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如何看待流媒体技术在安防领域的应用?

在一次采访中,有位安防界的人士说过这样的一句话,“安防行业有个很重要的特点,你基本上不用自己去发明什么新的技术,而只要把安防行业以外的技术引进来,你就是这方面的天才!”\r\n虽然当时觉得这位仁兄的观点让人耳目一新,但感觉他似乎把安防产业说得过于简单。哪有不经过发明创造就能研制出新产品的?这岂不是“拿来主义”吗?可后来仔细一想,才发现了这句话的高明之处。摄像机不主要是应用了光学技术吗?很多门禁产品不是通过引进生物识别技术而提高安全防范力度?被动红外探测器产品不也是利用了红外线原理进行探测报警的吗?问题的关
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【安防知识网】的确,作为一门新兴的行业,安防行业的快速发展是建立在光、机、电、网络通讯等技术基础之上的。其中让我们感受颇深的是,网络技术和信息技术的发展加快了安防行业数字化、网络化的步伐。不断利用和引进其他行业的先进技术,已经成为安防产业得以持续发展的动力。

  最近,一种在网络视频广播和点播中应用已久的网络技术——流媒体技术逐渐受到安防界人士的关注,部分安防厂商已经开始使用流媒体技术。如,亚安公司推出的网络虚拟(数字)矩阵控制系统、天地伟业H系列全线网络监控产品均采用了流媒体技术。另外,还有一些专业的流媒体厂商也推出了基于流媒体技术的网络监控解决方案。

  流媒体技术之所以成为众目之的,是因为它本身所具有的种种优势。据了解,采用流媒体技术,可将声音、影像或动画由服务器向用户计算机进行连续、不间断传送,用户不必等到整个文件全部下载完毕,而只需经过几秒或十几秒的启动延时即可进行观看。当声音、视频等在用户的机器上播放时,文件的剩余部分还会从服务器上继续下载。由于流媒体技术在一定程度上突破了网络带宽对多媒体信息传输的限制,因此被广泛运用于网上直播、网络广告、视频点播、远程教育、远程医疗、视频会议、企业培训、电子商务等多种领域。据业内人士介绍,除了在网络数据传输上优势明显,流媒体技术还涉及到数据的采集、压缩、存储、以及网络通信等多项技术。

  那么,究竟什么是流媒体技术?它的引入是否也会像其他技术一样,促进安防产业的发展?流媒体技术是否会成为安防领域的下一个应用热点?它的应用推广还需要解决哪些问题呢?本期话题大家谈邀请到了北京九华互联科技有限公司的市场部经理杨里欧、杭州海康威视的副总经理蒋海青、天津天地伟业数码科技有限公司网络监控产品部的产品经理李品、北京蓝色之星的技术总监许志斌,以及天津亚安科技有限公司的总经理叶晨,让我们一起听听他们是如何看待流媒体技术在安防领域的应用的。

  流媒体技术将使网络监控产品的应用更为广泛

  流媒体技术并不是一种单一的技术,它涉及到数据的采集、压缩、存储、传输以及网络通信等多项技术。流媒体技术最初应用在网络中主要是对多媒体数据进行传输,简单理解其应用方式就是把大量的多媒体文件(连续的音、视频信息)经过压缩处理后,通过缓冲技术使得客户端的播放持续、连贯。它的出现,反映出网络传输内容从静态媒体(文字、图片)到动态媒体(语音、图像)的发展历程。

  在日常生活中,流媒体技术给人们带来的好处非常明显,比如可在线观看电影,不用花大量的时间把整个影片文件完全下载后观看,而可以一边观看一边下载。而在安防领域中的应用,流媒体技术的应用应该说很早就有了,像现在普遍采用的MPEG-4图像压缩算法其实就是流媒体技术的一种应用。

  现在,安防产品已经从模拟化发展到了数字化、网络化。市面上的产品无论是传统的硬盘录像机,还是新兴的网络视频服务器、网络一体球、网络矩阵,基于网络的功能应用越来越多,人们不仅可以将传统的布线连接、传输模式全部基于网络进行架构,而且使得监控工作在任何时间、任何地点均能进行。但网络的一些特性却阻挠了网络监控发展的脚步,比如网络带宽的不足、网络线路的不稳定性等,常常使得网络监控中出现图像长延迟、图像帧率不足、图像画质低下。而使用流媒体技术,就能在保障相对良好图像的同时增大压缩比例,减少传输、存储资源的占用。

