高清監(jiān)控模板方案

對于視頻監(jiān)控而言，圖像清晰度無疑是最關(guān)鍵的特性。圖像越清晰，細節(jié)越明顯，觀看體驗越好，智能等應用業(yè)務的準確度也越高。所以圖像清晰度是視頻監(jiān)控永恒的追求。然而作為高清的視頻，動輒幾g到幾十g的文件大小，這么大的視頻文件，而且有如潮水般的涌現(xiàn)，不僅對存儲容量，對讀寫性能、可靠性等都提出了更高要求。因此，選擇什么樣的存儲系統(tǒng)和方案，往往成為影響視頻讀寫速度的關(guān)鍵。

高清、網(wǎng)絡化視頻的存儲要求

1、在了解高清存儲系統(tǒng)之前，必須知道什么是高清?

在高清視頻標準中，視頻從最低標準到較高標準依次為720線非交錯式，即720p逐行掃描;1080線交錯式，即1080i隔行掃描;1080線非交錯式，即1080p逐行掃描，屏幕縱橫比為16：9，如果是視音頻同步的hdtv，標準輸出為杜比5.1聲道數(shù)字格式。

高清視頻有常見的三種分辨率，分別是：720p(1280×720p)逐行，美國的部分高清電視臺主要采用這種格式;1080i(1920×1080i)隔行;1080p(1920×1080p)逐行。網(wǎng)絡視頻高清資源以720p和1080i最為常見，其中作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清部分，已產(chǎn)品化的設備標準普遍采用720p和1080p的拍攝標準。

2、存儲要求之大容量，即高清的文件到底有多大?

高清視頻在經(jīng)過不同的編碼處理以后，依據(jù)碼率不同，而有不同的要求。一般碼率在6-20mb之間，壓縮效率、壓縮方式不同，所獲得的最終文件大小約為：3-10gb/小時，因此便產(chǎn)生了對于存儲大容量的要求。當然一般意義上的視頻，壓縮模式不同，占用的存儲空間非常小，這里主要討論一下高清視頻的存儲容量。

高清視頻的一種應用是提供這些高清網(wǎng)絡視頻資源下載的高清網(wǎng)站，規(guī)模比較小的站點片庫中也會有成百上千部電影，這一類的網(wǎng)站在互聯(lián)網(wǎng)上多如牛毛，而每個站點存儲系統(tǒng)的凈容量要求至少在幾十t，加上某些站點要建立多個文件映射和下載種子以提高綜合流量，容量就不僅僅是幾十個t了。

另一種應用是高清視頻監(jiān)控，雖然出于經(jīng)濟性考慮，此種應用中高清監(jiān)控視頻壓縮率會比較高。目前720p高清視頻攝像資料每小時視頻錄像可壓縮到3gb左右容量，但由于采集的是高清視頻，而一般的監(jiān)控系統(tǒng)攝像路數(shù)都是幾百乃至上千路，所以這種應用將需要更多的存儲設備和更大的存儲容量。以此為例，按一個月保存時間要求計算，可以得到這樣一個數(shù)據(jù)：

3gb/小時×24小時×30天×1路=2.16t

每存儲一路視頻需要2t以上的凈容量，那么計算一個擁有500路高清視頻攝像，需要保存30天的監(jiān)控系統(tǒng)所需的最少存儲容量是1pb。

3、存儲要求之高性能

眾所周知，除了bt分布式下載結(jié)構(gòu)的網(wǎng)站，支持高清視頻的效果大多是以服務端大數(shù)據(jù)流量為代價的。以每路數(shù)據(jù)流為20mb的高清視頻為例，在千兆單點服務模式，最多可以容納50路高清視頻同時播放。

當然這個是理論值，實際上還要考慮網(wǎng)絡在處理數(shù)據(jù)撞包等任務時，消耗網(wǎng)絡帶寬資源之類的因素。因此，在高清視頻網(wǎng)站考慮服務時，首先要考慮向服務器提供高清視頻數(shù)據(jù)的存儲系統(tǒng)，擴大存儲系統(tǒng)的帶寬，速度才能得到有效的提升。在高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，存儲的傳輸速率要求會隨著監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模呈正比增長。 

