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更新時間: 2013-09-05

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DVS(digital video server)網路視頻伺服器、又叫數字視頻編碼器,是一種壓縮、處理音視頻數據的專業網路傳輸設備,由音視頻壓縮編解碼器晶元、輸入輸出通道、網路介面、音視頻介面、RS485串列介面控制、協議介面控制、系統軟體管理等構成,主要是提供視頻壓縮或解壓功能,完成圖象數據的採集或復原等,目前比較流行的基於MPEG-4或H.264的圖像數據壓縮通過Internet網路傳輸數據以及音頻數據的處理。

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1 dvs -概述

  經過近幾年的發展,目前已經由單功能的視頻傳輸,逐漸發展成為帶WIFI網路,帶本地SD卡存儲 ,或USB存儲或IDE硬碟存儲等;傳輸通道也從原來單路逐漸發展成為:單路D1,兩路HD1,四路CIF和多路兼容的多菜單操作與管理的集成系統。

  目前,網路視頻伺服器的通訊方式也由原來單純的有線網路,逐漸發展成為:有線與無線WIFI(802.11a b g通訊協議)兼容,無線的傳輸距離也由原來的幾十米(30-100米),發展成為目前的幾十公里(30-50公里)。

  網路視頻伺服器與模擬攝像機連接到一起就構成了數字攝像機,又稱IP攝像機,是從模擬攝像機向IP攝像機過渡的一種中間產品。有些網路視頻伺服器帶有存儲功能,此類產品與帶有網路功能的硬碟錄像機(DVR)在功能上已經十分接近了,有逐漸融合的趨勢。

  DVS的其它含義,Dynamic Vector Streaming,動態矢量流

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2 dvs -網路視頻伺服器的構成

  網路視頻伺服器是一種實現音視頻數據編碼、網路傳輸處理的專用設備,它由音視頻編碼器、網路介面、音視頻介面RS422/RS485串列介面、RS232串列介面等構成。

  音視頻壓縮編碼器:由於模擬視頻數據量非常大,通過數模轉化后,數據量也很大,故要利用成熟的編碼技術,將視頻數據在滿足網路傳輸要求的技術指標下進行高壓縮比的編碼,以滿足傳輸要求。以前的網路視頻伺服器一般採用M—JPEG等編碼器,用戶無法實現更高的壓縮碼率,以適合於各種不同的網路環境,只能通過減低幀率實現效果一般的網路傳輸效果。目前各公司都已經推出了MPEG4的網路視頻伺服器以更能視頻網路傳輸的要求。

  網路介面:由於以前的模擬產品的組網都主要通過建立昂貴的獨立光纖實現網路傳輸,網路視頻伺服器的乙太網介面可以方便地實現IP組網,實現數據傳輸。網路視頻伺服器主要採用TCP/IP等協議實現音視頻數據、控制數據和狀態檢測信息等數據的網路傳送。

  音視頻介面:網路視頻伺服器帶有標準模擬音視頻輸入介面,方便監視各通道的視頻信號。NVS900採用Dynamic Stream Control技術保證雙向音頻實時傳輸,視頻幀率根據帶寬自動調節,網路中斷後自動連接技術。

  RS422/RS485串列介面:網路視頻伺服器帶有RS422/RS485串列通訊介面,可通過通訊線外接如雲台、快球等各種外設。

  網路監控視頻伺服器可配合計算機中控軟體實現大系統組網方案,有的廠家網路視頻伺服器提供開放的SDK,供用戶或第三方廠商開發和構建新的應用方式。

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3 dvs -網路視頻伺服器的特點

  網路視頻伺服器具有傳統設備所不具備的諸多特點,具體表現如下:

  (1)將多通道、網路傳輸、錄像與播放等功能簡單集成網路,這點對目前的H264網路型硬碟錄像機而言也很容易實現,但是兩種產品的基本功能不同也導致了其應用場合不同,目前對於模擬階段及第一代的網路性能不好的設備而言,網路視頻伺服器可以提供較低成本的解決方案。