  前面提到,流媒体技术是数据采集、压缩、存储、传输等多个技术的集成,因此现阶段流媒体的应用,如硬盘录像,大多局限在采集、压缩、存储。但随着更强调网络传输的视频服务器等产品的大规模推广、应用,流媒体技术中的串流控制、缓冲控制等技术可谓是发展迅速,如果串流控制和缓冲技术应用得比较好的话,在终端将可以实现更多的人同时点播观看视频而不影响视频效果,并且适合远程监控时进行实时观看。

  网络视频监控应用流媒体的关键不仅是前端设备的编码、压缩,还包括后端客户端软件的解码、缓冲,需要一系列涉及软硬件深层开发。因此目前对涉足厂商软硬件开发能力要求较高,但安防领域对网络化监控设备需求的推波助澜,使得国内外很多厂商纷纷开发相应产品。比如天地伟业H系列全线网络监控产品均采用流媒体技术,不仅在前端采用MPEG-4压缩编码,同时形成asf标准流格式通过网络进行传输,在客户端可直接使用标准流媒体播放工具进行实时监看,而且还可以在客户端存储成标准的asf媒体文件,通过VOD点播功能进行文件点播,便于以后对历史视频资料的查询。

  技术的推广必须依托于市场的需求。目前的国内安防市场,无论厂家、工程商还是用户对网络化的应用都表现出了极大的兴趣,其直接表现在近两年网络监控产品惊人的需求增加,因此我们有理由相信流媒体技术将使网络监控产品的应用更为广泛。

[nextpage]  流媒体技术要在安防领域广泛应用,还要解决一系列技术问题

  安防行业经历了风起云涌的数字化浪潮后,随着IT技术的不断发展和用户需求的演变,又紧接着进入了联网监控的热点中。传统的数字硬盘录像机实现了简单的本地录像、报警等处理功能,而对于远程监控、集中管理、集中存储等复杂需求,为了使视频图像能够通过各种复杂的网络环境,稳定、高效、高质量地传输到目标主机,并将网络造成的延时、抖动、乱序、损坏、丢失对视频系统所造成的影响控制在最小的范围内,则往往需要很多重要的流媒体技术去实现。

  相对于采用模拟光纤或电缆的方式来传输视频信号的传统做法,采用流媒体方案具有明显的成本优势以及灵活性和拓展性。如,一路CIF分辨率25帧的实时视频图像约占用30Mbps的带宽,而采用流媒体技术仅占500Kbps至1Mbps的带宽;和传统的单机硬盘录像机相比,采用流媒体技术的产品能够通过远程进行管理和集中存储,保证了监控系统的时效性,并有效降低了系统的维护成本。

  目前,流媒体技术已经在金融、城市监控、交通等行业的监控中得到了应用。流媒体技术在安防行业的应用主要集中在视频图像的传输、转发、点播等,它需要综合考虑网络视频系统的特性并针对性地予以解决和实现。流媒体技术在数字化网络监控中的应用将会呈现多样化的发展趋势。它在基于专网、局域网、Internet、无线网络等的网络监控应用中各具特色,对于不同用户的不同需求,比如高分辨率的视频监控和基于GSM/CDMA的无线监控也要进行很大的调整,配套的流媒体软件会不断地加以丰富,满足各种场合和性能需求的要求。

  网络技术的发展和完善,IPv6的推广,更高带宽、高可靠性的下一代网络(NGN)的逐步推进,3G技术的成熟,更先进的视频处理器的推出,都会促进流媒体技术在网络监控方面的进一步发展,并成为网络化监控不可缺失的关键环节。不过,流媒体技术要在安防领域得到广泛地应用,目前还需要解决一系列配套的技术问题。其具体表现在:

  首先,网络监控应用追求实效性,传输的视频图像不但要流畅,而且还要延时少,这就对流媒体的网络软件设计提出很高的要求;

  其次,网络监控对于图像编码设备的低延时、高质量、高压缩比的性能要求很高,因此需要有更高性价比的视频处理器才能满足要求;

  另外,网络监控需要持续不间断的传输,所以必须解决网络断线等问题。从网络监控中心端的角度考虑,我们还需要有高质量的解码设备和更加成熟的ip矩阵产品。

  除此之外,还有一个很值得关注的问题,那就是网络存储技术的问题。大量来自于前端的视频图像数据流必须通过网络存储设备才能很好地存储、检索、备份、管理,而目前的网络存储成本还很高,不利于网络监控的展开。

  因此,要使网络监控能够更广泛地推广,必须妥善考虑上述问题。当然,安防及其他相关行业的发展也在不断推进这些问题的解决,流媒体技术也将在各行业的发展中得到不断完善、提高。