4、存儲要求之可靠性

從高清視頻文件對用戶的重要性來講有幾個不同的層次：一般安全性用戶、中度安全性用戶、重要視頻數(shù)據(jù)用戶。

作為一般安全性用戶，主要是指一些以分布式下載的高清電影網(wǎng)站，他們對于高清數(shù)據(jù)安全性要求相對不高。偶爾存儲系統(tǒng)離線，并不會對整個體系造成太大影響，但是對于數(shù)據(jù)的完整性要求比較高。

中度安全性用戶，如一些大型高清視頻在線網(wǎng)站、交互網(wǎng)站等，要求高清視頻數(shù)據(jù)具有實時性、交互性特點的，以及關(guān)鍵性的高清視頻數(shù)據(jù)存儲，都屬于中度安全要求的用戶。他們對于高清視頻存儲安全性的要求，是實時性和可恢復性。

重要視頻數(shù)據(jù)用戶，比如高清視頻監(jiān)控圖像、媒體資訊制作內(nèi)容等都屬于重要視頻數(shù)據(jù)類型，這類用戶對高清視頻存儲安全的要求是實時性、冗余性和不間斷性。

高清網(wǎng)絡存儲解決方案匯集

媒體資訊高清網(wǎng)絡存儲解決方案

在媒資系統(tǒng)中應用的存儲系統(tǒng)，首先要解決的是文件的系統(tǒng)共享，多任務訪問，和訪問效率問題。

現(xiàn)階段在媒資的應用中，從外景拍攝的資料到攝影棚的復合視音頻，無不是高清片源，即便是原始歸檔的錄像資料，也都是以dv、dv-com等。此類的視頻資料單個復合流的數(shù)據(jù)量大，因此對于存儲系統(tǒng)整體的效率尤為重視。

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部分資料在管理系統(tǒng)、片源審核系統(tǒng)、視頻采編播系統(tǒng)、配音合成系統(tǒng)等眾多視頻系統(tǒng)之間要求共享。由于不同應用系統(tǒng)可能會是多種不同的操作系統(tǒng)的主機，因此在文件系統(tǒng)的共用特性上有極高要求。

在該媒體資訊高清網(wǎng)絡存儲解決方案中，主要采用了獨立的硬件構(gòu)架、安全的文件系統(tǒng)、ip的開放構(gòu)架、高速的聚合帶寬。

高清視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)解決方案

前端高清攝像機采集到視頻后，通過內(nèi)部的高清編碼器把高清的視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并通過視頻監(jiān)控專網(wǎng)傳送到中心，經(jīng)由視頻存儲系統(tǒng)處理，存于macrostor高清監(jiān)控存儲系統(tǒng)中。

由高清監(jiān)控客戶終端發(fā)起請求，經(jīng)過視頻存儲系統(tǒng)處理后，視頻數(shù)據(jù)通過視頻存儲系統(tǒng)發(fā)送至各個請求的客戶終端提供服務。

由于高清監(jiān)控系統(tǒng)的帶寬要求和本身視頻文件的數(shù)據(jù)量比較大，因此在macrostor高清監(jiān)控存儲系統(tǒng)中采用的接口模式為多鏈路聚合模式，這樣可以盡可能多的管理前端高清網(wǎng)絡攝像機。

在一個中大型高清監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機數(shù)量龐大，因此在擴展規(guī)模的形式上，macrostor高清監(jiān)控存儲系統(tǒng)采用積木化結(jié)構(gòu)，即可隨時增加存儲系統(tǒng)，在網(wǎng)絡帶寬能允許的情況下，最大限度發(fā)揮存儲系統(tǒng)效率。

與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控存儲相比，高清系統(tǒng)的存儲性能更強大，對于網(wǎng)絡的要求更高，每個獨立的監(jiān)控系統(tǒng)不能無限制的擴展。基于macrostor高清監(jiān)控存儲系統(tǒng)設計能夠使得系統(tǒng)規(guī)模得到有效的擴展，并且在盡可能少設備數(shù)量的前提下，提高性能。

