以适应性调变技术解决超低带宽实时影像传输问题

2019-04-16 15:00:00 来源:安防知识网 作者:聯發光電
测评中心频道文章B

[摘要] 视频监控技术的发展趋势,以「高画质、低带宽」为主,若想达到视频实时监控功能,须透过无线传输将视频回传至管理中心,便需要一定的带宽。然而,在导入网络监控时,往往受限于带宽的负载能力,使得视频画面模糊且迟缓,如何降低高画质视频对传输带宽造成的负担,提供更稳定快速的视频数据传输质量,成为最重要的课题。

  视频监控技术的发展趋势,以「高画质、低带宽」为主,若想达到视频实时监控功能,须透过无线传输将视频回传至管理中心,便需要一定的带宽。然而,在导入网络监控时,往往受限于带宽的负载能力,使得视频画面模糊且迟缓,如何降低高画质视频对传输带宽造成的负担,提供更稳定快速的视频数据传输质量,成为最重要的课题。

  案例分享

  案例一

  泰国某购物中心,其网络环境已于两年前拉好线且装潢完成,但需要在现有的网络条件下,新加装200支的网络摄像机。追加摄像机机为1080p高清,但只能共享现有固网带宽,每支网络摄像机仅能有768kbps的带宽可传送影像。

  案例二

  匈牙利物流公司需在运送车辆加装车载摄像机以及4G路由器,由于4G上网费用问题,业主仅能容许1Mbps给车用摄像机发送视频回控制中心,且车上装有前置型+后座型网络摄像机各一台。在此条件下,联发光电提出「不仅传送单张图片,而是传送实时视频」的解决方案,让一台车用网络摄像机基于384kbps CBR之下,传送720p实时帧速率(real-time frame rate),透过4G网络往外发送给行控中心,因此取得物流车队项目,安装380支车用摄像机。

  加值项目:所使用车用网络摄像机具有DI/DO接口,可外接门窗传感器,当货车门未解除而开启时,网络摄像机受到发报,除了原本的实时影像外,还会弹出警告讯息发送通知至控制中心与手机App上。

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  案例三

  船舶上的监视系统多是利用卫星上网带宽,当船行至远洋,便超出岸上基地台的可接收范围,船队业主因而向特许经营商申请卫星上网的功能。卫星上网的带宽除了为船上人员对外连网使用,业主更提出能否传送船上网络摄像机与NVR的实时影像,作为避免船只擦撞争议的有效证据。但卫星带宽属稀少资源,不但费用高,尚有三大技术问题须解决:

  1. 超低带宽,且还须与船上其他设备共享网络,表示网络摄像机及NVR的可用带宽是不稳定的。

  2. 卫星打出去到中继卫星再到接收端卫星,时程较久,网络摄像机与NVR接收到回馈的时间因此拉长。

  3. 上、下行带宽差异极大。

  在接受业主委托后,即开发适用于卫星特性的船舰用网络摄像机、NVR,以及岸上中端控制软件与手机App解决以上技术问题,预计分年安装30艘船,让船行外海的安全问题得到监控与保障。

  加值项目:船舶用设备的耐受性为一大挑战,机壳需用不锈钢防盐蚀,且需耐Z轴上下波动,在产品设计与船舶认证上,提供了完整的方案与产品。

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  能自我调变解码的低带宽传输技术

  上述所接触到的案例,其共通背景皆为「带宽受限」,在此需求前提下,网络摄像机便需自己掌握影像解压缩与调变的技术,方能配合不同案场需求,因此研发出能自我调变译码(Adaptive Decoding Methodology),可于200kbps的超低带宽下,实时传输4路网络摄像机影像的技术。此技术仍走标准H.265压缩及支持ONVIF,无须担忧特殊译码压缩的问题,同时亦能解决下列超低带宽的技术问题:

  1. Frame无法送出时如何重新发送?

  2. 如何进行交握(Handshake)让发送方与接收方知道需要重送?

  3. 如何让画面维持流畅而不会时快时慢?

  4. 能否支持多种解码方如VMS、Web、手机App?

  200kbps,几乎是拨接调制解调器时代的数字,但依然有不少这种环境存在,却往往被高分辨率、高画质的要求给忽略。而网络摄像机与NVR的完美互动,可提供320x240/30fps、同时4路网络摄像机实时影像;以及1280x720/30fps、单路弹出画面的两种分割画面。VMS的Web化设计,则可用来作为网络摄像机译码方使用,进而降低对图形用户接口(GUI)的依赖,让解码方用最小带宽、最快速度看到用户操作接口。此外,VMS也兼具影像接收与转发的功能,当作为转发服务器时,可以让手机App由VMS拉取实时安全监控影像,一方面无须再跟发送端索取信息以减少带宽占用,另一方面可对联机进来观看的人员权限进行管理。

  结语

  透过可用于低照全彩环境、采用Sony Starvis感光组件的网络摄像机,加上优越的软件技术,便能让同一台摄像机提供多组串流影像,让低带宽、低分辨率影像用于网外及同时间录像最高分辨率与网内存储装置,达到最大的适应性与成本控制;使原本低带宽下的单张抓拍,升级到实时串流(RTSP streaming)。台湾厂商在安全监控的市场,除了做出广度,更重要的是做出深度,低带宽传输实时影像技术为车载通讯、轨道列车通讯、船舶通讯等打造出适合方案,为业主提供最有效的安全监控设置。


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