[nextpage]  流媒体在安防领域的应用并非原有技术的简单照搬

  流媒体技术是随着互联网技术和多媒体技术的发展,以及人们对在网络上欣赏音频/视频信息的需求不断提高而发展起来的,它是网络技术与多媒体数字音视频技术相结合的产物。最早的流媒体技术主要是解决人们想从网络上及时观看影片或收听音乐而引起的下载延时等问题。最早,它的应用也主要是在VOD视频点播系统、视频会议系统,远程教育系统、远程医疗系统等领域。

  随着安防行业尤其是网络监控的发展,远程监控生产商开始将流媒体技术引入到网络监控系统中,如远程网络视频服务器、远程DVR服务器等,以解决远程监控中网络视频图像延迟、画质不高、网络拥堵、无法多点同时调用等问题。一些网络视频服务器及DVR生产厂家也开始在他们的产品上采用某些特定的流媒体技术,以进一步提高产品在网络条件下的技术性能。

  目前,在远程监控中使用的流媒体技术主要有:

  1.编码技术采用符合网络传输模式的MPEG传输流编码技术,在MPEG-4标准中采用精细的可扩展性编码FGSH或渐进式精细的可扩展性编码PFGSH技术,H.264技术与网络传输协议相结合等,以上几种编码方式针对不同的网络带宽,在带宽变动时可自动调传输整码率,可以保证在网络条件比较恶劣的情况下,传输符合质量要求的图像。

  2.采用实时传输协议/传输控制协议(RTP/RTCP协议族)对数据进行实时传输差错控制。该协议对网络数据传输过程中出现的数据丢失、乱序、延迟、抖动等错误可以实时监控,并通过一定的缓冲和补偿最大限度修正网络传输差错,保障传输质量。

  3.采用IP组播协议实现多个监控中心对一个视频服务器的观看。该技术的优势在于不增加发送端的网络带宽的条件下,提供多个用户对视频服务器的访问。

  现阶段,基于互连网远程监控的需求在不断扩大,而传统的网络监控技术无法应付日益庞大的远程监控对图像传输的质量和实时性要求,而流媒体技术则可以较好解决在窄带(2M以下)的图像传输问题;通过在不同的网络监控中心设置标准的流媒体服务器,还可以解决不同网络监控系统的互联互通,可促使数字化监控朝着技术标准统一上迈进。因此可以预见,流媒体技术将成为未来安防领域的下一个应用热点。

  但是,将流媒体技术用于安防领域内,并不是简单的将原来用于VOD视频点播系统、视频会议系统,远程教育系统的流媒体技术完全照搬。远程网络监控系统有它内在的要求,其系统与一般意义的流媒体视频系统在结构和功能上都有较大的区别。因此,如何将安防监控需求与流媒体技术紧密结合?小型网络监控与大型网络监控系统在采用流媒体技术策略上的不同点是什么?远程监控环境使用窄带和宽带技术对流媒体技术应用的不同要求又是什么?流媒体技术如何与采用虚拟专网环境的远程监控系统结合,这些都是随着流媒体技术应用的不断深入需要回答的问题。

[nextpage]  流媒体技术应用于远程数字监控有无可比拟的优越性

  作为一种新兴的网络传输技术,流媒体技术在安防领域的应用目前还只限于较小范围的专业领域,其主要体现在网络监控中。

  流媒体技术用于网络监控中有其显著的优点:在现有网络条件下,流媒体可实现在低带宽环境下提供高质量的音频、视频等,并且保证不同连接速率下的用户得到相应质量的媒体播放效果;流媒体多播技术可极大的减少服务器负荷,同时最大限度节约带宽。无论从技术还是市场角度考虑,流媒体技术应用于远程数字监控都有其它方式无可比拟的优越性,特别对窄带远程监控尤为显著,用户不必等远端监控信息传输完毕即可实时、连续播放,有效克服其它方式播放的延时问题,实时性好。

  为了在数据网络上传输视频流,并保证音视频的传输效果,流媒体技术需要解决从音/视频源的编码/解码到网络端的媒体服务、媒体流传输,以及到用户端的授权监视、控制、存储等一系列问题。编码/压缩的性能方面,影响音/视频流的压缩/编码性能的因素很多,首先是压缩效率。压缩效率要求在保证一定音/视频质量的前提下,媒体流的码流速率尽量低。其次是编码的冗余性和可靠性。目前国际上在网络视频监控编码/压缩方式主要有MJEPG、MPEG4两种方式,其特点各有不同:MJEPG在窄带宽下侧重于清晰度,MPEG4在窄带宽下更侧重于实时性;因此不同视频压缩方式均有各自不同的侧重点,一味地认为哪种压缩方式好是不科学也是不公正的,也可能导致顾客的错误选择。

