基于AVS的高清网络视频监控系统技术简析

2012-06-19 20:32:08来源: 中国安防行业网
    一、AVS现状

    AVS(audiovideocodingstandard)是我国自主制定的第二代数字音视频信源标准,于2008年3月作为国标正式实施。AVS是构建我国“技术→专利→标准→芯片与软件→整机与系统制造→数字媒体运营”的产业链的产物,广泛应用于广电、通信、安防、娱乐各领域,技术水平与H.264相当,突出优点是专利使用费极低(此为AVS首要核心竞争力)。

    AVS产业化刚刚起步,与形成垄断的MPEG-4和H.264相比差距甚远。AVS规划的重点市场为IPTV(互动电视)、数字电视、手机电视、安防监控,目前AVS产业化仅在IPTV上取得了局部的有限进展,关键在于AVS属于非强制标准,深入研究开发该标准的企业极少,特别是由于缺少成熟的案例,用户对AVS的可靠性、稳定性、成本方面心存疑虑。正如工信部产品司白为民处长所述:“AVS标准的产业化确实碰到了问题,现在我们要选择一个大家能接受、能动起来的突破口”。中科院计算所上海分所所长、上海AVS产业联盟发起人孔华威等一批专家认为,“安防市场或许能成为AVS产业化的一个切入口”。

    针对安防行业需求,AVS工作组扩展了面向安防的数字音视频监控标准(AVS-S)。相对于现存标准如MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4AVC(简称AVC,也称JVT、H.264)及其它私有标准而言,其最大优点就是能够满足目前安防产业的特殊需求,以解决阻碍国内安防产业持续健康发展的专利壁垒等问题,为安防产业发展带来了新的契机。

    二、竞争形势分析

    就目前情况而言,对于AVS产品的竞争从本质上说均为来自标准的竞争。网络视频技术主要有传输技术和信源编码技术两大部分,AVS属于信源编码标准。在核心技术上,AVS与H.264都采取了类似的技术框架,均属于最先进的第二代信源标准。就技术而言,AVS主要是和H.264竞争。

    (一)综合技术水平比较

    AVS和H.264各有所长,水平相当。在性能上,AVS稍弱于H.264:变块大小运动补偿AVS较H.264下降约为0.1dB,熵编码AVS下降约为0.5dB,变换和量化AVS提高大约0.1dB,B帧宏块直接编码模式AVS提升大约0.2~0.3dB,其余性能大致持平。在复杂度上,AVS优势明显:帧内预测AVS较H.264降低约为50%,帧间预测AVS存储空间降低50%以上,变块大小运动补偿AVS节省30%~

    40%,B帧宏块双向预测模式AVS最大降低50%,1/4像素运动补偿AVS节省30%的存储器访问量,环路滤波AVS降低50%。AVS吸收了H.264的精华,但为了绕过专利的困扰,又放弃H.264的一些核心算法。

    在压缩及回放效果上,AVS相比H.264在相同码率下的峰值信噪比(PSNR)平均有大约0.11dB的损失。而在主观测试上,对比国家广电总局广播电视规划院的《AVS视频压缩质量主观评价》测试报告与MPEG标准组织对MPEG-4AVC/H.264的测试报告,AVS码率为现行MPEG-2标准的一半时,无论是标准清晰度还是高清晰度,编码质量都达到优秀。

    码率不到其三分之一时,也达到良好到优秀。

    (二)产业化水平比较

    在目前上下游产业链中,无论是从芯片厂商支持,还是市场上已有的产品,AVS都大大落后于H.264。这是AVS推广最大的软肋!

