《電子技術(shù)應(yīng)用》
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木桶效應(yīng)高清視頻監(jiān)控的傳輸與存儲(chǔ)解析
來(lái)源:IT168
摘要: 目前我們已經(jīng)全面進(jìn)入了高清時(shí)代,欣賞電影也逐漸從DVD效果過(guò)渡到720P或是1080P的概念?!?
Abstract:
Key words :

         目前我們已經(jīng)全面進(jìn)入了高清時(shí)代,欣賞電影也逐漸從DVD效果過(guò)渡到720P或是1080P的概念,在監(jiān)控領(lǐng)域也同樣實(shí)現(xiàn)了從模擬高清到數(shù)字高清的升華,科技的飛速發(fā)展讓我們看得更清楚,已經(jīng)不再是概念,高清產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)同樣為視頻監(jiān)控帶來(lái)更廣闊的發(fā)展空間,真真正正地走進(jìn)了人們的生活。
      作為高清監(jiān)控的視頻,以最基本的720P效果為例,每路視頻壓縮到較低碼率也要每小時(shí)3G容量需求,一個(gè)月監(jiān)控錄像就要2TB左右的容量,那么試想一下,如果需要幾百上千路這樣的高清監(jiān)控,如此龐大的視頻文件,有如潮水般的沖擊著存儲(chǔ)系統(tǒng),不僅對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的容量,讀寫(xiě)性能、可靠提出了更高要求,甚至連傳輸帶寬都成了高清監(jiān)控系統(tǒng)中比較棘手的問(wèn)題。根據(jù)“木桶法則”,高清監(jiān)控的圖像質(zhì)量或是穩(wěn)定性將取決于整個(gè)系統(tǒng)中最差的一環(huán),而往往這最差的一環(huán)往往就出現(xiàn)是傳輸系統(tǒng)或存儲(chǔ)系統(tǒng)上。針對(duì)以上問(wèn)題,今天我們就來(lái)談?wù)勀壳案咔灞O(jiān)控中的傳輸與儲(chǔ)存:
高清監(jiān)控中的傳輸
    在一般的監(jiān)控系統(tǒng)中傳輸技術(shù)主要有六種基本傳輸方式,各種方式都有不同的特點(diǎn)及實(shí)用性。然而面對(duì)高清應(yīng)用的超大數(shù)據(jù)量帶寬以及實(shí)時(shí)性的要求,目前只有兩種傳輸方式在高清傳輸中得到認(rèn)可,一種是采用光纖專(zhuān)線傳輸:這是解決長(zhǎng)距離高清視頻監(jiān)控高速傳輸系統(tǒng)的最佳解決方式,原因是光纖傳輸優(yōu)點(diǎn)很多衰減小、頻帶寬、不受電磁波干擾、保密性好,缺點(diǎn)是長(zhǎng)距離高成本;第二種是網(wǎng)絡(luò)傳輸:但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊要求和經(jīng)濟(jì)性考慮,網(wǎng)絡(luò)傳輸也已成為長(zhǎng)距離音視頻傳輸?shù)牟欢x擇和最經(jīng)濟(jì)型選擇。
    高清與帶寬之間永遠(yuǎn)是相斥關(guān)系,高清意味著高帶寬。在視頻壓縮算法經(jīng)濟(jì)的情況下,一般說(shuō)傳統(tǒng)模擬編碼D1(720×576)畫(huà)質(zhì)的碼流為2M左右,那么以720P計(jì)算,碼流約是D1的2倍,帶寬達(dá)到4M左右,而采取1080P計(jì)算,碼流更是D1的5倍,所用帶寬約為10M。相比模擬光纖傳輸而言,網(wǎng)絡(luò)傳輸高清視頻具有得天獨(dú)厚的成本優(yōu)勢(shì),但目前的互聯(lián)網(wǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠承載多路高清畫(huà)質(zhì),必須采用專(zhuān)網(wǎng)。
    高清視頻在網(wǎng)絡(luò)傳輸中,主要限制來(lái)自帶寬,加強(qiáng)帶寬建設(shè)是解決傳輸高清和網(wǎng)絡(luò)帶寬問(wèn)題的必然途徑。以100M以太網(wǎng)為例,在確保流暢的前提下,實(shí)際上同時(shí)只能承載5路左右的高清圖像。如果同一視頻源有多個(gè)用戶訪問(wèn),占用的帶寬會(huì)更大。隨著目前網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的迅猛發(fā)展,局域網(wǎng)也逐漸朝1000M甚至10000M方向發(fā)展。同時(shí),如果采用光網(wǎng)傳播,甚至可以使帶寬達(dá)到數(shù)G以上。解決這些問(wèn)題,高清監(jiān)控才能得到淋漓盡致的發(fā)揮。
    與此同時(shí)圖像壓縮格式也直接決定了對(duì)傳輸?shù)臏p負(fù)作用,在文章《高清監(jiān)控存儲(chǔ)瓶頸H.264欲統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)》中我們可以做深刻了解,通過(guò)先進(jìn)的編碼技術(shù),在畫(huà)質(zhì)效果影響最小的情況下,使720P或是1080P監(jiān)控錄像從幾十M碼率壓縮到10M之內(nèi),大大的節(jié)約了帶寬同時(shí)在存儲(chǔ)上節(jié)省了大量的空間。

