IP视频流处理系统技术方案.docx
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IP视频流处理系统技术方案
视频流处理系统技术方案IP
年月日20101021
一、项目需求....................................................................................................................................3
二、系统主要技术及功能介绍........................................................................................................3
2.1、视频流压缩编码技术:
.....................................................................................................3
2.2、服务器处理技术:
.............................................................................................................4
2.3、网络传输协议:
.................................................................................................................5
2.4、对端流媒体播放技术(解码)...........................................................................................5
三、系统组成....................................................................................................................................6
3.1编码硬件(服务器)介绍;..................................................................................................6
3.1.1编码硬件(服务器)构架.........................................................................................6
3.1.2编码硬件(服务器)组成.........................................................................................6
3.1.3编码硬件(服务器)编码技术介绍及转换格式说明.............................................7
3.1.4编码硬件(服务器)编码流程介绍及GPU并行处理技术介绍...........................7
3.1.5编码硬件(服务器)编码指标说明(压缩比、分辨率、带宽、信号类型、流媒体
格式、码流、帧数等指标)...............................................................................................8
3.1.6编码硬件(服务器)处理性能.................................................................................9
3.1.7编码硬件(服务器)扩展能力...............................................................................10
3.2解码器介绍;.....................................................................................................................10
3.2.1解码器介绍...........................................................................................................10
3.2.2解码技术介绍.......................................................................................................10
3.2.3解码后最终显示性能...........................................................................................11
3.2.4解码器与编码器协同工作原理...........................................................................11
3.2.5窗口显示性能.......................................................................................................12
四、IP视频流处理系统技术点实现方式.....................................................................................12
五、IP视频流处理系统优势所在及对比.....................................................................................12
六、系统图......................................................................................................................................14
七、新版本介绍..............................................................................................................................15
7.1、版本介绍.........................................................................................................................15
7.2、BlendOneV2窗口管理介绍:
.........................................................................................17
81..................................................................................................................................八、系统测试.
一、项目需求
支持多路流媒体信号源并行输入;?
IP
可以将外部视频信号转换为流媒体以窗口的形式?
IP
在大屏幕上显示;
所有操作均兼容集中控制主机、操作电脑等控制设备;?
完美实现多窗口显示,并且可以进行窗口放大、缩小、?
漫游、叠加、拉伸等功能;
支持显示模式预存、调用、修改等功能;?
绍术及功能介二、系统主要技
、视频流压缩编码技术:
2.1
视频流压缩编码技术。
由于存在视频信息数据量大而网
络带宽有限的矛盾,压缩技术一直是网络视频通信的关键技
术。
网络流媒体技术面临着网络带宽的波动和多种应用的挑
战,高压缩率的分级编码技术是很好的解决途径。
它能提供
根据带宽而自适应变化的视频码流,以满足不同质量的服务。
功能:
此技术主要用于编码器进行视频流的转码工作,将具
有分辨率和行场频率的、、信号转换为可以通DVIVGARGB
过网络进行传输的流媒体格式;
编码体系结构图:
、服务器处理技术:
2.2
服务器处理技术。
编码服务器是流媒体系统的核心设备,
它通过对视频流的发送和控制,保证了通信的服务质量。
为
了解决时延和带宽的限制,服务器必须根据实际的可用带宽
把压缩的数据打包成合适的码并响应网络的反馈控制信息;
同时为了实现客户与服务器的交互功能(),服务器还要VOD
有对用户发来的服务请求()进行有效处理的功能。
典型VCR
流媒体服务器技术包括数据放置策略、磁盘调度算法、内存
缓冲区管理算法等
功能:
编码服务器不但负责各类信号的转换工作,并且负责
转换后的流媒体网络推送工作,并且根据不同的情况提供不
同的策略、算法及缓冲;
、网络传输协议:
2.3
网络传输协议。
由于我们的设备应用于局域网,并且要
求有的带宽流量,但是由于流媒体的传输应避免网1000M
络丢包情况,因此我们选择比较适合实时视频传输的协议主
要有:
网络层的协议,传输层的用户数据报协议、实(UDP)IP
时传输协议()、会话层的(实时流协议)。
在传输层RTSPRTP
的下层,为了减小时延,视频数据传输使用尽力转发的
。
是在的上层为数据传输提供丢包检测和同RTPUDPUDP
步的实时传输协议,是配合的控制协议;RTCPRTP
功能:
此技术对应的功能主要负责流媒体在网络上广播推送
服务,通过相应的协议及我们针对网络广播的软体限制,避
免丢包,延迟的现象出现;
、对端流媒体播放技术(解码)2.4
接收端的流播放技术。
由于流媒体采用的是等非IP\UDP
可靠传输协议,数据可能不会按原来的顺序到达接收端而且
可能存在丢包,所以在解码前开辟一个缓冲区进行重排和错
误掩盖。
为了实现实时连续播放并且拒绝丢包情况,我们开
辟一个适当大小的播放缓冲区,以避免网络带宽的波动带来
的缓冲区下溢;而我们采用的编码技术是标准,因此MPEG-4
在解码方面同时采用的解码标准;通过我们自主研MPEG-4
设端接受终实现对算法,最码的解应体,配合相软的播放发.
