视频服务器的结构分析.docx
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视频服务器的结构分析
视频服务器的结构分析
（1）
作者:
来源:
时间:
2007-3-261:
06:
10
湖南邵阳电视台邓永红
摘要：
本文从视频服务器的概念、构成、数字视音频压缩格式、信号输入、存储、组网技术、控制协议以及特点等方面，对视频服务器的结构进行了详细地分析。
关键词：
视频服务器，视频服务器的数字视音频压缩格式，视频服务器的存储，视频服务器的网络。
随着视频压缩技术的不断完善和计算机技术的发展，视频服务器已广泛应用于电视播出系统，视频服务器在多频道播出系统中的全面应用，使之成为电视台播出系统中最重要的组成部分，同时，视频服务器还具备许多传统视频设备所不具备的优点，这一产品的应用可大大提高电视播出的工作效率。
其实，视频服务器还具备许多传统视频设备所不具备的优点，还可以开发出许多新颖的应用方式。
一、视频服务器的概念
视频服务器是一种对视音频数据进行压缩、存储及处理的专用计算机设备，它在广告插播、多通道循环垫播、延时播出、硬盘播出及视频节目点播等方面都有广泛的应用。
视频服务器采用M—JPEG或MPEG—2等压缩格式，在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码，以满足存储和传输的要求。
它使用SCSI接口硬盘或FC接口硬盘作为视音频数据的在线存储器。
具有多通道输入输出、多种视音频格式接口。
可配备SCSI、FC等网络接口进行组网，实现视音频数据的传输和共享。
二、视频服务器的构成
视频服务器是一种压缩、存储、处理视音频数据的专用计算机，它由视音频压缩编码器、大容量存储设备、输入/输出通道、网络接口、视音频接口、RS422串行接口、协议接口、软件接口、视音频交叉点矩阵等构成，同时，提供外锁相和视频处理功能。
视音频压缩编码器：
由于视频数字化后，数据量很大，故要利用成熟的压缩技术，将视频数据在满足技术指标要求的条件下进行高压缩比的压缩，满足存储和传输要求。
视频服务器一般采用M—JPEG或MPEG—2等压缩编码器，用户可根据实际情况选择压缩码率和压缩结构，以适合于各种不同的播出场合，达到既节省硬盘空间，增加节目存储量，又能保证播出质量的目的。
大容量存储设备：
视频服务器使用高速、宽带的SCSI接口硬盘或最先进的FC接口硬盘作为视音频素材存储介质。
同时视音频数据的硬盘扩充也比较灵活。
输入/输出通道：
视频服务器具备多通道输入/输出系统，使多路录入、播放能同时进行，实现多任务。
网络接口：
视频服务器都带有网络接口，方便组网，实现数据共享。
一般视频服务器都带有FC和以太网接口。
FC光纤网采用IP协议作为视频服务器之间快速、实时复制和移动素材的交换网络，以太网用于传送控制数据和状态检测的信息。
视音频接口：
视频服务器都带有标准视音频接口和模拟监视视频接口，方便监视各通道的视频信号。
输入/输出信号可以在模拟、分量和SDI中选择。
RS422串行接口：
视频服务器都带有多个RS422串行通讯接口，每个接口均可通过RS422通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。
协议接口：
视频服务器除提供各种控制硬件接口外，还提供协议接口。
如RS422接口除支持RS422的Profile协议外，还支持Louth、Odetics、BVW等通过RS422控制的协议。
软件接口：
视频服务器提供开放的软件接口，供用户或第三方厂商开发和构建新的应用方式。
视音频交叉点矩阵：
视频服务器内带视、音频交叉点矩阵，视、音频通道调度灵活，同时可保证技术指标不受损。
另外，视频服务器提供外锁相和视频处理功能，方便构建专业化应用的视音频系统。
三、视频服务器的数字视音频压缩格式