大規(guī)模高清存儲集群解決方案

作為大規(guī)模高清存儲系統(tǒng)，可以應用在大型視頻網(wǎng)站，對性能的要求非常高。在多服務器做集群模式的條件下，要求支持最大帶寬運行，如果采用普通的存儲系統(tǒng)，那么存儲的數(shù)據(jù)交換性能就成了瓶頸。

采用高清集群存儲系統(tǒng)，主要能解決在多集群服務器模式下，同時訪問的大瞬間數(shù)據(jù)量的問題，并且在整個交互式高清網(wǎng)站的擴展需求會比較強烈，在一定周期內(nèi)會有爆炸性增長。該高清集群存儲系統(tǒng)，可以逐步擴展容量而不用改變結(jié)構(gòu)，擴容的同時可以不用停機，維護特性極強，對于網(wǎng)站逐步投資和逐步擴容的需求可以完美解決。

應用范圍廣，不僅可用于大型高清在線網(wǎng)站，還可在功能上打破互聯(lián)網(wǎng)用戶上傳容量限制，充分滿足高清視頻資源爆炸性增長的存儲需要。

高清網(wǎng)絡視頻存儲的發(fā)展趨勢

從高清誕生以來的發(fā)展歷程可以看到，作為高清的網(wǎng)絡視頻存儲，初期主要是隨著高清電影，網(wǎng)上電影資源下載的發(fā)展而應用。未來大量高清影片資源將在網(wǎng)絡上不斷涌現(xiàn)，高清存儲的容量也將飛速膨脹，從個人電腦的幾個、幾十個tb，到電影網(wǎng)站的幾百tb，這些都需要專業(yè)的存儲系統(tǒng)來支撐。進而，隨著互聯(lián)網(wǎng)性能的穩(wěn)步提升，高清交互式多媒體業(yè)務的快速發(fā)展，現(xiàn)在火爆的視頻互動網(wǎng)站，將隨著民用高清視頻拍攝設備的逐步普及，從標清，逐步“進化”到高清時代，作為此類媒體的存儲介質(zhì)，高性能、大容量存儲系統(tǒng)將大行其道，得以更廣泛的應用。

高清監(jiān)控模板方案 [篇2]

近幾年中國的鐵路建設進入了高速發(fā)展時期，為了保障鐵路的安全運營，視頻監(jiān)控得到了大量應用。同時，人們對圖像的要求也越來越高，從最開始的能看到圖像，到現(xiàn)在的要看到清晰的圖像，再到今后的能進行處理分析的高清晰圖像……等等。在數(shù)字監(jiān)控潮流下，對圖像清晰度的追求成為了視頻監(jiān)控一個重要的發(fā)展趨勢，高清攝像機及高清監(jiān)控系統(tǒng)的應用也逐漸被鐵路行業(yè)所重視。

什么是高清攝像機?什么樣的系統(tǒng)算是高清監(jiān)控系統(tǒng)呢?國際上，smpte(美國電影電視工程師協(xié)會)定義的兩個hdtv標準是smpte296m和smpte274m。smpte296m(hdtv720p)定義的主要參數(shù)有：分辨率為1280×720像素、16:9格式的高保真色彩，逐行掃描頻率25/30hz。smpte274m(hdtv1080)則要求：分辨率為1920×1080像素、16:9格式的高保真色彩、使用25/30hz和50/60hz的隔行或逐行掃描頻率。符合smpte標準的攝像機表示遵從hdtv質(zhì)量，并應提供hdtv的所有分辨率、色彩保真度和幀速率優(yōu)點。參考國際上hdtv高清電視的公認標準，針對目前國內(nèi)對高清網(wǎng)絡攝像機的需求，高清網(wǎng)絡攝像機的定義為“錄像視頻分辨率達到或超過720p(1280×720，25fps)，水平解析度達到或超過700線的網(wǎng)絡攝像機”。而其它高分辨率的攝像機可稱為百萬像素網(wǎng)絡攝像機或megaipc。從目前市場上發(fā)展趨勢上來看，hdtv的高清網(wǎng)絡攝像機能夠獲得后端高清lcd、pdp、dlp、高清監(jiān)視器等更好的支持，從而獲得比megeipc更好的顯示效果，是未來的發(fā)展趨勢。而高清監(jiān)控系統(tǒng)是指其傳輸?shù)拿恳宦穲D像都能達到高清分辨率，且視頻采集、編碼、傳輸、瀏覽、錄像、回放等全面高清，并能夠支持前端hdtv高清網(wǎng)絡攝像機的監(jiān)控系統(tǒng)。

