視頻監(jiān)控系統(tǒng)介紹V1.0.1

1、視頻監(jiān)控系統(tǒng)介紹視頻監(jiān)控系統(tǒng)介紹 售前支持部 伍小明基礎(chǔ)知識(shí)介紹信號(hào)基礎(chǔ)知識(shí)信號(hào)基礎(chǔ)知識(shí)視訊系統(tǒng)中，媒體流的傳輸流程：信號(hào)采集 模數(shù)轉(zhuǎn)換 壓縮編碼 傳輸 解壓縮編碼 數(shù)模轉(zhuǎn)換 信號(hào)輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器壓縮編碼器IP封裝發(fā)送器模擬信號(hào)分組流數(shù)模轉(zhuǎn)換器解壓縮解碼器IP解包接收器模擬信號(hào)二進(jìn)制位流分組流IP網(wǎng)絡(luò)RTP報(bào)文RTP報(bào)文信號(hào)采集終端終端信號(hào)輸出音視頻編解碼網(wǎng)絡(luò)傳輸二進(jìn)制位流n CMOS、CCD CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體）主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶-電）和 P（帶+電）級(jí)

2、的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。 CCD（Charge Coupled Device ，即電荷耦合器件），它是一種特殊半導(dǎo)體器件，上面有很多一樣的感光元件，每個(gè)感光元件叫一個(gè)像素。視頻信號(hào)采集視頻信號(hào)采集n I幀（I frame）:幀內(nèi)編碼幀,它是一個(gè)全幀壓縮編碼幀。它將全幀圖像信息進(jìn)行JPEG壓縮編碼及傳輸。 P幀（P frame）：前向預(yù)測編碼幀，P幀是以I幀為參考幀,在I幀中找出P幀“某點(diǎn)”的預(yù)測值和運(yùn)動(dòng)矢量,取預(yù)測差值和運(yùn)動(dòng)矢量一起傳送。 B幀（B frame）：雙向預(yù)測內(nèi)插編碼幀，B幀以前面的I或P幀和后面的P幀為參考幀,“找出”B幀“某點(diǎn)”的預(yù)測

3、值和兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量,并取預(yù)測差值和運(yùn)動(dòng)矢量傳送。I、P、B幀的關(guān)系注: I、B、P各幀是根據(jù)壓縮算法的需要,是人為定義的，它們都是實(shí)實(shí)在在的物理幀，至于圖像中的哪一幀是I幀，是隨機(jī)的，一但確定了I幀,以后的各幀就嚴(yán)格按規(guī)定順序排列。I I幀、幀、P P幀、幀、B B幀概述幀概述 分辨率越高，圖象就越清晰，但所得的圖象或文字越小，因此文件也就會(huì)越大。 描述分辨率的單位：PPI（像素每英寸）。 刷新頻率，分為垂直刷新率和水平刷新率，垂直刷新率表示屏幕的圖象每秒鐘重繪多少次。也就是指每秒鐘屏幕刷新的次數(shù)，以Hz（赫茲）為單位。 水平刷新率又稱行頻，它表示顯示器從左到右繪制一條水平線所用的時(shí)間，以KHz

4、為單位。n 分辨率（Resolution，也稱之為解釋度）就是屏幕圖像的精密度，是指顯示器所能顯示的點(diǎn)數(shù)的多少n 刷新率（ Refresh Rrequency ）就是屏幕每秒畫面被刷新的次數(shù)Q：刷新率和分辨率的關(guān)系 ？分辨率、刷新率分辨率、刷新率 VideoVideo分辨率分辨率 簡稱簡稱專業(yè)名稱專業(yè)名稱分辨率分辨率比例模式比例模式實(shí)際比例實(shí)際比例QCIFQuarter CIF176x1444 : 311 : 9CIFCommon Intermediate Format352x2884 : 311 : 94CIF2x2 CIF704x5764 : 311 : 9HDTV 720High Def