数字压缩技术，也就是通常所说的编码方式，是视频服务器的技术核心，也是我们选择视频服务器的首要考察对象。
目前比较流行的数字压缩编码格式有M-JPEG、DV和MPEG-2，某些非真正广播级的产品中还有在互联网中常有的小波压缩和MPEG-4压缩。
无论采用哪种压缩方式，一般都对用户提供可变的码率，也就是当编码时用户可以选择压缩质量，当然DV只能提供25Mb/s和50Mb/s两种码率。
1．M-JPEG
在视频服务器刚刚开始被采用的时候，大约在3～5年前，当时无论非编还是视频服务器，M-JPEG几乎是唯一的高质量压缩方式。
所以，早期的视频服务器产品基本都采用M-JPEG压缩。
作为一种数字压缩格式，从模拟到数字、从录像机到硬盘，M-JPEG为我们带来了崭新的数字化播出手段，它把信号变成了数据，应该来说M-JPEG压缩技术在视频服务器的出现过程中具有里程碑式的意义。
M-JPEG是基于帧内、帧独立的压缩方式，所以相对于后来出现的MPEG-2IBP长GOP压缩方式，它数据量更大、也更容易实现视频服务器内部的帧精度数据剪辑和变速播放。
正因为这样的特点，M-JPEG被广泛运用于节目制作的服务器和电视台广告节目的播出服务器。
时至今日，还有很多电视台的使用它作为广告播出，因为不管它有什么样的缺点，但它解决了录像带多次播出的磨损和信号衰减问题。
除后期制作、广告播出外，M-JPEG格式的视频服务器不能被真正大量运用于大中型电视台多频道播出，真正的原因还在于M-JPEG这种压缩方式并不是一个完全统一的压缩标准，不同厂家的编解码器和存储方式并没有统一的规定格式。
这也就是说，每个型号的视频服务器或编码板有自己的M-JPEG版本，所以在服务器之间的数据传输、非线性制作网络向服务器的数据传输都根本是不可能的。
同时，例如MPEG-2等新的压缩标准的出现，在更低的码率下能提供更高的视频质量，这也加速了这种服务器的消亡。
2．DV
由于采用DV技术的新一代数字摄像机和数字录像机（如，松下的DVCPRO和Sony的DVCAM等）的出现和大量采用，不仅为电视台记者提供了更加小巧、经济的节目拍摄、制作设备，也促使视频服务器开始采用DV压缩格式。
但因为DV本身是一种纯多媒体格式，也是帧内压缩方式，既继承了M-JPEG比MPEG-2更容易编辑的优点、也带有M-JPEG数据量大的缺点。
DV目前只支持两种码率：
25Mb/s和50Mb/s，也有某些厂家的新技术资料宣称将来会支持100Mb/s。
DVCPRO25的4:
1:
1量化、DVCAM的4:
2:
0量化，都不是我们真正追求的广播级信号质量。
而DVCPRO50的4:
2:
2量化尽管能提供更高的信号质量，但数据量也是比较大的。
以DVCPRO为例，记者可以用小巧的数字摄像机拍摄节目，很方便携带、信号质量也不错；回到电视台后用IEEE1394接口或SDTI接口传输到制作服务器或非编系统，最后同样方式再传输到播出服务器，不用回到视频基带就能完成传输和编辑。
这种所谓的“NativeDV”方式，保证了从拍摄到播出过程中好的质量，避免在制作过程中的信号质量损失，应该是一种很好的解决方案。
同时，SDTI还提供对DV数据的多倍速传输，在保证信号质量的同时，节省了大量的传输时间。
但同时，它的25Mb/s和50Mb/s两种固定码率的数据量都很大，也造成了电视台多频道播出所需要的视频服务器存储空间很大、需要很大的投资来实现。
所以，现在很多电视台都是用DV设备来拍摄和编辑节目，而最终通过SDI传输到视频服务器，用长GOP的MPEG-2IBP来播出和存储。
3．MPEG-2
在MPEG（运动图像专家组）系列压缩方式中，一般认为MPEG-1和MPEG-4的压缩质量不能做到广播级，所以没有人用它们做播出；当然，在新近出现的电视台媒体资产管理系统中，特别MPEG-4是一种非常理想的检索、浏览和粗编的工具，在互联网上也是被广泛采用的视频格式。
广播电视领域采用的MPEG格式是4:
2:
2量化的MPEG-2，它在保证了足够的色度信息的情况下做最有效的数据压缩。
