浅谈网络摄像机与编码器的发展趋势

　　对编码算法的误区认识：那就是仅关心是否采用了H.264，认为如果两个厂家的MPEG编码模块都实现了H.264，那么它们就会一样好。事实是，H.264标准包含一个很大的算法集合，其中包含了20多年来对视频编码的所有研究成果，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4都是它的子集。因此，要实现所有的算法计算量很大，目前还没有一个芯片能实现所有算法。而设计H.264编码芯片的过程实际上是要根据芯片的运算能力，在H.264算法集合中选择算法子集的一个过程。哪家芯片选择的算法子集好，其压缩出来的图像质量就越好。可惜，这对于芯片设计公司来说是技术秘密，客户不能获得这个信息。

　　那么怎样判别一个H.264芯片的好坏呢？我们可以使用图象领域里面的主观评价法来判别编码芯片和编码算法的好坏，如通过调低码率（比如几十kbps或一两百Kbps），调整图像的运动量，察看图像有没有丢帧、有没有马赛克等现象，根据这些现象的程度来判断芯片的好坏。目前，我国安防公司的网络摄像机基本上都采用的是真正的H.264芯片，不仅保证了视频压缩质量，也极大地减小了传输码流。

　　3、音频编码模块

　　我们相信大多数人的直觉是音频编码是很简单的。实际的事实是，如果客户想要网络摄像机通过低带宽的网络（如CDMA、甚至未来的3G、IP公网）传送音频时，音频编码会变得比较关键。其根本的原因是当网络带宽较低时，数据在IP网络传输时会丢包。对于视频来讲，因为视频的前后帧之间的关联度很大（前后帧基本是相同的），数据是可以丢帧的，丢掉一些帧后，并没有丢失太多有用的信息。但是，对于声音来讲就不行，前后部分的音频帧却没有任何预测关联特性的，如果一段声音丢弃了，这段声音就彻底没有了。

　　目前的网络摄像机大多数采用G711或G726音频压缩算法，它们的码率为64Kbps和28Kbps。大家想象一下，低带宽网络通常在100bps以下，这点带宽传输音频数据都很勉强。一个较好的算法是G723.1，其带宽仅为6.3Kbps。目前我国一些公司的网络摄像机音频采用的就是G723.1的压缩算法，极大的减小了网络带宽。

　　4、音视频流传输软件模块

　　大家知道，IP网的带宽是共享的，网络线路带宽有限、路由器的吞吐率也有限，因此当负载较大时，数据的传输会发生丢包现象。音视频流在网络上如果采用可靠的TCP进行传输，TCP发现丢包后会进行重发，这样进一步会加重网络的负载压力，负载压力加大后，丢包频率就会更频繁，进而又使重发量加大，形成恶性循环后，严重到甚至会使网络崩溃。

　　因此，音视频流在IP网络上要采用不可靠的UDP进行传输，而UDP是一个不可靠的传输协议，这意味着音视频流会被网络丢包。

　　如果音视频流丢包严重，远程观看视频时，就会看到图像停顿、马赛克等现象。音视频传输软件模块的设计目标就是尽量减少丢包。其主要实现的的技术就是动态预测网络带宽，自适应地根据网络带宽控制MPEG编码模块的参数，决定如何来发送音视频包，以使丢包量减到最小。

　　这就对网络摄像机厂家的软件开发能力、算法研究能力带来了很大的挑战和考验。网络摄像机最终的图像质量如何，特别是较低带宽的网络下传输时图像质量如何，实际上要取决于厂家的软件研发的实力。

　　四、结语

　　随着行业应用的深入，科技水平的发展，监控系统也逐渐由模拟转入了数字阶段，未来网络摄像机的应用也会越来越多，让我们把握机会，迎接安防领域纯数字阶段的到来。 （宋惠）