  (2)網路視頻伺服器通過網路技術,可以在實現只要能上網的地方就可以瀏覽畫面,採用配套的解碼器則可以不需要計算機設備直接傳輸到電視牆等方式瀏覽,極大的節約了遠程監控的成本。

  (3)網路視頻伺服器的多協議支持,與計算機設備進行完美的結合,形成更大的系統集成網路,完成數字化進程。

  網路視頻伺服器在目前視頻領域中的應用主要是利用網路視頻伺服器構建遠程監控系統。基於網路視頻伺服器的多通道數字傳播技術具有傳統的基於磁帶錄像機的模擬輸出系統無可比擬的諸多優勢,網路視頻伺服器採用開放式軟硬體平台和標準或通用介面協議,系統擴展能力較強,能夠與未來全數字、網路化、系統化、多通道資源共享等體系相銜接。是目前CCTV設備由模擬向數字過渡的最佳方案。而從長遠來看,網路視頻伺服器的系統集成有巨大的潛在市場和深遠的發展前景,因為從深層次來看,視頻網路化、系統集成不僅僅是視頻傳輸的問題,它代表未來視頻應用的網路化和信息交互的應用發展趨勢,是一種從內容上更深層次上的互動,具有廣闊的發展潛力,是未來3G、寬頻業務的核心內容之一。因此可以肯定,隨著數字技術和網路技術的不斷發展,網路視頻伺服器在視頻領域中的應用將有更多的延伸

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4 dvs -視頻伺服器與DVR 區別

  這裡所說的DVR指的是在傳統DVR的基礎上擴展了網路功能的DVR產品,這樣使得更多的用戶可以進行訪問,正是由於這種產品開發的理念,令到帶網路功能的DVR產品還是傳統意義上的DVR,其主要功能仍然是存儲,這也決定了它的市場定位是在小範圍的網路環境中,監控點也有限.

  而網路攝像機視頻伺服器的主要功能側重於網路傳輸,這裡所說網路是一個大的概念,產品的設計定位在可適應不同的網路環境,如LAN,WAN,INTERNET或無線網路等,且不限制監控點的數量,不限制用戶訪問的數量等。 

  從 產品的應用來看,網路攝像機視頻伺服器的著眼點在於遠端監控,如道路交通、無人值守的變電站、油田生產管理、電信機房監控等領域,這些領域的監控點分 散,距離較遠布線困難,如果要建立一個全新的系統,則可以直接選用網路攝像機,如果系統已有傳統的監控前端,則可以採用視頻伺服器作為有效的補充;如果監 控的範圍是在小區域內,無需遠端監控,則可以採用DVR會更為實際。

  部分網路產品的製造商認為,DVR只 是一個過渡性產品,假使未來時間內網路環境更為成熟、網路型產品的價格調整下來,在後端電腦上隨意安裝一套軟體就可實現遠程監控,這樣將代替目前的產品。 但也有一些安防業界內人士表示,這三種產品的應用範圍各不相同,各自都有自己的生存空間,特別是在安防行業中,資料的安全是首要目標,因此DVR的存儲功能仍然相當重要。

  信息化時代的來臨,人們對網路應用提出了更高的要求,網路攝像機視頻伺服器可以在世界的任何一個角落透過INTERNET進 行遠端監控,免去了複雜的網路配置和布線工作,大大減少了工程成本,在遠距離集中監控的環境中起到了不容忽視的作用。雖然網路攝像機視頻伺服器作為網路 時代的代表性產品,也還處在不斷發展和改進的過程中,當它的網路優勢愈來愈受到業界內人士重視,相信隨著網路資源的不斷完善,產品也將進一步發揮出它的潛力。