MPEG-2采用可变的压缩率，最高可达50Mb/s。
其采用的帧间压缩方式，利用帧之间的冗余信息大大减少压缩数据量，达到同样的视频质量MPEG-2所需的码率只有M-JPEG的1/3甚至更少。
大家一般意义上认为MPEG-2IBP的长GOP压缩方式的8～12Mb/s已经达到广播级质量，可见其帧间压缩效率是非常高的；这对于电视台多频道的大量播出节目是非常重要的特点，也使得真正的多频道视频服务器播出方式成为可能。
除压缩效率的优点外，MPEG-2有一个不同厂家均认可的国际标准，使得不同的压缩系统能产生相同格式的数据文件；当然因为存储方式的不同，数据在存储过程中也需要适当的转换。
所以，近几年视频服务器领域采用最多的都是MPEG-2压缩方式，这也是目前服务器的主流格式。
对于MPEG-2压缩，如果采用纯I帧方式，也就类同于M-JPEG压缩了，等于是帧内的压缩。
所以我们谈论MPEG-2在播出服务器中的应用，往往都指的是IBP压缩，而且是长GOP方式。
当然，由于采用长GOP，不是每个帧的数据都能非常快速、完全地进行图像恢复，所以在编辑和搜索过程会比较困难。
目前的一些非线性网络也采用MPEG-2压缩方式，但为满足快速帧精度编辑的需要，往往都是纯I帧压缩，只有少量厂家的产品采用IBP压缩。
网络视频服务器技术简介
随着音视频编码技术的不断发展和宽带网络技术的发展，视频传输的实现变得更容易和成本更低，使得视频传输的需求日益增长。
市场上推出满足网络传输的网络视频服务器产品有非常多，本文尝试用简单的语言从网络视频服务器的概念、组成、数字音视频编码技术、网络技术以及特点等方面，对视频服务器的进行分析，以方便大家更容易了解网络视频服务器及对其进行选择。
一、网络视频服务器的概念
网络视频服务器是一种对音视频数据进行编码处理并完成网络传输的专用设备，从而实现远程监控的功能。
市场上的网络视频服务器现在存有采用M—JPEG、MPEG4、H264等多种编码技术对视频数据进行编码的产品。
二、视频服务器的构成
网络监控视频服务器是一种实现音视频数据编码、网络传输处理的专用设备，它由音视频编码器、网络接口、音视频接口、RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等构成。
音视频压缩编码器：
由于模拟视频数据量非常大，通过数模转化后，数据量也很大，故要利用成熟的编码技术，将视频数据在满足网络传输要求的技术指标下进行高压缩比的编码，以满足传输要求。
以前的网络视频服务器一般采用M—JPEG等编码器，用户无法实现更高的压缩码率，以适合于各种不同的网络环境，只能通过减低帧率实现效果一般的网络传输效果。
目前各公司都已经推出了MPEG4的网络视频服务器以更能视频网络传输的要求。
网络接口：
由于以前的模拟产品的组网都主要通过建立昂贵的独立光纤实现网络传输，网络视频服务器的以太网接口可以方便地实现IP组网，实现数据传输。
网络视频服务器主要采用TCP/IP等协议实现音视频数据、控制数据和状态检测信息等数据的网络传送。
音视频接口：
网络视频服务器带有标准模拟音视频输入接口，方便监视各通道的视频信号。
网视通采用DynamicStreamControl技术保证双向音频实时传输，视频帧率根据带宽自动调节，网络中断后自动连接技术。
RS422/RS485串行接口：
网络视频服务器带有RS422/RS485串行通讯接口，可通过通讯线外接如云台、快球等各种外设。
网络视频服务器可配合计算机中控软件实现大系统组网方案，有的厂家网络视频服务器提供开放的SDK，供用户或第三方厂商开发和构建新的应用方式。
三、网络视频服务器的数字音视频编码技术
数字编码技术，也就是通常所说的压缩方式，是视频服务器的技术核心，也是我们选择网络视频服务器的首要考察对象。
目前比较流行的数字压缩编码格式有MPEG-4和H.264，某些国外的老方案产品中还有在使用小波压缩和M-JPEG压缩。