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高清視頻監(jiān)控在鐵路行業(yè)的應用方案

在鐵路行業(yè)，高清監(jiān)控系統(tǒng)帶來的不僅是更清晰的圖像和更好的效果，也帶來了更大的系統(tǒng)性能需求、遠距離傳輸帶寬和存儲等問題。什么樣的高清系統(tǒng)才能適合鐵路行業(yè)多級調(diào)閱、遠距離傳輸、監(jiān)控規(guī)模大的行業(yè)特點呢?

如圖1所示，在整個傳統(tǒng)鐵路行業(yè)視頻監(jiān)控方案中，其中心是流媒體服務器，這種方式常見于車站監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)中。前端的編碼器或者ipc輸出的單播流通過網(wǎng)絡傳輸?shù)椒职l(fā)/存儲服務器，由分發(fā)/存儲服務器實現(xiàn)單播轉(zhuǎn)多播、按需分發(fā)、按需存儲。整個數(shù)據(jù)流如圖1所示。在全標清系統(tǒng)的情況下，該方案還能基本滿足多用戶操作的需求，但是如果此方案應用于高清系統(tǒng)，則流媒體分發(fā)方式的弊端將會凸顯出來：

1.服務器規(guī)模隨著監(jiān)控點數(shù)的增加成等比例上升，尤其是高清ipc想要得到較好的應用效果，輸出碼流一般在6m-8m，是傳統(tǒng)標清的3-4倍，分發(fā)/存儲服務器數(shù)量將會大增，并且必須增加服務器的檔次，因為服務器的性能成為了方案中的性能瓶頸。

2.系統(tǒng)存在著較多的局部故障點，當其中某臺分發(fā)/存儲服務器發(fā)生故障時，將會影響其所管理的多路視頻圖像的存儲和實時監(jiān)看，不符合交通行業(yè)對安防系統(tǒng)高可靠性的要求。雖然可以通過冗余服務器解決該問題，但是每個車站配置冗余服務器從成本角度考慮，現(xiàn)實工程中很少被實際采用。

3.前端ipc輸出單播流，造成存儲流和實時流占用同樣帶寬，如果為了得到高清系統(tǒng)帶來的良好圖像質(zhì)量，那么磁盤陣列將會面臨較大的壓力，尤其是成本將會大幅提高;若是為了減小磁盤成本的壓力，增大存儲流壓縮比，又會大大降低高清監(jiān)控圖像的清晰度。

4.大量的服務器及其設備機架不僅占據(jù)了大量設備的空間，不符合綠色環(huán)保的要求，更致命的是增加了系統(tǒng)的不可靠性，增多了故障點。當面對突發(fā)事件、出現(xiàn)多個熱點區(qū)域的時候，大規(guī)模突發(fā)的流量很容易導致整個服務器群的癱瘓。

在圖2中，則代表了目前比較先進的一種視頻監(jiān)控解決方案，它采用電信領(lǐng)域比較成熟的軟交換架構(gòu)：ngn架構(gòu)。管理服務器僅負責處理設備管理、信令分發(fā)、會話的建立，且不參與到實時的業(yè)務流之中(實時流和存儲流)。在圖2中，存儲流和實時流均是通過網(wǎng)絡直接傳輸?shù)酱疟P陣列、解碼器或監(jiān)控客戶端，如此解決了此前的服務性能和可靠性瓶頸的問題。當有多個用戶同時調(diào)閱同一路圖像實時視頻時，則通過網(wǎng)絡組播提供支持，如圖2中標號①的視頻流所示：解碼器和監(jiān)控客戶端同時調(diào)閱同一路圖像，此時因為前端ipc輸出的是組播流，則由網(wǎng)絡中的交換機提供類似碼流復制的功能，解決對前端ipc大規(guī)模同時調(diào)閱而帶來的性能和帶寬的沖擊問題。這種解決方案在高清系統(tǒng)中帶來了較多的優(yōu)點：