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5 dvs -網眼網路攝像機、網路視頻伺服器特點

  (1) 採用先進的技術,且符合國際潮流

  (2) 網路化、數字化

  (3) 高清晰度圖像

  (4) 多許可權功能

  (5)實用性與即插即看

  (6) 多畫面圖像切換、顯示

  (7) 遠程報警及聯動控制

  (8) 中文界面

  (9)設備簡單,便於施工

  (10) 遠程系統維護和系統管理

  (11) 防黑客攻擊

  (12) 防病毒入侵

  (13) 良好的可擴容性

  (14) 保密性能優越

  (15) 能夠自動連接ADSL,拔號上網。

  (16) 先進的二級域名解析系統

6 dvs -視頻伺服器的構成

  網路視頻伺服器是一種壓縮、存儲、處理視音頻數據的專用計算機,它由視音頻壓縮編碼器、大容量存儲設備、輸入/輸出通道、網路介面、視音頻介面、RS422串列介面、協議介面、軟體介面、視音頻交叉點矩陣等構成,同時,提供外鎖相和視頻處理功能。

  視音頻壓縮編碼器:由於視頻數字化后,數據量很大,故要利用成熟的壓縮技術,將視頻數據在滿足技術指標要求的條件下進行高壓縮比的壓縮,滿足存儲和傳輸要求。目前視頻伺服器一般採用H.264或MPEG—4等壓縮編碼器,用戶可根據實際情況選擇壓縮碼率和壓縮結構,以適合於各種不同的播出場合,達到既節省硬碟空間,增加節目存儲量,又能保證播出質量的目的。

  大容量存儲設備:視頻伺服器使用高速、寬頻的SCSI介面硬碟或最先進的FC介面硬碟作為視音頻素材存儲介質。同時視音頻數據的硬碟擴充也比較靈活。

  輸入/輸出通道:視頻伺服器具備多通道輸入/輸出系統,使多路錄入、播放能同時進行,實現多任務。

  網路介面:視頻伺服器都帶有網路介面,方便組網,實現數據共享。一般視頻伺服器都帶有FC和乙太網介面。FC光纖網採用IP協議作為視頻伺服器之間快速、實時複製和移動素材的交換網路,乙太網用於傳送控制數據和狀態檢測的信息。

  視音頻介面:視頻伺服器都帶有標準視音頻介面和模擬監視視頻介面,方便監視各通道的視頻信號。輸入/輸出信號可以在模擬、分量和SDI中選擇。

  RS422串列介面:視頻伺服器都帶有多個RS422串列通訊介面,每個介面均可通過RS422通訊線由外部計算機控制實現記錄與播放。

  協議介面:視頻伺服器除提供各種控制硬體介面外,還提供協議介面。如RS422介面除支持RS422的Profile協議外,還支持 Louth、Odetics 、BVW等通過RS422控制的協議。

  軟體介面:視頻伺服器提供開放的軟體介面,供用戶或第三方廠商開發和構建新的應用方式。

  視音頻交叉點矩陣:視頻伺服器內帶視、音頻交叉點矩陣,視、音頻通道調度靈活,同時可保證技術指標不受損。

  另外,視頻伺服器提供外鎖相和視頻處理功能,方便構建專業化應用的視音頻系統。

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7 dvs -視頻伺服器的特點

  網路視頻伺服器具有傳統設備所不具備的許多特點,具體表現如下:

  (1)將多通道、錄製與播放等功能集於一體,傳統設備中有多輸入和多輸出特性的設備是視音頻切換矩陣,而具有錄製和播放功能的設備是錄像機,不言而喻,視頻伺服器在系統中可代替若干個錄像機和一台小型切換矩陣。

  (2)視頻伺服器用硬碟作為記錄媒體,具有非線性特點,因而具有非線性設備所有的優點,如素材查找方便;素材可由多個輸出通道共享;可同時或相繼調出播放。

  (3)素材記錄在硬碟還未形成完整文件時,便可由輸出通道調出播放,這點非常適用於延時播出和視頻點播等領域。

  (4)視頻伺服器容易實現向前或向後的變速播放,傳統的錄像機要實現這一點,要經過價格昂貴的特殊設備。

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8 dvs -視頻伺服器在電視領域的應用

  由於網路視頻伺服器具備上述優勢,因此它將創造許多新穎的應用方式,以滿足電視傳媒的需要,並可大大提高生產率和降低設備維修和人力成本。視頻伺服器在電視領域中的應用主要有兩個方面:一是利用視頻伺服器構建自動播出系統;二是利用視頻伺服器實現視頻點播。

