CH5视频编码器技术V1

5.1.1DVS

发展历程视频编码器又叫视频服务器，简称DVS（Digital

Video

Server），顾名思义，主要用来对模拟视频信号进行编码压缩，并提供网络传输功能。本书第四章介绍的DVR产品侧重在“录像”功能而DVS侧重在“视频编码及网络传输”，大多数DVS没有录像存储功能（部分编码器带缓冲存储器，可以进行临时性地视频存储）。随着网络基础建设的不断完善及视频编码技术的不断进步，利用视频编码器为主体硬件的网络化视频监控系统得到越来越多的实际应用。DVS适合应用在监控点比较分散的应用环境中，目前DVS在铁路、机场、地铁、教育、电力、某省市等行业中得到越来越多的应用。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.1.2DVR

VS

DVS图

5.1

DVSvsDVR架构示意图智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.1.2

DVR

VS

DVS

（2）序号条目功能DVR编码+存储弱DVS编码12345开放性稳定性成本强一般强具体情况具体情况其他智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.1.3DVS

工作原理从外部看，DVS主要由视频输入接口、网络接口、报警输入输出接口、音频输入输出、用于串行数据传输或PTZ设备控制的串行端口、本地存储接口等构成。从看，DVS主要由A/D转换芯片、嵌入式处理器主控部分（芯片、FLASH、SDRAM）、编码压缩模块（芯片、SDRAM）、存储器件等硬件，以及操作系统、应用软件、文件管理模块、编码压缩程序、网络协议、Web服务等软件构成。摄像机模拟视频信号输入后，首先经模/数变换为数字信号后，通过编码压缩芯片（如ASIC或DSP）进行编码压缩，然后写入DVS的本地缓存器件进行本地存储，或者经过网络接口发送到NVR进行存储与转发，进而由应用客户端进行解码显示、或由解码器解码输出到电视墙显示等。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.1.3DVS

工作原理（2）DVS具有多种不同的架构方式，如编码芯片DSP+CPU方式、编码芯片ASIC+CPU方式、双DSP方式及SOC芯片方式等，但是核心是视频编码芯片及主控制芯片。图5.3是编码芯片（DSP）+CPU架构的DVS硬件构成示意图。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.2.1DVS

硬件构成DVS的硬件主要包括：主控模块部分、模/数转换部分、编码压缩部分、网络接口部分、串行接口等多个部分。DVS系统硬件构成如图5.3所示。

主控模块部分

编码压缩部分

模数转换部分

网络接口部分

串行接口部分智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.2.2DVS软件构成DVS的软件功能主要包括：视频的编码压缩、与客户端的连接、发送视频流给客户端、接收客户端发送来的配置及控制命令、接收前端传感器的信号状态改变并更新服务器、对登录连接的用户进行认证、提供Web服务等。DVS的软件一般包括如下几个部分：操作系统、Web服务、CGI应用、编码压缩程序、网络传输协议、视频存储管理等。目前多数DVS的软件系统采用嵌入式Linux

作为操作系统平台，在Linux

系统中，软件采用分层的体系结构，软件系统构建在硬件系统之上，硬件系统在固件(Firmware)的支持下工作，系统的应用程序工作在用户模式，而设备驱动程序则工作在内核模式。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.2.2DVS软件构成图

5.4

DVS软件构成示意图智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.3.1

矩阵+DVS混合架构图

5.7

“矩阵+编码器”构成混合系统结构示意图智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.3.2DVS+NVR架构图

5.8

“编码器+NVR”构成全数字系统结构示意图智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.3.2DVS+NVR架构“编码器+NVR”的架构是全数字网络视频监控系统构成模式，一般新建项目均采用此架构。此种架构下，视频编码器分布在前端各个监控点，然后连接摄像机视频输出及其他辅助输入输出信号，实现视频的编码压缩及网络传输。在系统的节点及控制中心，设置网络录像机设备（NVR）或流媒体设备，实现视频数据的存储及分发。在系统控制中心，设置一定数量的工作站、解码器及监视器实现视频的显示监控。此架构下，所有的设备如编码器、NVR、存储设备及解码显示设备不受物理条件限制，唯一需要考虑的是“用户的具体部署位置及应用需求”，并基于需求预先设计好的网络带宽进行资源分配。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.4.2DVS冗余技术图

5.10

DVS的“N+1”工作原理示意图智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.4.2DVS冗余技术（续）通常，冗余编码器技术采用“N+1”的方式，所有N+1个编码器隶属于一个NVR。平时状态下N个编码器处于正常编码工作状态而一个冗余备份的编码器处于待命状态，所有N+1个编码器利用排线进行级联（视频信号灾难通道）。在NVR平台上安装编码器状态监测程序，对所有N个编码器进行状态巡检，一旦确定某台编码器异常，则启动冗余编码器来接替失效编码器继续编码压缩传输，冗余编码器此阶段编码压缩的视频流对系统来说是透明的，就是说冗余编码器在此期间所做的编码压缩工作都记在失效编码器的“账”上，这样保证以后数据检索的一致性。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.4.3DVS多码流技术图