  互联网的发展决定了流媒体市场的广阔前景,流媒体技术的应用将为网络信息交流带来革命性的变化,对人们的工作和生活也将产生深远的影响。而随着家庭和个人对于安全防范需求的增长,对智能安防产品的需求也会越来越高,这将给安防数字化技术的应用带来广阔的发展空间,流媒体技术也将成为安防领域的下一个应用热点。

  不过,流媒体技术要在网络监控或者安防领域得到更为广泛的应用,除了依托广泛的市场需求,还需要解决以下技术问题。

  1、压缩比和压缩算法:在监控行业,如何在有限的带宽下做到视频图像的高质量传输一直是人们所关注的,而提高压缩比和优化压缩算法都可以更好的解决图像质量问题。

  2、缓存技术:流媒体传输的实现需要缓存。Internet是以包传输为基础进行的异步传输,因此多媒体数据在传输中要被分解成许多包。由于网络传输的不稳定性,各个包选择的路由不尽相同,故到达客户端的时间先后就会发生变化,甚至会产生丢包现象。为此,提高缓存技术来弥补数据的延时,并重新对数据包进行排序,从而使影音数据能连续输出,不会因网络的阻塞而使监控图像出现停顿现象。

  随着网络带宽的升级,压缩算法进一步优化,流媒体技术用于网络监控的前景会越来越好。在未来一段时间内,信息化的安防产品会使数字化视频技术在安防领域的应用实现产业化、规模化,这也是数字视频产业化的最终目标。

  目前流媒体在安防领域还不是主流的应用技术

  流媒体是用来描述按时间性要求发送媒体信息的术语,尤其特指通过因特网发送的压缩媒体。流媒体技术使得实时音视频在网络上的传输成为了可能,拥有非常大的潜在市场。

  虽然目前流媒体技术在以模拟系统和半数字系统为主的安防领域中还并不是主流的应用技术。但由于其拥有布线简单、组成超大系统容易、添加或修改监控点方便等优点,因此应用前景非常广阔。很多厂商已经认识到了它的重要性,并加大了对其的开发力度。

  不过,流媒体技术要在安防领域得到广泛应用需要解决好以下几个问题:

  首先是网络基础建设问题。目前我国宽带网络跟欧美等发达国家比较起来,仍然有一定的差距。随着流媒体技术的大规模应用,对网络带宽尤其是主干网的带宽要求必然会越来越高,如果带宽不能得到充分满足,必然会使流媒体业务的发展受到影响;另外,目前固定IP地址不足的问题也制约着作为流媒体技术的核心设备——视频服务器的广泛应用,这个问题需要等网络协议过渡到IPV6后才能彻底解决。

  其次是网络安全性问题。传统安防系统的布线是独立于其他系统之外的,能接触到它的一般只是本系统的人,所以安全性较高。而在流媒体网络监控中,被监控前端往往是直接连接internet,任何连到internet上的人都可以对它进行访问,这样就大大增加了被黑客攻击的机会;另外,由于被监控的视频流是通过internet传输,也加大了被人截获数据的可能性。这就要求监控前端必须采用防火墙以及数据流加密等手段来增加其安全性。此外,人们在这方面的意识也需要加强,应该在连接到internet上的视频服务器上设置密码以增强保护。

  另外,还有流媒体核心的视频服务器与传统球机之间的配合问题。目前市场上生产自主知识产权视频服务器和专业球机的,基本上还是两种不同性质的厂家,往往是生产视频服务器的企业欠缺做球机的经验,生产球机的企业也没有做视频服务器的经验,这样会使视频服务器和球机在配合上出现这样或那样的兼容性问题。即便配合比较好没有兼容问题,用户也很可能多花钱买了一些重复的功能。

  最后,管理软件及控制室设备的使用问题也不容忽视。我国现阶段的国情决定了真正在控制室中操作监控设备的保安不可能对电脑非常精通,他们已经习惯了使用控制键盘来对电视墙上的前端视频进行简单的操作、监看,要使流媒体技术得到广泛应用,必须迎合一线操作人员的这种习惯。为了满足这个市场需求,YAAN推出了既符合传统监控系统操作习惯又充分利用流媒体强大功能的全新产品——网络虚拟(数字)矩阵(IPM),这款产品一经推出,就取得了非常不错的市场反应。

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