1.利用視頻伺服器構建自動播出系統

  以往的播出系統是以磁帶為主要介質,但隨著視頻壓縮技術的不斷完善和計算機技術的發展,在播出系統中採用視頻伺服器已經成為可能而且目前已在國內許多電視台使用,在今天建立播出系統時選擇視頻伺服器作為一個信號源已經成為必然。以視頻伺服器為主體的硬碟播出系統,充分發揮硬碟存儲的優勢,避免了因錄像機等設備出故障給播出帶來的影響,充分發揮多通道資源共享的優越性,輕鬆實現各節目之間的串編播出和各種插播、定時播出之間的控制管理,以壓縮文件的形式把節目存放在硬碟中,可以達到無失真保存,所有節目從製作、編輯埠上載,從而簡化了從製作到播出的工作流程,有利於提高工作效率。

  在硬碟播出系統中,節目素材是以數字壓縮方式存儲和播出的。系統可採用MPEG―2或M—JPEG壓縮格式。

  硬碟播出系統可採用本地存儲、鏡像備份方式的RAID硬碟存列。RAID-1也稱作「鏡像」,即採用雙盤完全複製方法來保護數據,避免了硬碟故障造成數據丟失和系統中斷,其100%的冗餘可以實現數據的快速恢復。每個視頻伺服器使用獨立的存儲硬碟即本地存儲,各視頻伺服器之間完全互不干擾,再採用完全鏡像備份,系統可靠性高。

  硬碟播出系統可採用FC與乙太網結合的雙網結構,利用FC傳輸視音頻信號,用乙太網傳送控制信號。

  硬碟播出系統由視音頻伺服器、資料庫伺服器、採集工作站、預監工作站、播出工作站等子系統組成。兩台視音頻伺服器進行備份。伺服器通過光纖網互連。主伺服器上的視音頻素材通過光纖網拷貝到輔伺服器上。由一套自動播控系統控制兩套視音頻伺服器的播出工作站進行同步播出。這樣系統非常可靠。同時,系統根據不同的用戶設置不同的安全等級,使無關人員無法進入系統;有效地保證系統數據的安全性,同時在系統播出時,自動鎖定各種其他違規操作,及時發出報警信號。

  以視頻伺服器為主體的硬碟自動播出系統的具體應用方式有以下幾種:

  (1)廣告自動播出

  視頻伺服器首先用於重播次數多、時間短的廣告節目。在這一應用方式中,視頻伺服器作為廣告播出的專用設備,它受控於播出系統的自動控制軟體,由視頻伺服器承擔的播出只能按順序一條一條地進行,廣告播出的素材由廣告編輯計算機負責控制,廣告播出的順序的編排和控制由廣告播出計算機負責,而廣告播出的起點和結束則由自動播控計算機實施對廣告播出計算機的控制。這種應用方式不需要對已有的播出系統進行大的改動,原有的自動播控系統和軟體還能繼續使用,視頻伺服器在這裡相當於多台錄像機(取決於視頻伺服器的輸入通道數目)和多台放像機(取決於視頻伺服器的輸出通道數目)。因此原有的自動播控系統軟體就能象控制錄像機一樣控制視頻伺服器進行廣告播出。

