平安城市低码流高清监控解决方案探讨

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1、平安城市进入了一轮新的建设高峰，尤其是在一些一线城市，平安城市覆盖面越来越广，不仅仅是传统的视频监控和报警管理等治安管理系统，还将交通电子警察、应急系统、停车管理等城市管理纳入，提升了数字城市、智慧城市的高度。    由于视频监控属于带宽密集型应用，在如火如荼的建设大潮背后，是大批的IT系统进入，这包括城域网建设、视频存储系统建设、视频流转发服务器建设等等，同时，这些系统的建设又带来了庞大、繁杂的系统维护问题。从2010年的世博会首次大范围建设高清监控系统，到2011年的重庆大规模高清监控系统投入使用，给视频

2、监控系统带来越来越大的压力。这些压力主要体现在：    ·实时高清图像清晰度和网络带宽之间的矛盾；    ·高清录像回放清晰度和录像存储容量之间的矛盾；    ·高清录像回放用户数量和录像存储系统吞吐能力之间的矛盾。    这一系列的矛盾直接对系统建设成本和复杂性提出了更高的要求，无论是政府直接建设还是电信运营商或视频监控厂商BT模式，在当前国际金融危机和国内通胀压力形势下，要从财政中拨出巨款投入城市治安管理建设，对于尚处于发展中阶段的各级政府，不亚于一个沉重的经济负担。    笔者有过多年的通信、图像处理的

3、工作经验，本文中提出了个人技术见解，希望能够借此推动高清监控系统推进和完善。    方案一：借助于最新视频编码技术    当前平安城市中的高清监控采用编码、传输、解码、存储等一系列数据流程，为了节省投资，很多采用了分布式存储，也就是说将前端的高清视频数据通过NVR、H-DVR、NAS和IP-SAN等存储设备在分控中心进行集中存储，分布式存储的优势在于将数据集中于各分中心，在较大规模的系统中，管理便利，可靠性好。集中存储是将前端的高清视频数据通过NAS、IP-SAN等集中在存储中心，安全性好，但是投入成本与规模

4、相关。    当前的高清编码主要采用H.264编码，一路1080p的码流一般为8Mb/s，存储一天需要的硬盘容量为8*3600*24/8/1024=84.4GB，一个月就是84.4*30/1024=2.5TB。如果部署40个1080p的监控点，一个月的录像文件达到100TB！目前48盘位的磁盘阵列，全部接2T的硬盘，做完RAID5后，可用空间也不够。所以，高清监控势必会增加存储设备上的成本投入。    所以，无论是分布式存储还是集中式存储，都不可避免需要建设庞大的录像存储系统。    IPTV视频点播实现低码

5、流高质量    但是，当前电信IPTV视频点播应用已经做到了2Mbps@720P，4Mbps@1080P，甚至有些私有编码算法已经能够做到512Kbps@720P，1Mbps@1080P的超低码流级别，这甚至要比2013年才能真正发布的h.265编码算法(2Mbps@1080P)还要低。而且这些视频点播是全动感(fullmotion)的电影视频，画面复杂度要远远高于监控画面(监控一般为30%动感画面)，那么，是否两者之间有可借鉴之处呢？    诚然，超低码流的电信IPTV应用的视频点播数据一般是经过多次压缩(

6、multipass)后，从而获得的低码流、高画质的小体积视频文件，这些工作都是离线、非实时完成的。    而实时转码一般是指将电视台的高清节目实时转码为私有格式，以便获得高质量、低码流，通过现有ADSL等网络传递到用户家中。在以上表格中，全高清1080P实时转码后的码流仅为2.2Mbps，这个码流对于我们监控行业动辄4Mbps的码流来讲，也是非常低的。考虑到监控行业的30%动态画面，笔者相信1Mbps的实时转码码流应该是能够做得到的。当然，对于交通卡口等全动感画面，2.2Mbps的码流也是相当不错的成绩了。 

7、   当然，以上电信级的视频压缩算法可能根本无法跑在当前的TI压缩处理芯片上，要么是跑在专门设计的ASIC压缩芯片上，要么是直接运行在PC服务器上，来实现低码流编码。    基于电信设计思路，增设视频转码层    基于以上技术发展，笔者建议采用电信系统的设计思路，对于当前的平安城市系统进行分层设计。    传统的平安城市视频监控一般是编码、传输到分控中心进行实时码流浏览和录像存储。从系统层次上划分，可分为视频接入层、视频录像层、视频实时显示层、视频转发层。    笔者提出的新设计是，相对于传统的4层规划，建议

8、增加一个独立的视频转码层。视频转码层的工作是将视频接入层的视频进行解码，然后进行二次编码，在保持画面质量的同时，获得更小的码流，以便于节省存储空间。    按照传统的设计，视频编码层一般输出2个h.264码流，第一个h.264码流为高码流(6～8Mbps)，一般用于实时显示；第2个h.264码流一般为中等码流(3~5Mbps)，用于录像，主要是为了降低存储空间。    在新设计中，视频编码层直接输出