5、inition Television 7201280 x72016 : 9HDTV 1080High Definition Television 10801920 x108016 : 9 掃描分為隔行掃描與逐行掃描。逐行（progressive）：CRT的一幀畫面都通過電器槍自上而下的掃描來完成，逐一完成每一條水平掃描線，就稱作逐每行掃描。隔行（interlaced）：如果先掃描所有奇數(shù)掃描線，再完成偶數(shù)掃描線，就是隔行掃描。隔行掃描(左圖是奇數(shù)場，右圖是偶數(shù)場)逐行掃描逐行掃描與隔行掃描圖像質(zhì)量對(duì)比掃描掃描 n PAL（逐行倒相，Phase Alternate Line）n NTSC（美國國

6、家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，National Television Standards Committee）National Television System Committee美國開發(fā)，于1953年成立。 美國、加拿大、墨西哥等大部分美洲國家以及臺(tái)灣、日本、韓國、菲律賓等均采用這種制式。 有 NTSC、NTSC-C、NTSC -J、NTSC -M、NTSC -U、NTSC -Us，6種格式。Phase Alternative Between Line西德開發(fā)，于1967年成立。 除了北美、東亞部分地區(qū)使用 NTSC，中東、法國及東歐采用 SECAM外，世界上大部份地區(qū)都是采用 PAL。 有 PAL、

7、PAL-B、PAL-D、PAL-G、PAL-H、PAL-I、PAL-K、PAL-K1、PAL-N、PAL-M，10種格式。PALPAL、NTSCNTSC制式制式 視頻接口概述視頻接口概述n模擬視頻接口 RCA（C端子，蓮花頭），將亮度信號(hào)(Y)和色度信號(hào)(C)復(fù)合傳輸 S-Video（S端子），將亮度信號(hào)(Y)和色度信號(hào)(C)分開傳輸 分量接口（YPbPr或YCbCr），將亮度信號(hào)(Y)和色差信號(hào)(Pb、Pr)分開傳輸 D-Sub （VGA接口）n數(shù)字視頻接口 DVI（ Digital Visual Interface ，數(shù)字顯示接口） HDMI（ High Definition Multim

8、edia Interface ，高清多媒體接口） SDI（ Serial Digital Interface ，串行數(shù)字接口）模擬、數(shù)字接口模擬、數(shù)字接口n 模擬視頻接口 RCA S-Video 分量接口 VGAn 數(shù)字視頻接口 DVI接口 HDMI接口 SDI接口n也稱C（CVBS)端子，通常采用BNC(同軸電纜)和RCA(俗稱蓮花頭)進(jìn)行連接， C端子傳輸復(fù)合視頻信號(hào)，它把亮度信號(hào)和色度信號(hào)通過頻譜間置迭加在一起；n主要問題：會(huì)有亮色串?dāng)_問題。n理論傳輸距離15MBNC & RCA接口 & 線纜RCARCA接口接口 nS-Video也就是在C端子的基礎(chǔ)上將色度信號(hào)C 和亮度信號(hào)Y進(jìn)行分離，

9、再分別以不同的通道進(jìn)行傳輸，同C端子相比由于亮度信號(hào)和色亮信號(hào)分開傳輸，因此避免了復(fù)合視頻信號(hào)的亮色串?dāng)_問題。nS端子是五芯圓形接口，由兩路視亮度信號(hào)、兩路視頻顏色度信號(hào)和一路公共屏蔽地線共五條芯線組成。n有效傳輸距離20M注：S-Video是目前電子產(chǎn)品、視頻終端、投影顯示等領(lǐng)域用得最廣的模擬視頻接口之一S-Video接口 & 線纜S-VideoS-Video接口接口 n色差分量接口是模擬接口，色差分量接口一般利用3根信號(hào)線分別傳送亮色和兩路色差信號(hào)。n色差分量（Component）接口采用YPbPr和YCbCr兩種標(biāo)識(shí)，前者表示逐行掃描色差輸出，后者表示隔行掃描色差輸出。n理論傳輸距離10