  (2)多頻道自動播出系統

  利用視頻伺服器的多通道特性能建立循環墊播系統,供多個頻道的播出機房共用。在這一應用方式中,首先將各個頻道的墊播素材通過VTR錄入到視頻伺服器中,每個頻道播出機房佔用視頻伺服器的一個輸出通道,視頻伺服器上的各個素材可分別播出。在這一應用方式中,可利用一對配置完全相同的視頻伺服器建立播出系統。主、備視頻伺服器各用對應的一個輸出通道,作為互為備份的播出通道,主、備視頻伺服器之間採用光纖網(FC)互聯,實現視音頻素材共享、移動和複製,保證主、備視頻伺服器的素材完全一致。由一套自動播控系統控制兩套視頻伺服器的播出工作站進行同步播出。

  (3)電視節目延時播出系統

  利用視頻伺服器建立電視節目延時播出系統是利用視頻伺服器的特性,即在素材寫入硬碟時,不需完全形成一個素材文件的情況下,便可共享調用,使硬碟播出系統具備所謂即錄即播(要稍許延時后才可播)的功能。這種方案比較適合於直播重要的實況節目。將實況播出先錄入硬碟,按需要將實況播出時間延遲適當時間播出,節目導演和值班員利用這段時間在播放速率調整控制計算機上對現場不宜轉播的畫面進行剪切並替換為其它適宜素材,或以人眼不易分辨的速率,如0.8至1.2倍快速或慢速播放,以保持相應的遲時量。這種以先進技術手段為基礎的障眼法,可控制不當素材的播出,同時實況轉播效果又不受任何影響。

  使用視頻伺服器的硬碟自動播出系統還有很多種具體應用方式,這裡就不再一一列舉了對比於傳統錄像帶播出,硬碟自動播出系統的信號與素材都並非存於盒帶之中,因此有零幀預卷、非線性檢索、素材反覆使用、資源共享等優點。具體的優點是:提高工作效率、具有更好的安全性、信息資源的共享和系統的先進性。

2.利用視頻伺服器實現視頻點播

  視頻點播有兩種方式即:准視頻點播(NVOD)和視頻點播(VOD)

  (1)准視頻點播(NVOD)

  視頻伺服器是實現准視頻點播(NVOD)播放的核心設備,利用其多通道特性和素材可共享的特性,實現一個節目相隔一段時間重播,收視者能在等待最短時間收看自己點播的節目。如:在視頻伺服器內一個時間長度為N的節目,經8個輸出通道分別輸出,第二個通道相對第一個通道延時N/8時間播放,第三個通道相對第二個通道延時N/8時間播放,依此類推。每個通道節目循環播放,那麼第一個通道下一次開始播放的時間相對第八個通道也是延時N/8時間播放。這樣相鄰通道播放的是相同節目,但時間間隔均是N/8。用戶點播時,其點播信息經節目請求計算機處理后,由節目播放控制計算機將馬上要播放的通道號、授權等信息返送給用戶接收設備,用戶在N/8時間內就可看到自己點播的節目。

  (2)視頻點播(VOD)

  視頻伺服器不僅可用於准視頻點播系統,也可用於視頻點播(VOD)系統。VOD的全稱為Video On Demand,即視頻點播技術,也稱互動式電視點播系統,意即按需要的視頻流播放。「在想看的時候看想看的節目」,用戶可以根據自己的意願選擇收看電視節目,從根本上改變了過去被動式收看電視的不足,完全實現了由用戶掌握獲得信息的主動權。VOD還可以實現Internet、收發電子郵件、家庭購物、旅遊指南、訂票預約、股票交易等其他功能。因此可以說,這一技術的出現使用戶可以按自己的需要來安排工作和娛樂時間,真正實現了由用戶掌握收視主動權,極大地提高和改善了人們的生活質量和工作效率。