  高清監(jiān)控中的存儲(chǔ)
    高清監(jiān)控視頻存儲(chǔ)大多是以超大數(shù)據(jù)流為代價(jià),因此對(duì)于高清視頻我們需要足夠的存儲(chǔ)空間。選擇什么樣的高清存儲(chǔ)系統(tǒng)和方案將直接影響視頻流暢度、系統(tǒng)穩(wěn)定性等一系列因素。現(xiàn)實(shí)中,高清監(jiān)控存儲(chǔ)一般有兩種方法,一種是小集中大匯聚,即前端分散式本地存儲(chǔ),如IPSAN構(gòu)架方式;另一種是在大型項(xiàng)目里,高清視頻通過(guò)管理平臺(tái)+存儲(chǔ)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ),其存儲(chǔ)服務(wù)器通常是存儲(chǔ)陣列。
    一般監(jiān)控系統(tǒng)中常用的大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式有DAS直連、NAS網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)和IPSAN等。而對(duì)于高清監(jiān)控系統(tǒng)而言,其中IPSAN方式采用IP構(gòu)架的以太網(wǎng)傳輸,具備良好的擴(kuò)展性、共享性和較低的分?jǐn)倯?yīng)用成本,是目前多路高清監(jiān)控存儲(chǔ)主要采用的技術(shù)之一。此種存儲(chǔ)方式多半是采用我們常見(jiàn)的硬盤(pán),容量一般是TB級(jí)別,隨著2TB硬盤(pán)甚至更高容量的產(chǎn)品走入我們視線,大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級(jí)海量存儲(chǔ)解決方案也得到普遍應(yīng)用。
    高清的大容量需要有大型存儲(chǔ),而回放是否能支撐這么大的信息量也是問(wèn)題。同時(shí),存儲(chǔ)的高清視頻的安全性要求也很高。存儲(chǔ)的視頻錄像能否回放取決于幾個(gè)方面。一是存儲(chǔ)設(shè)備是否具有足夠的混合讀寫(xiě)性能,保證存儲(chǔ)可在大量高清視頻寫(xiě)入的同時(shí)滿足多路視頻的回放?;旌献x寫(xiě)性能混合性能不足,不僅有可能影響正常的視頻寫(xiě)入和回放,嚴(yán)重地還有可能造成后續(xù)視頻完全無(wú)法寫(xiě)入。二是存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。先進(jìn)的RAID技術(shù)高可靠的企業(yè)級(jí)磁盤(pán)可有效降低因?yàn)榇疟P(pán)損壞而造成數(shù)據(jù)丟失的可能性,保證高清視頻實(shí)時(shí)可用。三是數(shù)據(jù)備份。重要場(chǎng)所的圖像或普通場(chǎng)所的某時(shí)段重要圖像往往需要有備份,以確保在一段時(shí)間內(nèi)該視頻隨時(shí)可用。一般可在視頻采集時(shí)同時(shí)保存到多臺(tái)存儲(chǔ),或先保存單個(gè)文件,之后再?gòu)?fù)制到另一臺(tái)存儲(chǔ)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)重要視頻文件的多重保存或備份是設(shè)計(jì)高清監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)必須考慮的問(wèn)題。四是平臺(tái)軟件媒體管理系統(tǒng)的有效性,主要是媒體管理系統(tǒng)后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。能否通過(guò)關(guān)鍵字,快速、準(zhǔn)確、有效地檢索到目標(biāo)視頻是媒體管理系統(tǒng)的重要指標(biāo),否則高清視頻即使保存下來(lái),也有可能無(wú)法檢索到、無(wú)法用于圖像調(diào)用和圖像分析,那么圖像存儲(chǔ)就變得沒(méi)有意義。”
    以‘平安城市’項(xiàng)目為例,存儲(chǔ)時(shí)間可由3個(gè)月或半年擴(kuò)展到一年,加上前端監(jiān)控點(diǎn)位的后期擴(kuò)展,其需要的存儲(chǔ)容量則更大。”若加裝智能分析模塊與時(shí)間、報(bào)警觸發(fā)存儲(chǔ)相結(jié)合,視頻存儲(chǔ)所需要的空間將大大減少。目前高清監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題之一是較多的無(wú)用視頻信息也被存儲(chǔ)、傳輸,既浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間,又增加了帶寬壓力,而采用智能分析后,對(duì)于這些無(wú)用視頻則可采用低碼流方式進(jìn)行壓縮或存儲(chǔ),以節(jié)省存儲(chǔ)空間和減少帶寬壓力。目前,存儲(chǔ)系統(tǒng)主要用于調(diào)查或查詢使用,增加數(shù)據(jù)分析或挖掘功能將極大地提升存儲(chǔ)系統(tǒng)的價(jià)值。

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