5.11

DVS双码流工作原理示意图智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.4.5DVS音频技术图

5.13

编码器音频工作原理示意图智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.4.5DVS音频技术

可以浏览现场实时音频（LiveAudio），即监听功能

可以对音频的输入输出进行同步录音（Recording），录音方式可以手动或自动

音频与视频自动同步录制及同步回放功能（PlayBack）

可以通过工作站的麦克风对远程现场进行广播(Public

Address)

应用工作站具有优先级广播功能设定

音频输入应该具有“回声和背景噪声消除”功能智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.4.6DVS组播技术图

5.14

视频组播工作原理示意图智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.5.1DVS主要参数通常，用户在选择DVS时，首先需要参考的就是DVS厂商提供的DVS参数规格（Specifications）。一般，DVS厂商会提供非常全面的参数资料，其中包括视频输入输出类型及数量、芯片类型、音频接口、报警接口、存储接口、网络接口、PoE功能等硬性指标，还有如操作系统、压缩算法、帧率、分辨率、码流、网络协议、Web功能、智能功能等软性参数。通过这些参数基本可以了解DVS的功能、档次。但是，还有一类参数如二次开发支持、本地存储空间、图像延时、网络适应性、并发访问支持数可能不会直接显示在参数列表当中，但是这类参数对系统应用可能也非常重要，因此，需要进一步了解。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.5.2DVS主要架构DVS是网络视频监控系统中最关键的硬件设备，系统的模拟/数字转换、编码压缩、网络传输等功能都是由编码器实现的，目前DVS主要采用DSP、SoC、ASIC等硬件芯片，而操作系统多数为Linux嵌入式实时操作系统。采用DSP芯片的优势在于：运算性能强；可升级性好，与PC类似，通用DSP芯片的具体功能可通过编程来实现，能快速、方便地进行软件升级及新功能添加，以适应技术某省市场需求。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.5.5

各类接口资源编码器的视频输入接口是其关键指标，目前主流编码器为1路、2路、4路、8路视频输入，可以根据需要进行选择。部分厂家采用灵活组合的方式，如采用4CIF实时码流则单机支持1路视频，采用CIF实时码流则单机支持两路视频接入，开启视频分析模式时单机支持1路CIF实时视频等。这种设计方式可以给用户带来良好的灵活性并体现出编码器厂家的良好的产品开发思路。音频输入也是一个重要指标，目前很多项目应用中需要双向语音对讲功能，另外TTL报警输入/输出、PTZ接口、继电器输出接口等都是必需的基本配置。图5.17是DVS连接报警输入、触发报警输出示意图。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.6DVS的集成整合本书第四章介绍过的DVR设备，其在大型联网系统中经常有二次开发及整合的需求，即DVR需要与后端的监控平台（CMS）进行集成整合，目前整合的方式多数采用DVR提供的开放接口及辅助工具（如SDK开发包、DEMO软件等），这样的集成方式不难，但是，通常是一些简单功能的实现，集成的深度不够，可能导致部分特色功能缺失。相比DVR，DVS本身的理念就是开放性的产品，DVS采用标准化的硬件和接口，专注在视频编码压缩与传输，配合通用的网络传输，基于NVR服务器或媒体服务器，实现完整的网络视频监控解决方案。在产品的集成上，DVS的需求更高，通常采用底层通讯协议，实现深度集成，或者类似DVR采用API方式，完成DVS到第三方NVR或媒体平台的集成。智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.7.1DVS工作流程DVS上电后的启工作流程如图5.19所示。

编码器启动，刷新服务器列表

中央服务器自动巡检下层设备状态（Keep

Live）

用户请求登陆到中央服务器

中央服务器验证用户权限，返回设备列表

用户请求资源，如实时视频调用，回放等

NVR响应用户请求，如转发实时视频流给客户

如果控制PTZ，NVR发送控制命令到编码器智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件5.7.4DVS配置流程

登陆到DVS配置程序

连接DVS的电源及网络

对DVS进行IP设置

升级DVS的Firmware

添加DVS到系统资源树

进行通道名称设置

进行码流、帧率、分辨率设置

设置PTZ具体参数

设置DVS的音频输入输出参数智能高清视频监控原理精解与最佳实践课件本章小结本章介绍了DVS的技术原理、软硬件构成、主要功能，并介绍了DVS的特色功能、应用架构、集成整合。DVS在网络视频监控系统中扮演着重要的角色。伴随着网络摄像