由于本文主要是分析网络视频服务器，对编码技术的介绍将尽量简单，如大家有兴趣可以参考其他算法分析专题。
1．M-JPEG
M-JPEG作为一种数字压缩格式，从模拟到数字、从录像机到硬盘录像机，M-JPEG为我们带来了崭新的数字化播出手段，它把信号变成了数据，应该来说M-JPEG压缩技术在视频压缩的出现过程中具有里程碑式的意义。
M-JPEG是基于帧内、帧独立的压缩方式，所以相对于后来出现的MPEG-4、H.264的压缩方式，它数据量更大，传输困难，所以该编码技术的网络视频服务器已经基本上不能满足现在远程监控需求，只能算是曾经的产品。
2．MPEG-4
在MPEG（运动图像专家组）系列压缩方式中，MPEG-4技术属于是码流与画质比中较好的一种，所以很多公司都推出了该编码的产品。
采用的帧间压缩方式，利用帧之间的冗余信息大大减少压缩数据量，达到同样的视频质量MPEG-4所需的码率只有M-JPEG的1/30甚至更少。
大家一般意义上认为MPEG-4IBP的压缩方式已经满足了网络传输的要求，所以也使得网络视频服务器在普通网络环境中应用成为可能。
3．H264
联合视频工作组（JVT，JointVideoTeam）在H26L的基础上提出了H.264编码技术，它通过增加运算的复杂性降低了码流的同时提高画质。
H.264的出现为低码流网络传输的实现提供了解决方式，也使得现有带宽的情况下多路数网络视频服务器的应用成为可能。
四、网络视频服务器的网络技术
网络视频监控服务器由于具有独立完成网络传输功能，不需要另外设置计算机，故其能实现简单的IP方式组网，是传统的模拟监控所无法实现的。
每部网络视频服务器具有网段内唯一IP地址，通过网络连接方便方便对该设备（IP地址）进行控制管理，也即通过IP地址识别、管理、控制该网络视频服务器所连接的视频源，故其组网只是简单的IP网络连接，新增一个设备只需要增加一个IP地址，极大的方便了原由模拟系统的网络升级改造和其他网络需求情况。
IP组网是网络视频服务器的特性，但是由于国内IP地址资源的贫乏，目前国内的经济性宽带（ADSL、有线宽带等）都采用动态IP方式上网，这就使得网络视频服务器需要解决上网问题，网络视频服务器基本上都能采用域名方式来支持DDNS（动态IP），如果网络视频服务器不支持域名解析，则需要额外增加昂贵的网络使用成本。
由于网络视频服务器的工作可以不需要外置的计算机，故网络视频服务器能独立自动上网就很有必要，否则一台网络视频服务器配置一台计算机来实现拨号则失去了网络视频服务器的意义。
目前国内的网络视频服务器基本上都能够实现该功能，如网视通产品专门为国内宽带情况而设计的ADSL自动拨号技术则非常方便的。
网络视频服务器的组网方式有诸多优点，结合中央控制管理软件及服务器模式可以实现更多的网络应用，由于此处篇幅有关，不再详细讨论，后续我们将会提供专门的网络应用文章。
五、网络视频服务器的特点
网络视频服务器具有传统设备所不具备的诸多特点，具体表现如下：
（1）将多通道、网络传输、录像与播放等功能简单集成网络，这点对目前的H264网络型硬盘录像机而言也很容易实现，但是两种产品的基本功能不同也导致了其应用场合不同，目前对于模拟阶段及第一代的网络性能不好的设备而言，网络视频服务器可以提供较低成本的解决方案。
（2）网络视频服务器通过网络技术，可以在实现只要能上网的地方就可以浏览画面，采用配套的解码器则可以不需要计算机设备直接传输到电视墙等方式浏览，极大的节约了远程监控的成本。
（3）网络视频服务器的多协议支持，与计算机设备进行完美的结合，形成更大的系统集成网络，完成数字化进程。
网络视频服务器在目前视频领域中的应用主要是利用网络视频服务器构建远程监控系统。
基于网络视频服务器的多通道数字传播技术具有传统的基于磁带录像机的模拟输出系统无可比拟的诸多优势，网络视频服务器采用开放式软硬件平台和标准或通用接口协议，系统扩展能力较强，能够与未来全数字、网络化、系统化、多通道资源共享等体系相衔接。
