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浅谈基于流媒体服务器技术的IP数字视频监控系统

发布日期:2020-04-21 12:43
信息摘要:
目前,厂家推出的IP视频监控系统大多采用这种模式。该模式的核心是利用系统中的独立流媒体服务器或某一设备中的流媒体功能模块来实现视频流的复制和分发,从而实现视频客户端...
目前,厂家推出的IP视频监控系统大多采用这种模式。该模式的核心是利用系统中的独立流媒体服务器或某一设备中的流媒体功能模块来实现视频流的复制和分发,从而实现视频客户端的解码和播放,并将视频解码到墙上,而系统中的存储服务器或存储功能模块则获取流媒体服务器转发的视频,实现视频存储。这一模式本身已经经历了一系列的演变和发展。
 
一、常见结构
基于流媒体转发技术的IP视频监控系统的通用结构。此时的存储服务器和流服务器都是高性能计算机。流媒体服务器从前端摄像机获取视频流,然后将视频流复制,一路肯定会分发至存储服务器。在IP监控系统中,存储需求基本上是全天候实时存储,因此将继续存在分发到视频存储服务器的视频流。如果客户端软件或解码器墙需要实时视频流,流媒体服务器会将一个或多个视频流复制到客户端和解码器墙。
流媒体服务器从前端摄像头获取视频流,将其复制并分发到存储服务器。在IP监控系统中,存储需求基本上是全天候实时存储,因此将继续存在分发到视频存储服务器的视频流。如果客户端软件或解码器墙需要实时视频流,流媒体服务器会将一个或多个视频流复制到客户端和解码器墙。在这种结构中,工作压力主要在流媒体服务器上,一个服务器的转发能力有限。如果系统是高清摄像头,转发次数将大大减少。再说存储,系统的存储功能主要由存储服务器和磁盘阵列来完成,存储服务器作用在于从流媒体服务器获取视频流,然后将其打包成文件的格式再发送至磁盘阵列保存,这里存储服务器和磁盘阵列将有两种连接方式:一种是通过IDE或者SATA线缆直接连接,即DAS方式;另一种方式就是通过网络方式,即NAS/IPSAN方式。
上述结构的问题是系统中的服务器数量会很大,特别是对于大型多点监控系统,这将明显增加系统的成本和维护复杂度。同时,由于流媒体服务器和存储服务器都是普通的PC服务器,运行的程序基本上都是基于Windows开发的,其稳定性也存在一些隐患。
 
二、流媒体模块与存储模块集成结构
改良后的IP视频监控系统结构,主要就是将流媒体服务器和存储服务器作为两个独立的功能模块合二为一安装在一台服务器上,这样做既减少了系统中服务器的数量,而且通过计算机内部的总线将视频流交给存储模块,减少网络带宽压力,同时存储模块获取流媒体模块转发的视频流也更加可靠稳定。但是,在存储模块将视频数据处理成文件包之后,它仍将通过网络传输到磁盘阵列存储,这仍然消耗网络带宽资源。
 
三、流媒体模块与存储模块集成结构
 
(一)加入嵌入式NVR的结构
为提升存储部分的稳定性,嵌入式NVR出现了。嵌入式NVR在结构上将原来的NVR服务器和磁盘阵列整合起来,一般是服务器机头加若干盘位的存储构成,系统内的软件也由以前的基于WINDOWS的存储软件改成嵌入式软件,运行更加稳定可靠,伴随着嵌入式NVR的面世,相当一部分IP监控系统的结构演变成的形式。
由于早期嵌入式NVR只具备存储功能而不具备转发视频的功能,所以系统中的流媒体服务器继续存在,但是存储部分则变成了一体式的嵌入式NVR设备,除了存储运行更加稳定可靠,NVR获取到流媒体转发来的视频流后余下的工作均在本机内完成,不再把视频数据发到网络上转给独立的磁盘阵列,这就降低了网络带宽的压力。
 
(二)没有流媒体转发服务器的结构
嵌入式NVR很快变成了IP监控系统中一个非常重要的部分,除了存储功能,更多的功能被添加到嵌入式NVR上,其中最重要的就是视频流转发功能和视频管理功能,原来系统中流媒体转发服务器将不再需要,视频管理功能使嵌入式NVR具备单独构成小型系统的能力,在类似小区,连锁店之类的项目中,嵌入式NVR就是系统的核心,具备IP HYPERLINK   /word/178/   数字监控系统的一切主要功能,在大型系统中,嵌入式NVR将作为一个基本组成单元融入整个系统。这也是目前主流的IP监控系统结构之一。
除了管理服务器之外,嵌入式NVR已经成为系统的基本单元,具有视频转发和存储功能。这些NVR单元通过配置直接从其辖区的前端IP摄像机获取视频流。如果不需要来自外部世界的实时浏览,这些视频流将被直接转换为存储在机器中的磁盘阵列。如果存在来自客户端或解码器的实时浏览需求,则响应于这些要求,另一视频流通道将被复制到客户端软件或解码器。整个系统的结构更简单,更清晰,网络的带宽压力也显着下降。
事实上,上述结构基本上是相同的,都是基于流媒体转发技术来实现浏览和存储的。这些类型的结构存在两个问题:
浏览视频流和存储视频流来自同一个源,这是不够灵活的应用。
具体地,在基于流媒体转发技术的该结构中,流媒体部分(无论是功能模块还是独立设备)仅从前端获取视频流,然后将其转发到存储或浏览设备。如果前端摄像头是高清摄像头,而用户存储的是高清视频,那么浏览器也必须是高清视频,一台客户端电脑解码9个以上的高清视频可能势不可挡。此外,如果用户的存储空间有限,他希望浏览高清视频,但存储标准视频,这是很难实现的,没有特殊的处理。一个更实际的需求是高清视频需要存储,但是浏览时并不需要始终是高清视频,当客户端上开9画面或者16画面时,单个画面是不是高清的已经分辨不出来了,此时完全可以显示标清或者更小分辨率的视频,客户端电脑解码这些非高清视频时将比较轻松,画面的流畅度也更高,当切回单画面时,才需要再显示高清视频。
目前,解决这一问题的途径主要有两种。
首先,流媒体部分通过管理服务器检测客户端的多屏幕的数量。一旦发现客户端设置为超过9个屏幕,流媒体模块就将高清视频流剪辑到低分辨率视频转发客户端。当客户端恢复单屏窗口时,重新发送高分辨率视频流。然而,这将进一步增加流媒体模块的负担。在某个总资源的情况下,复制和转发视频流的能力将不可避免地受到影响。同时,前端摄像头的高清视频流*也支持多级剪辑。
另一种方法是借助前端摄像机的另一路码流,目前高清摄像机一般都至少支持一个高清码流和一个低分辨率码流输出,当流媒体模块侦测到客户端开多画面窗口后,则重新从前端摄像机获取一个低分辨率的视频流进行转发,同时断开原来转发的高清视频流,这样做有时会造成客户端进行多画面单画面切换时,出现短暂的无视频现象,在采用无线设备传输视频时这个现象可能更明显。
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