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无线视频针孔摄像头监控系统的数据传输(一)
发布时间:2016-8-29 16:14:19 点击率:4417  

1. 网络视频监控数据流

  典型的IP视频监控针孔摄像头系统结构,主要包括视频编码压缩及传输设备(即编码器及IP针孔摄像头),视频存储与转发设备(NVR服务器),系统数据与管理设备(中央服务器)。客户端软件可以部署在任何位置,实现系统配置、视频浏览、视频回放等操作。

  系统中主要有两大类数据流,即编码器NVR向客户端及解码器发送的视频媒体流与客户工作站向编码器发送的控制信息流。媒体流与控制信息流差别很大,控制信息流主要针对业务管理、服务连接、命令发送等,都是关键性业务,其信息流量很小,但是传输过程不允许有数据丢失或丢包,因此通常采用TCP协议,充分利用其面向连接、可靠性传输的特点。

  而对于媒体流,其数据量非常大,在传输过程对实时性要求比较高,同时对一定范围的数据丢失丢包是可以接受的,因此采用UDP协议,充分利用其非面向连接、高有效性(代价是低可靠性)、低网络开销、低延时的特点。

  采用UDP传输媒体流时,由于UDP本身的不可靠、数据包无编号、无差错控制等问题,通常采用由IETF制定的RTP传输协议,RTP协议的两个组成部分是实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP。RTP协议可提供数据包传输过程中的时间信息和实现流数据同步;RTCP协议与RTP协议一起工作,提供网络传输中的流量控制和拥塞控制。

目前IP视频监控系统对端到端的视频传输通信质量参考要求如下:

  丢包率上限:1/1000

  网络延时上限:400ms

  延时抖动上限:50ms

2. 视频流的编码

  在网络视频监控系统中,主要硬件构成是视频编码设备、传输系统及解码显示设备,其中,视频流的编码压缩是视频传输的前提条件,编码的目的是对视频数据进行压缩以使得视频在网络上进行传输成为可能,未经压缩的视频流数据量太大,导致目前的带宽条件无法承受。

  目前,视频压缩标准主要有两个系列,一个是由ITU-T制定的H.26x系列,另一个是由ISO制定的MPEG-x系列。目前比较主流的国家标准是H.264和MPEG-4。MPEG-4是目前的主流,而H.264代表了视频编码的方向。

  MPEG-4标准定义了Profile(类)及Level(等级)来针对不同的应用。其中,Profile主要涉及一个码流中采用了哪些技术,包括压缩和处理方法的一个集合,较高的类意味着采用较多的编码工具集,进行更精细的处理,达到更好的图像质量,同时实现的代价也更大,而Level主要涉及输入格式,如图像大小、需要的缓存量等。

3. RTP打包过程

  视频流完成编码压缩后,在传输之前需要进行打包(RTP数据包由RTP包头和不定长的连续媒体数据载荷组成),给MPEG-4视频流打包的目的是更好地适应网络传输,让解码显示端能够恢复MPEG-4数据流并进行回放。

  MPEG-4的视频流是以VOP为单位编码的,在传输前,将视频流加上包头信息,人后进行RTP打包封装,MPEG-4视频流是RTP数据包中的载荷部分。

4. 视频流封装过程

  视频流完成编码压缩、RTP打包后,需要进行封装,即将RTP协议数据封装在UDP的消息字段,然后进行IP数据封装,才能发送到网络上进行传输。

5. 视频封装格式

  视频的编码标准与视频文件的封装格式无必然关系。如同样都是采用MPEG-2标准的视频流,有的可能采用PS流(节目流),PS流的后缀是VOB及EVO等;有的可能采用TS流(传输流),PS流的后缀是TS。

  不同的封装格式一般为了适应不同的传输要求。另外,即使采用统一编码标准,如MPEG-2标准,由于数据包封装格式不同,不同厂商的视频流一般无法直接兼容(互编互解)。目前主流的视频封装格式如下:

  AVI、WMV、MPEG、Real Video、Quick Time Video

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