备的连续播放;
三、系统组成
编码硬件(服务器)介绍;3.1
编码硬件(服务器)构架3.1.1
编码服务器的构架为服务器软硬结合方式的构架,通
过我们自主研发的集成了编码、网络、并行处理的机制的
软体,结合定制的高性能图形卡共同实现实时各类信号的
并行转码及网络并行推送功能;
数编传输器集采码据
控制
编码硬件(服务器)组成3.1.2
()采集模块,进行信号采集,为编码模块提供数1RGB/DVI
据
()编码模块,以标准对图像数据进行压缩编码MPEG42
()控制模块,对外提供控制接口,对采集模块和编解码模块3
进行参数设置
()传输模块,接受通讯连接,对外传输压缩数据4
编码硬件(服务器)编码技术介绍及转换格式说明3.1.3
采集信号保存为信号后传送给编码器,编码器按YUV
照标准对采集信号进行编码。
编码格式为格4:
2:
0MPEG4
式,帧格式采用帧,帧和帧。
IBP
编码硬件(服务器)编码流程介绍及并行处理技3.1.4GPU
术介绍
()编码流程介绍1
编码器采用的是变换和预测的混合编码法。
编码原理
由图一所示,输入的帧或场以宏块为单位被编码器处理。
Fn
首先,按帧内或帧间预测编码的方法进行处理。
如果采用帧
内预测编码,其预测值(图中用表示)是由当前片中PPRED
前面已编码的参考图像经运动补偿()后得出,其中参考MC
图像用表示。
为了提高预测精度,从而提高压缩比,-1F'n
实际的参考图像可在过去或未来(指显示次序上)已编码解
码重建和滤波的帧中进行选择。
预测值和当前块相PRED
减后,产生一个残差块,经块变换、量化后产生一组量化Dn
后的变换系数,再经熵编码,与解码所需的一些边信息(如X
预测模式量化参数、运动矢量等)一起组成一个压缩后的码
预一步进了提供络。
如上所述,为到网传输流该码流,在将.
测用的参考图像,编码器必须有重建图像的功能。
因此必须
使残差图像经反量化、反变换后得到的与预测值相加,PDn'
得到(未经滤波的帧)。
为了去除编码解码环路中产生的uFn'
噪声,提高参考帧的图像质量,从而提高压缩图像性能,编
码器还设置了一个环路滤波器,滤波后的输出即重建图Fn'
像可用作参考图像。
图一编码器流程框图
()编码并行处理2
在各宏块进行变化和量化的过程中,存在大量的计算,因
此利用计算机强大的数据处理功能,将各个宏块数据进行并
行处理,从而提高编码速度。
编码硬件(服务器)编码指标说明(压缩比、分辨率、带3.1.5
宽、信号类型、流媒体格式、码流、帧数等指标)
()编码器输入信号:
信号流RGB1
()编码格式:
格式2MPEG44:
2:
0
()编码帧结构:
支持三种类型I/IPP/IBBP3
()工作方式:
可变码率编码(固定码率编码))/CBRVBR(4
()支持分辨率:
5
、、、、、1681280x9601400x10501280x10241024x7681600x900
、、、等1920x10801920x14401920x12000x1050
()编码帧率:
(~)fps30256
()压缩比:
根据图像内容因素的不同,如图像细节,运动和7
静止,编码图像质量等方面因素,压缩比和码率会不同,理
论上压缩比最大可达到。
实际中测试的压缩4000:
1MPEG4
比约为:
()码率:
(~)Mbps8150
()带宽:
200Mbps9
编码器输分辨率帧编码格帧数编码图像质平均码率带宽要压缩率
量式入信号结构求(fps)(Mbps)808.90GOP=104:
0.7Mbps21024x768:
1Mbps030QP=0RGB2404:
21Mbps1099.631440x1050:
3Mbps300QP=0
IBBP42.5Mbps:
1920x10802303Mbp:
QP=00597.1942.5Mbps663.551920x1200:
230:
QP=03Mbp0
编码硬件(服务器)处理性能3.1.6
()编码器可支持~路信号同时采集411
()最多支持路信号24
()支持最高分辨率为32048x1536
()最大码流达到440Mbps
()压缩比:
在质量最好的情况下,压缩比约为5100~800
编码硬件(服务器)扩展能力3.1.7
最大支持路数分辨率
