AVS产品化之路 - 安防知识网

基于历史原因，监控市场仍以广泛使用的国际音视频编码标准，如H.263、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4 AVC(简称AVC，也称JVT、H.264)等为主流，其核心技术专利和知识产权都被日本、欧美等国的少数公司和科研院所垄断。对于中国的安防产业来说，知识产权与专利收费问题的压力将不断增加，由此对企业生产经营的负面影响也将日趋突出。

　　【安防知识网】基于历史原因，监控市场仍以广泛使用的国际音视频编码标准，如H.263、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4 AVC(简称AVC，也称JVT、H.264)等为主流，其核心技术专利和知识产权都被日本、欧美等国的少数公司和科研院所垄断。对于中国的安防产业来说，知识产权与专利收费问题的压力将不断增加，由此对企业生产经营的负面影响也将日趋突出。在核心标准上受制于人将极大地阻碍我国安防产业的健康持续发展。

　　AVS产业化的最佳模式是设计高性能DSP芯片加AVS编码算法，便于厂家快速设计和开发产品，而避开复杂的AVS算法。这种模式具有软件算法灵活可调的优点，方便扩充算法功能。该硬件方案采用模块化设计，根据功能的不同主要有音视频编解码模块、音视频信号数模变换模块、外部存储模块(DDR2存储器、NOR Flash、NAND Flash、硬盘、SD卡等)、CPLD逻辑控制模块、10/100M自适应以太网通信模块、USB接口模块、红外遥控模块、键盘控制模块、云台控制模块、GPS定位模块、CF无线网卡模块、串口(包括RS232和RS485)、电源管理模块和总线扩展槽等模块组成。该模式不仅能同时满足视频应用对运算能力和控制功能的要求，而且大大简化了系统设计的复杂性。

　　在我国，大部分监控设备厂商尚不具备AVS编码算法的研发能力的现状下，该模式很好的满足了现在嵌入式视频应用领域对处理器芯片的要求，很有可能成为今后视频应用处理器芯片的主流解决方案。

　　视频监控系统中存在的信源、信道、终端等多种异构性，使得各视频监控系统中的海量视频资源难以高效融合，无法保障监控系统跨行业跨区域的互联互通、共享共用。因此如何突破异构网络环境下信源、信道、终端之间差异造成的互联、互通、协同工作的技术瓶颈，实现各类监控报警系统海量音视频资源之间的融合，成为当前视频监控系统亟待解决的关键问题。具体主要包括以下方面。

　　(1)信源的异构性：在视频监控领域目前存在多种信源编码格式，包括MPEG-4、H.263、H.264、AVS等。这些不同的编码格式适用于不同的应用场景，例如MPEG-4适用于交互式对象编码、流媒体应用，是面向对象的编码标准;H.263适用于极低码率的应用场景。因此，如何适应信源编码格式的异构性是当前视频监控系统的一个挑战。

　　(2)信道的异构性：在视频监控领域目前存在多种传输信道，包括ISDN、xDSL、GPRS、CDMA等。其中与有线信道相比，无线信道的带宽较低，通常只有几十Kbps，误码率则较高，可以达到10-3-10-5。而且不同的无线信道具有不同的带宽和误码率。因此如何适应信道带宽和误码率的异构性是当前视频监控系统的一个挑战。

　　(3)终端的异构性：在视频监控领域目前存在多种终端设备，不同的终端如PC、掌上电脑、手机等具有不同的计算能力和显示能力。如MOTOROLA A780型号手机最大仅支持播放320×240、15f/s的视频。因此，如何适应终端计算和显示能力的异构性是当前视频监控系统的一个挑战。[nextpage]

　　上述视频监控系统中存在的信源、信道、终端等多种异构性，使得各视频监控系统中的海量视频资源难以高效融合，无法保障监控系统跨行业跨区域的互联互通、共享共用。因此如何突破异构网络环境下信源、信道、终端之间差异造成的互联、互通、协同工作的技术瓶颈，实现各类监控报警系统海量音视频资源之间的融合，成为当前视频监控系统亟待解决的关键问题。而近年来逐渐成为研究热点的视频转码技术正是解决这一问题的有效途径。

　　视频转码是一种将已压缩的视频数据从一种格式转换为另一种格式的技术。其中视频数据的格式参数包括信源格式、分辨率、码率等。相应地转码也主要分为：信源格式、降码率、降分辨率等多种转码。

　　在异构网络环境下，通过视频转码技术进行格式转换是保障监控视频整合和共享的有效手段，如图1所示。

图1 基于视频转码的视频监控系统

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　　对于视频转码，最简单的方案就是全解全编：解码器将输入码流完全解码成原始视频序列，编码器再将这个视频序列编码为目标格式。但是这种方案没有利用转码输入视频流的信息，因此转码效率很低。因此如何基于转码前后视频流的相关性，在已知输入视频流特征信息的条件下尽量提高输出视频流的转码效率，是视频转码的核心问题。目前基于信息重用的视频转码方案可以大致分为四种：像素域闭环方案、开环方案、频率域闭环方案、快速频率域闭环方案。

　　AVS有望在今后成为视频监控领域的主导编码标准，但其大规模应用尚需时日，故构建高效MPEG-4到AVS转码器可以缓解目前AVS视频码流紧缺的压力，实现AVS标准的平稳过渡。

　　·充分利用城市范围内现有的各类图像资源，通过开发多功能转码器将分布在城市各处的具有不同图像编码格式、不同接入带宽的图像监控系统连接起来;

　　·转码器能够支持主流的视频编码格式标准及监控网上通用的图像尺寸;

　　·转码系统可以根据网络带宽实现对输出图像码率的控制;

　　·转码后的图像质量损失小;

　　·出于安全性考虑，对监控图像的访问和浏览必须是实时的，从而要求转码器转码速度不得低于25fps。