1.監(jiān)控點數(shù)的規(guī)模和服務器數(shù)量不存在強相關(guān)性，視頻管理服務器僅參與會話的建立過程，而不參與視頻流的分發(fā)，因此系統(tǒng)不存在系統(tǒng)瓶頸問題。單臺視頻管理服務器可以滿足幾千路的標清、高清圖像監(jiān)控。

2.由于采用了先進的軟交換ngn(業(yè)務流和控制流相分離)架構(gòu)，管理服務器發(fā)生故障不會中斷監(jiān)控實時流，存儲流也不受影響，保障了監(jiān)控數(shù)據(jù)仍然正常的記錄，從架構(gòu)上極大地保證了系統(tǒng)的高可靠性，整個系統(tǒng)無局部故障點。

3.前端ipc通過輸出雙碼流(存儲流和實時流)，兩路視頻流可以單獨設置碼流大小，能夠最大限度地發(fā)揮高清監(jiān)控帶來的高清晰效果，同時，又能顯著降低存儲的代價，保障用戶的投資。

4.當出現(xiàn)突發(fā)事件或事故、出現(xiàn)多個熱點區(qū)域的時候，大規(guī)模突發(fā)的流量通過組播技術(shù)由交換機來進行復制、分發(fā)，從而輕松解決大規(guī)模多用戶的問題，滿足了公安和企業(yè)管理方在緊急情況下對高可靠性的調(diào)度要求。

上面所示場景主要應用于車站內(nèi)監(jiān)控，它不可避免地面臨上級調(diào)度中心遠程共享調(diào)閱的問題。傳統(tǒng)的流媒體分發(fā)方案應該說能方便實現(xiàn)多級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，而如果僅采用軟交換ngn架構(gòu)，組播模式的方式在鐵路行業(yè)廣域網(wǎng)、低帶寬的情況下將遇到較大的麻煩，因此還必須對圖2進行一定的改進。 

如圖3所示，傳統(tǒng)方案由于流媒體轉(zhuǎn)發(fā)的特性，天然具備支持多級的架構(gòu)，此時車站內(nèi)的流媒體服務器除了負責分發(fā)和存儲，還負責轉(zhuǎn)發(fā)的功能，這勢必又增加了服務器的性能壓力。但是這種方案解決了對鐵路廣域網(wǎng)無法實現(xiàn)組播、帶寬有限的問題。它將本車站內(nèi)的視頻圖像轉(zhuǎn)發(fā)給上一級流媒體服務器，由上一級流媒體服務器完成分發(fā)功能，解決了多用戶同時調(diào)閱同一路圖像的問題。

而采用圖2的方式，由于鐵路多級監(jiān)控中，網(wǎng)絡往往無法開啟組播的功能，若采用前端ipc單播直接發(fā)送到上級平臺，必然會消耗有限的廣域網(wǎng)帶寬，同時也受限于ipc的分發(fā)能力。那么，如何對圖2的方式進行適當?shù)男薷模�使其能獲得高可靠性、大容量、高性能的特點，同時又能適應鐵路行業(yè)廣域網(wǎng)的共享調(diào)閱呢?

其實相應的解決辦法也很簡單，也就是借鑒傳統(tǒng)方案的經(jīng)驗，在車站一級的監(jiān)控平臺上增加一臺媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務器，便可解決上述問題，如圖4所示。但必須注意，此時在車站一級的監(jiān)控軟件平臺必需能同時支持前端視頻流單播、組播方式，且能夠根據(jù)不同的調(diào)閱需求實現(xiàn)自動單播/組播切換功能。這樣的解決方案才能適應未來高清系統(tǒng)在鐵路行業(yè)中的大規(guī)模應用，并能保證整個監(jiān)控系統(tǒng)高效可靠的運行。相信高清監(jiān)控系統(tǒng)必將在鐵路行業(yè)中得到更廣泛的應用，而如何應對高清監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)有解決方案的沖擊是值得大家共同重視的課題。

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