81024x768
41400x1050
41920x1080
41920x1200
;绍器介解码3.2
绍器介解码3.2.1
接络码。
解码器从网解器采用码标准进行解解码MPEG4
码。
进行解标准对编码数据后的数据后,按照收到编码
绍介码解技术3.2.2
出的器输器得到由图二可知,解码编码:
由解码流程介绍
反量,再系数经组变换经熵数据后,解码得到量化后的一X
信出的比特流中解。
利用从该,得到残差化、反变换码头Dn'
息,解码器就产生一个预测块,它和编码器中的原始PRED
是相同的。
当该解码器产生的与残差相加Dn'PREDPRED
后,就产生,再经滤波后,最后就得到滤波后的,这Fn'uFn'
个就是最后的解码输出图像。
Fn'
图二解码框图
解码后最终显示性能3.2.3
解码帧率:
最高可达60fps
支持分辨率:
,宽度或高度必须为的倍数28192x8192~4x4
流量:
像素24bit/
解码器与编码器协同工作原理3.2.4
()编码器收到原始采集数据后进行压缩编码,服务器将编1
码后的数据传输到客户端
()客户端接收到编码数据后,解码器尽最大能力进行解码,2
以最快的速度显示
()编码器与解码器都在推模式下工作”3“
()由于本身的特点,解码器只有在收到关键帧才能4MPEG
正式启动解码,而关键帧的间隔与编码设定有关,所以开始
解码时可能出现短暂的等待,当关键帧到达才进入解码,显
示图像
窗口显示性能3.2.5
()采用独占显示技术,直接进行显卡显示操作,充1DirectX
分发挥显卡性能;
()支持多核并行处理技术,通过模式进行数据CPUDMA2
传输,发挥的带宽优势,传输速度可达,窗口16GB/sPCI-E
显示具有刷新速度快,占有资源小的特点。
四、视频流处理系统技术点实现方式IP
()编解码:
支持并行处理,支持多核,技术优化SIMD1CPU
()图像显示:
传输,采用显示技术DirectXDMA2
()图像传输:
基于的可靠传输方式TCP/IP3
五、视频流处理系统优势所在及对比IP
随着视频应用的不断深入和网络技术、图像技术的不断
成熟,视频系统正在迈入数字化、网络化、大型化时代,视频
,就视频看观程远了在为方式下,远。
传统信号数量多,距离
需要部署专用传输线路,线路的数量随着视频数量的增长而
增长,考虑到信号的线路损耗,需要根据实际条件添加中继
设备。
传统方式下的系统无法复用建设好的线路,重复建设
多,成本高。
()多网融合。
视频处理系统能够使用网络线路,无需进1IP
行线路铺设,系统建设快,成本低,具有多网融合的特点,现
有网络不但能够进行局域网通讯,还能实现视频网的搭建。
()利于扩容。
视频通过压缩,使用网络接入,在保证质量的2
同时,降低带宽占用,大大提高并行传输视频的数量。
当网
络线路的带宽能够满足同时观看视频数量的需要时,添加视
频点只需添加一台采集设备即可,扩容简单、迅速。
()节约成本。
视频处理系统充分利用现有资源,扩容便3IP
捷,使得整个系统建设成本大大降低,建设时间快,同时以
设节约成本。
未来的建为能力,也级良的升优其.
六、系统图
VGA/DVI输入
局域网融合服务器远程采集服务器
控制端
七、新版本介绍
、版本介绍7.1
由于流媒体技术得研发成功,因此在设备应用中我IP
们对对端解码器也做了软体的升级,由第一代融合解码器升
级为第二代融合处理器()V2BLENDONE
其中包括:
BlendOneV2
服务器端BlendOneV2?
SEVER
控制客户端:
BlendOneV2?
Manage
上一代融合解码器并不具备流媒体的解码、采集功IP
能并且针对流媒体的窗口管理机制也没有被集成;而为了Ip
配合对端编码器的应用,我们在第二代融合解码服务器中不
但集成了最新的流媒体的解码、采集技术,并且也集成了IP
针对流媒体的窗口管理机制;IP
界面对比:
第一代界面
第二代界面
从最新的界面中可以看出,在第二代融合解码服务器中
内置了流媒体的解码及采集功能,并且也具备其窗口管IP
理机制;
、窗口管理介绍:
7.2BlendOneV2
- 配套讲稿:
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