是目前CCTV设备由模拟向数字过渡的最佳方案。
而从长远来看，网络视频服务器的系统集成有巨大的潜在市场和深远的发展前景，因为从深层次来看，视频网络化、系统集成不仅仅是视频传输的问题，它代表未来视频应用的网络化和信息交互的应用发展趋势，是一种从内容上更深层次上的互动，具有广阔的发展潜力，是未来3G、宽带业务的核心内容之一。
因此可以肯定，随着数字技术和网络技术的不断发展，网络视频服务器在视频领域中的应用将有更多的延伸
WEBCAM-810R网络视频服务器
看大图
看大图
WEBCAM-810R单路网络视频服务器是基于嵌入式的视频处理、控制及传输设备，其核心是运行实时操作系统的嵌入式计算机和高性能视频DSP。
它无需PC平台，直接将数字音视频数据从网络接收解码后直接输出到电视墙，同时能与编码器进行语音对讲。
内嵌GUI，支持遥控器和键盘，操作方便、简单。
详细信息：
∙每秒30帧活动视频，兼容HALF-D1,CIF格式
∙MPEG4视频压缩标准
∙MP3音频压缩标准
∙内嵌WebServer，全面支持IE监视、配置、升级
∙Internet上双向音频实时传输，视频帧率根据带宽自动调节
∙支持2级域名，轻松实现动态IP地址（ADSL拨号）·支持NTSC/PAL复合视频
∙视频码率64Kbps-8Mbps连续可调，帧率1-30（1-25）连续可调
∙支持抓拍、本地录像
∙动态检测支持（可设区域和灵敏度）
∙支持报警FTP备份
∙报警预录功能5秒-30秒
∙延迟录像30秒-2分钟
∙10/100M以太网接口支持
∙支持IO接口连接其他外设
∙支持RS485接口，支持远程云台控制
∙支持10个用户同时访问
直播北京奥运视频服务器选购分析
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作者：
佚名摘自：
IT世界网
奥运会作为全世界人民的体育盛会，每届都能吸引到地球上数以亿计观众的目光。
本次在北京举办的第29届奥运会则是让国人感到无比的自豪和兴奋，很多人都能亲历火炬接力的现场，并且更有机会亲临比赛现场观看，为健儿们呐喊加油。
如今距离北京2008奥运会开幕已经非常接近了，对于广大关注奥运会盛事的朋友来，亲临现场体验是一个非常不错的选择，不过奥运门票对于全中国乃至全球几十亿人来说，想要获取一张奥运会门票简直就是大海捞针。
那些没有买到门票的朋友们通过什么样的渠道来观看奥运会呢？
当然，最直接也是最多人采用的方法就是电视，中央电视台将会采用1080i全程高清直播，用高清电视看奥运也是一件非常不错的事情；不过对于目前众多网友朋友来说，通过网络来观看奥运会是最好的选择，那直播奥运会的网站就需要组建相应的服务器，不过这并不是普通站长能够承受的，因此该分析仅供大家参考，虽然本次主题主要针对08奥运会，但其方案同样也适合其他视频网站。
选购视频服务器有什么需要注意的呢？
哪些是视频服务器所需要的呢？
下面笔者一一为大家道来。
一、视频服务器的构成
视频服务器主要由音视频压缩编码器、大容量存储设备、输入/输出通道、网络接口、音视频接口、协议接口、软件接口、单视交叉点矩阵等构成，同时提供视频处理功能。
目前的视频服务器主要支持M-Jpeg或MPEG-2等视频压缩格式，在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码，以满足存储和传输的要求。
其音视频存储器一般使用SCSI接口硬盘或FC接口硬盘。
具有多通道输入输出、多种视音频格式接口。
同时可配备SCSI、FC等网络接口进行组网，实现音视频数据的共享传输。
二、视频服务器对硬件的要求
视频服务器对服务器硬件的要求可以说是非常高的，首先对于服务器处理器来说，需要涉及到视频解码等操作，对服务器处理器的要求较高，笔者建议根据自己的需要选择双路或四路处理器。
