,通常会有固定的IP。但是租用费用比较高。网络视频服务器必须有一个固定的IP,才能使任何人以浏览器观看图像。

四、网络视频编码器
网络视频编码是一种压缩、处理音视频数据的专业网络传输设备,由音视频压缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、音视频接口、RS485串行接口控制、协议接口控制、系统软件管理等构成,主要是提供视频压缩或解压功能,完成图象数据的采集或复原等,目前比较流行的基于MPEG-4或H.264的图像数据压缩通过Internet网络传输数据以及音频数据的处理。
经过近几年的发展,目前已经由单功能的视频传输,逐渐发展成为带WIFI网络,带本地SD卡存储 ,或USB存储或IDE硬盘存储等;传输通道也从原来单路逐渐发展成为:单路D1,两路HD1,四路CIF和多路兼容的多菜单操作与管理的集成系统。目前,网络视频服务器的通讯方式也由原来单纯的有线网络,逐渐发展成为:有线与无线WIFI(802.11a b g通讯协议)兼容,无线的传输距离也由原来的几十米(30-100米),发展成为目前的几十公里(30-50公里)。

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