  VOD 系統由前端系統、網路系統及客戶系統三部分組成,而前端系統一般由視頻伺服器、各種檔案管理伺服器以及控制網路部分的設備組成。各種檔案伺服器主要完成一些用戶信息管理和計費工作,以及影視材料的管理工作和安全保密等。控制網路部分主要完成各種伺服器中的各種信息傳遞工作及後台的影視材料和數據的交換。視頻伺服器主要由存儲系統和建立其上的各種控制器管理系統組成,其目標是實現壓縮媒體數據的存儲以及按請求進行媒體信息的檢索和傳輸。視頻伺服器與傳統的數據伺服器在很多方面有顯著不同,需要解決許多問題,來支持各種新功能。同時,它的高速數據傳輸能力保證了用戶對大量影片、視頻節目、遊戲、商務信息以及其它服務的近乎即時訪問。它的最大特點是可以實現多人從不同起點觀看同一節目,從而避免了精彩節目被一個用戶獨佔。

  這種應用規模比較大,必須將多台多通道的視頻伺服器組成能共享大容量硬碟存儲體和能處理傳輸流的寬頻網路,才能滿足眾多用戶對節目的各種點播需求。用戶點播信息可以有兩種路徑傳給點播受理伺服器:一種是通過城市的有線電視HFC網路的上行通道傳給點播受理伺服器;另一種是通過通用瀏覽器在互聯網上對節目進行選擇后,將點播信息傳給點播受理伺服器。點播受理伺服器將有關信息處理后,傳給播放控制計算機,由它控制播放用戶所點播的節目,並通過HFC下行通道傳到用戶終端。用戶接收有兩種形式:一種是普通電視機+機頂盒,另一種是計算機+接收卡,藉助計算機顯示器收看。

  基於視頻伺服器的多頻道數字播出系統具有傳統的基於磁帶錄像機的模擬播出系統無可比擬的諸多優勢,視頻伺服器採用開放式軟硬體平台和標準或通用介面協議,系統擴展能力較強,能夠與未來全數字、盤基化、網路化、多頻道資源共享模式的節目製作、編輯和播出體系相銜接。盤基化或盤帶結合的基於視頻伺服器多頻道數字播出系統可以實現播出差錯隔離和故障隔離,也可以實現延時播出,是電視節目播出由模擬向數字過渡的最佳方案。而從長遠來看,視頻點播具有巨大的潛在市場和深遠的發展前景,因為從深層次來看,VOD不僅僅是視頻節目點播的問題,它代表未來全功能網路化和數字互動式信息的應用發展趨勢,是一種從內容、形式上更深層次上的互動,也是數字影院、交互視頻新聞、廣告等新應用的基礎,具有廣闊的發展潛力,VOD是未來信息高速公路構架的重要組成部分,是未來信息服務中寬頻業務的靈魂。因此可以肯定,隨著數字技術、多媒體技術和計算機技術的不斷發展,視頻伺服器在電視領域中的應用將有更多的延伸。

9 dvs -德國DVS公司

  位於德國漢諾威(Hannover)的DVS Digital Video公司最近推出了一系列專業視頻伺服器,其中包括SDStationPlus,HDStationPlus、HDSlationRGB等產品。這幾款視頻伺服器,以專用主板為系統架構的核心,配置了先進的Intel奔騰4CPU,高端視頻介面及網路組件,支持當前主流的操作系統,配備了自帶的編輯軟體。該產品系列作為高度集成的視頻解決方案,能滿足以下專業領域的需要

  4德國製作公司最近購入DVS CLIPSTER實時工作站用於後期製作。它們是Hürth的NOB Studios,慕尼黑的ARRI Film & TV與DigiSite,以及Babelsberg的Tele-Factory。其中,NOB使用CLIPSTER進行廣告片與談話節目的製作。系統能直接記錄來自松下Varicam攝像機的素材,也可以向松下AJ-HD1700錄像機播放素材。ARRI Film & TV與DigiSite則在它們的DI(數字媒介)工作流程中將CLIPSTER用作一台直接輸入輸出系統。Tele-Factory使用CLIPSTER進行HD編輯與母帶製作以及素材恢復與格式轉換。

  DVS CLIPSTER具有兼容多種解析度,在一個系統中提供了各種數字媒介DI處理:捕獲、編輯、變焦與平搖、彩色校正等。它是一套真正的實時系統,支持SD

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