    (三)专利费用比较

    AVS大大低于H.264。H.264不但对设备厂商收取费用,对终端客户也收取专利费用,且费用高昂(如广电用户,每用户每年收费14.6美元)。而AVS只对设备厂商对每台设备收取专利费1元人民币,不对运营商与最终用户收取。

    面对H.264高昂的专利费用及巨大的国内市场,越来越多的芯片厂商已经推出了支持AVS的视频解码芯片(如前所述)。这意味着厂商对于AVS的愿望,也成为AVS产业化更为现实的基础。

    由于AVS还未正式成为国际标准,H.264及MPEG-4却早已瓜分了市场,目前能够支持AVS的芯片为数甚少,基于此类芯片专门开发的产品并批量投放市场的更是少之又少!基于AVS标准的高清网络视频监控系统的设计如果能够采取“站到巨人肩膀上”的策略,在前端产品方面重点针对“AVS高清IP摄像机”(全高清,FullHD1080p)进行开发研究,在传输系统方面重点提升流媒体转发服务的速度和可靠性,在后端重点开发真正高兼容性、智能化的平台软件,就完全可能在安防行业的下一步发展中取得先机。

    三、基于AVS高清网络视频监控系统解决方案的一种思路

    “基于AVS的高清网络视频监控系统”可以在视频监控前端系统、传输系统、后台管理系统的关键环节上,通过技术创新,研究、开发出具有核心地位和引领作用的核心产品。一种解决思路是:前端产品采用“AVS高清IP摄像机”,传输产品采用“嵌入式流媒体转发服务器”,后端产品采用“基于AVS标准的高清网络视频监控软件平台”等。

    (一)“AVS高清IP摄像机”重点应解决的技术问题:

    重点需解决基于AVS的高清视频处理算法问题和硬件优化组合问题。在高清视频处理算法问题上,可以采用目前的主流算法,并针对AVS的特点进行调整和优化。在硬件优化组合方面,可采用500万像素的CMOS逐行扫描感光元件,配合优质算法和滤波技术,形成最高支持FullHD(1920*1080)分辨率的视频。此外,还可以采用DSP+FPGA结构,构成低成本高性能的AVS编解码系统(具体:把成熟而价廉的TMS320C6454与XC3SD3400A结合使用,利用FPGA作为协处理器,为DSP进行AVS编解码的并行运算,把DSP的资源丰富与FPGA的并发处理有机整合)。可以在成本增加较小的基础上,较好地解决处理高清AVS硬件平台的难题。

    (二)“嵌入式高性能流媒体转发服务器”重点应解决的技术问题:

    重点需解决Linux系统裁减、流媒体转发服务算法问题。

    网络监控系统中,多用户同时访问是极其常见和必然的。

    (三)“基于AVS标准的高清网络视频监控软件平台”重点应解决的技术问题:

    解决平台软件对不同厂家设备的兼容性问题,并根据技术的发展逐步添加各种专用的、针对视频图像的智能分析模块。平台软件主要由管理服务端软件、监控客户端软件、流媒体存储服务软件等3个主要模块组成。

    管理服务端软件主要实现对数字多媒体监控系统的集中监控、管理,采用数据库管理系统设备档案、运行参数、账户权限等,提供给后台客户端播放软件数据服务、加密服务接口,采用多线程、多任务机制实现了报警信息的实时处理。主要功能包括:现场管理、账户权限管理、报警管理、系统设置等功能。

    客户端监控软件主要用于控制前端设备、预览视频、查看报警日志、语音对讲、电子地图导航、球形机预置点设置、录像、拍照等功能。通过客户端监控软件可以控制前端监控设备。

    流媒体存储服务软件实现了在流媒体存储服务器上的大容量流媒体数据存储,该软件支持长时间7×24不间断流媒体循环存储,流媒体存储服务软件将流媒体文件属性信息存储在系统中心数据库上,当数据库服务器宕机时可存储在本地。当磁盘出现故障后,硬件修复后流媒体存储服务软件可完成故障恢复,释放故障空间。

    四、结束语

    现代视频监控技术发展趋势是数字化、网络化、高清化、智能化,其市场规模以及应用面都在迅速扩大。AVS(audiovideocodingstandard)作为我国自主制定的第二代数字音视频信源标准,其推广应用是我国振兴民族产业的重要举措之一。AVS的产业化遇到了瓶颈,安防行业或许是一个和有希望的突破口。如能“站在巨人的肩膀上”,在前端产品、传输系统、后台系统的关键点上实施有效地突破,AVS首先通过安防(视频监控)行业撕开H.264及MPEG-4业已形成的垄断壁垒将不是一句空话。

关键字:网络视频监控

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2012/0619/article_4598.html
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