10、0-150M注：這三條線如果相互之間插錯(cuò)了，可能會(huì)顯示不出畫面，或者顯示出奇怪的色彩來。分量接口分量接口分量接口 nD-SUB接口就是顯卡上輸出模擬信號(hào)的接口， D-Sub接口，也叫VGA（Video Graphics Array）接口。n它采用15芯接口，把RGB信號(hào)分離傳送，不存在亮色串?dāng)_問題。n有效傳輸距離50MVGA針腳定義VGA接口公頭D-SUBD-SUB接口接口 模擬、數(shù)字接口模擬、數(shù)字接口n 模擬視頻接口 RCA S-Video 分量接口 VGAn 數(shù)字視頻接口 DVI接口 HDMI接口 SDI接口數(shù)字視頻接口數(shù)字視頻接口DVI接口 HDMI接口SDI接口 數(shù)字視頻接口數(shù)字視頻接

11、口接口名稱接口名稱優(yōu)優(yōu)/ /缺點(diǎn)缺點(diǎn)主要應(yīng)用主要應(yīng)用理論傳輸距離理論傳輸距離DVIl 傳輸速度快l 無干擾傳輸、圖像清晰缺點(diǎn)：傳輸距離較短l 高清電視機(jī)、顯示器和投影儀上5米HDMIl 傳輸速度快l 針腳兼容DVI接口l 同時(shí)支持音頻傳輸l傳輸距離較遠(yuǎn)l 兼容HDPC協(xié)議缺點(diǎn)：專利費(fèi)用較高l 廣泛應(yīng)用在電視機(jī)、DVD、數(shù)字機(jī)頂盒等領(lǐng)域15米SDIl 串行傳輸，速度快、干擾少l 適合超長距離傳輸l 影像器材、廣播電視設(shè)備l 視頻會(huì)議100米n 定義：所謂多媒體編解碼方式就是指通過特定的壓縮技術(shù)，將某個(gè)視頻格式的文件轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式。 n 意義：視頻編碼最主要的目的是為了對(duì)數(shù)字視頻信

12、息進(jìn)行壓縮，從而降低數(shù)字視頻的存儲(chǔ)（容量）與傳輸（帶寬）的成本。n 原理： 視頻圖像數(shù)據(jù)有極強(qiáng)的相關(guān)性，也就是說有大量的冗余信息； 通過壓縮技術(shù)，可將數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉（去除數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性）； 壓縮技術(shù)包含幀內(nèi)圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)等壓縮技術(shù)。 關(guān)于視頻編碼關(guān)于視頻編碼 n 國際電信聯(lián)盟 (ITU) ：ITU-T視頻編碼工作組的視頻編碼研究主要是面向視頻通信，如會(huì)議電視、可視電話等視頻通信應(yīng)用，推出的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)為H.26x系列，包括 H.261、H.262、H.263 與 H.264；n 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO) ：ISO下屬的運(yùn)動(dòng)圖像工作組（MPEG，Motion P

13、icture Expert Group）也對(duì)視頻編碼進(jìn)行研究，推出的標(biāo)準(zhǔn)為MPEG系列，主要針對(duì)消費(fèi)類數(shù)字視頻應(yīng)用，如廣播電視、VCD/DVD等視頻存儲(chǔ)，已經(jīng)針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像壓縮定義了 的MPEG 標(biāo)準(zhǔn)包括 MPEG1、MPEG2 與 MPEG4等。 視頻編碼技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)組視頻編碼技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)組織織Tempete CIF 30Hz25262728293031323334353637380500100015002000250030003500Bit-rate kbit/sQualityY-PSNR dB如圖：H.264的編碼壓縮性能最高，在相同的圖象質(zhì)量下，H.264所需帶寬約為MPEG-2的3

14、6%、H.263的51、MPEG-4的61幾種常用編碼算法的壓縮效率比較幾種常用編碼算法的壓縮效率比較系統(tǒng)架構(gòu)介紹整體系統(tǒng)架構(gòu)管理服務(wù)器流媒體服務(wù)器手機(jī)服務(wù)器電信全球眼平臺(tái)路由器核心交換機(jī)電信貓電信網(wǎng)絡(luò)InternetGPRS/3G視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心1視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心n遠(yuǎn)程web用戶手機(jī)用戶信用卡中心前端設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)傳輸層平臺(tái)控制層中心監(jiān)控層用戶1用戶2用戶n信令控制流管理服務(wù)器流媒體服務(wù)器手機(jī)服務(wù)器電信全球眼平臺(tái)電信網(wǎng)絡(luò)InternetGPRS/3G視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心1視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心n

