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解码矩阵的需求新动向

作者是:东健宇电子信息部  发表时间:2019-05-27

     在大规模网络监控系统中,网络的解码能力是其中最重要的瓶颈资源。早期的DSP解码卡或网络解码器技术方案,由于市场销量远低于编码的市场,及单芯片解码能力非常有限,至今都维持着解码是编码两倍以上的单路成本。

     按海康威视4路解码能解4路D1、8路CIF,单台机最多装4张解码卡来核算,一个512路CIF画质(32台录像机)的解码需要高达64张4路解码卡、16台服务器,相当于两台42U的大机箱才能实现,业内人士应该不难核算出它的硬件成本将超过20万。

     当前端输入升级到720P或1080P的编码能力后,后端的解码、显示将会面临着更大的挑战,要控制管理这么多视频输入与输出,平台软件一项的成本也是一个不低的数字,在操作方面对于普通的安保人员来说将是一个巨大的挑战。

多画面分割的要求

     解码卡不仅有解码能力的限制,更重要的是在多画面分割显示方面有着更大的局限,其中关键的一个因素是解码卡受制于DSP的DA芯片,最高只能达到D1(704×576)的单通道显示输出。

      仍以海康的4路解码卡为例,一张卡最多只能实现2个4分屏。一张4路解码卡是由2个独立的DSP芯片组成,即一个芯片只能完成2路D1或4路CIF的解码。结合解码能力,若超过4分屏以上则需要通过其它芯片解码,再通过PCI将解码后的原始图片传替给输出的通道,如果实现9个CIF将需要三个芯片才能完成。

而分画面分割的问题在D1画质的多画面分割方面将会更加突出。一个16路D1的16分屏将需要4张四路解码卡资源才能完成,不仅成本非常昂贵,而且PCI上需进行14路原始图像的传输,最后的总输出分辨率还只能是704×576,即D1画质的输入最后还是回到了QCIF画质。

     多画面分割在模拟矩阵里也是一个行业的瓶颈。面对这个问题,业内人士可谓是费尽心思,在工程应用里能看到多种不同的解决思路,但都会存在这样或那样不可调和的矛盾。比如通过视频分配与画面分割器来完成,128路以上的视频将需要32个画面分割器来实现,但其存在不能任意切换的巨大缺陷。

只有单路输出达到1280×1024(或以上)的分辨率,多画面分割显示视频才有意义;1280×1024的分辨率,按4分屏显示,可以充分展现D1(704×576)编码优势,按16分屏显示,也能达到CIF画质效果。配合大尺寸的液晶监视器,就解决了较低成本来实现多路数解码输出显示的问题。

多屏输出显示的要求

     具备了超高的解码能力,高分辨率多画面分割显示,但还需要对应的屏幕输出数量,512路按每屏16路来显示,也需要32块以上的屏幕输出接口。

随着电视及显示器等显示设备的不断进步,输出的接口也从原来的模拟AV/BNC,升级到VGA或DVI数字接口。最近一两年,更是出现了HDMI高清数字视频输出接口,通过数字屏接口、线路传输及数字屏直接显示,在解码输出后不再需要A/D或D/A转换,就能完成实现4个D1分屏的高清晰度输出。

一个上百万的大型网络监控系统,如果不借助于廉价的显示输出设备进行多屏显示输出,而单靠一台电脑通过IE去一台一台的访问,就大有劳民伤财之嫌。

多厂家设备兼容的要求

     至第一款网络摄像机面市以来,通过十多年的发展,国内国外出现了大大小小上百个IP监控设备提供商。这些厂家的硬盘录像机、视频服务器、网络摄像机等设备遍布在各个机构与地区。

     在高度自由竞争却又没有统一标准的市场环境下,同一个项目里的设备往往会出现3个、5个厂家生产的,而在省级以上大型联网监控里甚至会出现超过十个以上的厂家,要更换成统一的设备不仅会造成巨大的经济损失,也不符合自由竞争的商业原则,再渴求所有设备厂家执行所谓的行业标准更是缘木求鱼。

实时流媒体转发的要求

     流媒体转发是IP监控里最常用的功能,一般了解的是它在一对多转发方面的功能,但为什么会在稍大一点的系统就必须用到流媒体,其重要的原因是IP监控设备普遍存在的一个重要局限。

     IP设备最常用的芯片是DSP,因为其能完成高运算能力要求的图像压缩计算,但正因为如此,其在网络传输方面是非常薄弱的。如果是DVR,通过MIPS等芯片进行处理,这个瓶颈就更为明显。因为这个芯片要负责通过PCI总线从DSP取到视频流,并同时负责录像存储,那么在网络方面的资源就非常少了。不仅从芯片本身的功能,或是嵌入式设备上程序表达空间的局限,或是从1000M网络技术的消化难度,都对IP编码设备形成了难以突破的屏障。

按海康威视的硬盘录像机而言,它的总会话资源是24路,单路最多访问是6个。即最多可以实现第一个用户预览全部16路视频,第二个则最多只能预览8路视频,或是6个用户,同时访问其中某4路视频。另一个重要局限是它的总带宽资源是25Mbps,这个局限在D1画质的情况尤为明显,也就是说DS8016HF最多每路只能达到1.28Mbps,而且没法向第二个用户提供任何视频了。从技术的角度,海康能达到这个水平已属不易,相信国内IP监控厂家在通讯方面少有能与海康匹敌,但从用户的角度特别是大规模的网络监控系统里,这是IP编码设备未能形成燎原之势的重要因素。

     通过市场力量的推动,电影/广播系统里的流媒体被引入到安防行业里,流媒体一对多转发成为了这个问题的救星,许多大公司都推出了类似的技术服务。但好景不长,源于电影/广播系统里的流媒体属于文件型流,经转发后的延时平均在4秒左右。这在网络电影等行业里是可以接受的,即便是现场转播也是可以接受的,但习惯了模拟视频全实时效果的安防行业,非常难以接受这个条件。特别是通过网络对球机进行控制后,谁也不能接受4秒针以后才开始动。经过业内一些IP监控厂家的潜心研究,引入了电信多媒体交换机的核心即实时流媒体(Realtime Stream)技术,实现了大容量网络视频数据的实时转发,达到了电信级在600毫秒以内的行业要求标准,同时也实现了PTZ的一对多控制、报警信号的一对多广播。直到实时流媒体技术的引入,才算是真正意义上安防行业的流媒体。

      模拟矩阵的核心切换功能是通过8816多路交叉开关来实现切换的,它来自于第一代电话交换即线路交换的主要芯片。数字矩阵是通过实时流媒体来实现切换,同样来自于第二代(IP)电话交换即包交换功能。只有拥有实时的网络切换功能,实现了模拟矩阵在切换方面的功能逻辑,才算得上是真正意义上的数字网络矩阵,而不是个别商家实现了简单的解码输出功能的“网络解码器”。

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