其次内存方面，由于众多的视频都需要用内存进行缓冲，因此服务器需要足够大的内存，笔者建议配备4-8GB的内存；最后就是服务器的存储设备，视频服务器的相关资源都是存储在硬盘上，涉及到的服务器读取就非常多，因此对硬盘的读写能力和读写速度有非常高的要求，笔者建议选购读取速度更快的SCSI或者SAS服务器硬盘，为了达到更高的读取能力和数据的保障，最好选择更多的硬盘组建RAID阵列。
另外，由于视频服务器对服务器的硬件要求很高，可能单独一台服务器根本无法满足其需要，因此还要求服务器最好具备多台级联技术。
以上两点是视频服务器最基本要求，组建视频服务器的地过程中可能还会遇到更多的问题以及其他的要求，欢迎大家来与笔者进行探讨，下面笔者为大家推荐几款比较适合组建视频服务器的产品
惠普ProLiantDL380G5（458561-AA1） 购买指导价为47000元
惠普DL380G5是一款面向中小企业的应用的服务器，同时也是服务器产品中的"多面手"，其在整体性能和稳定性方面的表现都非常不错，同时，其采用全模块化设计，提高了服务器的扩展性，非常适合用户于组建视频服务器。
惠普DL380G5为2U机架式结构设计，拥有不错的扩展能力，采用Intel5000p服务器处理芯片，标配2颗英特尔至强双核X5460处理器，核心频率为3.16GHz，四核心共享12MB二级缓存，1333MHz前端总线设计，最大支持两颗英特尔双核或四核处理器。
标配4GBDDR2ECC内存，最大支持32GB内存容量。
存储方面，标配不提供硬盘，服务器提供8个纤小型（SFF）热插拔驱动器托架，可以支持SAS和SATA两种硬盘，配备HP智能阵列P400/512MBBBWC控制器，支持RAID0/1/0+1/5/6磁盘阵列功能。
配备DVD-ROM/CD-RWCombo光盘驱动器。
集成两个带有TCP/IP卸载引擎的NC373i多功能千兆网络适配器，通过一个可选许可套件支持加速的iSCSI。
配备6个热插拔冗余风扇，可以为服务器提供强劲的散热保障，1个800W电源可以为服务器提供充足的电力保障，还支持热插拔交流冗余电源。
惠普ProLiantDL380G5（458561-AA1）
处理器类型
IntelXeonX5460，核心频率3.16GHz，二级缓存为12MB
处理器个数／最大
2／2
内存类型／最大
4GBDDR2ECC／32GB
硬盘类型／最大
标配不提供硬盘／8个SFF硬盘托架
光驱／软驱
DVD-ROM/CD-RWCombo／无
网卡
两个带有TCP/IP卸载引擎的NC373i多功能千兆网络适配器
报价
47000元
编辑点评：
该服务器在整体性能上表现非常强劲，双路至强四核处理器、4GB内存以及SAS硬盘的支持，可以很好的满足普通视频网站的需要，如果需要组建更为强劲的视频服务器，可以采用级联的方式将多个服务器融合在一起，实现更强的性能。
惠普ProLiantDL380G5（458561-AA1）
处理器类型
IntelXeonX5460，核心频率3.16GHz，二级缓存为12MB
处理器个数／最大
2／2
内存类型／最大
4GBDDR2ECC／32GB
硬盘类型／最大
标配不提供硬盘／8个SFF硬盘托架
光驱／软驱
DVD-ROM/CD-RWCombo／无
网卡
两个带有TCP/IP卸载引擎的NC373i多功能千兆网络适配器
报价
47000元
惠普ProLiantDL380G5（458561-AA1）
处理器类型
IntelXeonX5460，核心频率3.16GHz，二级缓存为12MB
处理器个数／最大
2／2
内存类型／最大
4GBDDR2ECC／32GB
硬盘类型／最大
标配不提供硬盘／8个SFF硬盘托架
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DVD-ROM/CD-RWCombo／无
网卡
两个带有TCP
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