15、遠(yuǎn)程web用戶手機(jī)用戶信用卡中心路由器核心交換機(jī)電信貓用戶1用戶2用戶n注冊(cè)控制信令注冊(cè)控制信令管理類注冊(cè)信令實(shí)時(shí)監(jiān)控流管理服務(wù)器流媒體服務(wù)器手機(jī)服務(wù)器電信全球眼平臺(tái)路由器核心交換機(jī)電信貓電信網(wǎng)絡(luò)InternetGPRS/3G視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心1視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心n遠(yuǎn)程web用戶手機(jī)用戶信用卡中心用戶1用戶2用戶n前端存儲(chǔ)流管理服務(wù)器流媒體服務(wù)器手機(jī)服務(wù)器電信全球眼平臺(tái)路由器核心交換機(jī)電信貓電信網(wǎng)絡(luò)InternetGPRS/3G視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心1視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心n遠(yuǎn)程web用戶手機(jī)用戶信

16、用卡中心用戶1用戶2用戶n回放流管理服務(wù)器流媒體服務(wù)器手機(jī)服務(wù)器電信全球眼平臺(tái)路由器核心交換機(jī)電信貓電信網(wǎng)絡(luò)InternetGPRS/3G視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心1視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心n遠(yuǎn)程web用戶手機(jī)用戶信用卡中心用戶1用戶2用戶n網(wǎng)絡(luò)傳輸管理服務(wù)器流媒體服務(wù)器手機(jī)服務(wù)器電信全球眼平臺(tái)路由器核心交換機(jī)電信貓電信網(wǎng)絡(luò)InternetGPRS/3G視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心1視頻編碼器路由器客戶端模擬攝像機(jī)電信貓分中心n遠(yuǎn)程web用戶手機(jī)用戶信用卡中心網(wǎng)絡(luò)傳輸層用戶1用戶2用戶n實(shí)時(shí)監(jiān)控流回放流前端采集前端設(shè)備層完成視頻圖像的采集、

17、壓縮，并響應(yīng)監(jiān)控中心的對(duì)前端設(shè)備的配置參數(shù)下發(fā)、云臺(tái)控制、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。 CIF攝像機(jī)/編碼器縮編碼后，輸出碼流為0.5Mbps； D1攝像機(jī)/編碼器壓縮編碼后，輸出碼流為1.52Mbps； 720P攝像機(jī)/編碼器壓縮編碼后，輸出碼流為34Mbps； 1080P攝像機(jī)壓縮編碼后，輸出碼流為68Mbps。網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸層作為整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸部分，在系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用。傳輸部分要充分考慮傳輸方式、帶寬、綜合布線等問題，其對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性、可靠性等方面都有很大的影響。 Ethernet SDH EPON ONT 3G WiFi ADSL 微波.802.11802.11標(biāo)準(zhǔn)的

18、速率與頻段標(biāo)準(zhǔn)的速率與頻段 54 Mb/s22 Mb/s11 Mb/s1 Mb/sIEEE 802.11bIEEE 802.11gIEEE 802.11a2.4 GHz5 GHz2 Mb/sIEEE 802.11nIEEE 802.11n300 Mb/sIEEE 802.11200920031999200919991997我國三大運(yùn)營商我國三大運(yùn)營商3G3G技術(shù)對(duì)比技術(shù)對(duì)比移動(dòng)聯(lián)通電信3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMAWCDMACDMA2000上行帶寬384Kbps 5.6Mbps 1.8Mbps 下行帶寬2.8Mbps 14.4Mbps 3.1Mbps 后端平臺(tái)管理模塊實(shí)現(xiàn)用戶、用戶組權(quán)限管理，設(shè)備注冊(cè)信息、設(shè)備狀態(tài)管理，各模塊之間信令控制等功能；轉(zhuǎn)發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻流、回放流、存儲(chǔ)流的轉(zhuǎn)發(fā)，遠(yuǎn)程錄像文件訪問等功能；報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的呈現(xiàn)；存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)前端視頻流的存儲(chǔ)，錄像的回放功能。后端存儲(chǔ)集中式存儲(chǔ)：