第十章多媒体 应用 系统

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1、范铁生 岳承君 王 军 王丹华 编著 电子工业出版社,高等院校计算机规划教材,多媒体技术基础与应用,第10章 多媒体应用系统,第十章 多媒体应用系统,学习要点 了解视频监控系统的主要技术 了解VOD的主要技术 了解网络电视的主要技术 了解移动电视的主要技术 掌握智能监控系统的设计方法,10.1 视频监控系统 10.1.1 视频监控技术发展过程 10.1.2 智能网络视频监控的硬件 10.1.3 智能网络视频监控的软件 10.2 VOD系统 10.2.1 TVOD系统 10.2.2 NVOD系统 10.2.3 VOD系统的要求条件 10.2.4 VOD业务 10.3 网络电视 10.3.1 IP

2、TV的发展状况 10.3.2 IPTV的系统结构 10.3.3 IPTV的特点 10.4 移动数字电视 10.4.1 移动数字电视系统 10.4.2 移动数字电视的实现方式 10.4.3 CMMB标准简介 10.4.4 移动电视关键技术 10.4.5 移动电视接收设备 10.5 智能视频监控方案实例,10.1 视频监控系统,10.1.1视频监控技术发展过程 第一代视频监控系统（即模拟视频监控系统）由模拟摄像机、多画面分割器、视频矩阵、模拟监视器和磁带录像机（VCR）等构成，摄像机的图像经过同轴电缆（或其他介质）传输，并由VCR进行录像存储，由于VCR磁带的存储容量非常有限，因此VCR需要经常地

3、更换磁带以实现长期存储，自动化程度很低，另外VCR的视频检索效率十分低下。,第二代视频监控系统（即数字视频监控系统）产生于20世纪90年代，以DVR(硬盘录像机，Digital Video Recorder)为主要标志性产品，模拟的视频信号由DVR实现数字化编码压缩并进行存储。DVR对VCR实现了全面取代，在视频存储、检索、浏览等方面实现了飞跃，之后DVR在网络功能上不断强化。,10.1 视频监控系统,第三代视频监控系统（即智能网络视频监控系统IVS，Intelligent Video Surveillance），开始于本世纪初，主要由网络摄像机、视频编码器、高清摄像机、网络录像机、海量存储系

4、统及视频内容分析技术（Video Content Analysis，VCA）构成，可以实现视频网络传输、远程播放、存储、视频分发、远程控制、视频内容分析与自动报警等多种功能。,10.1 视频监控系统,10.1.2 智能网络视频监控的硬件 1、视频采集设备 视频采集设备主要有模拟摄像机、网络摄像机、高清摄像机等，主要完成视音频信号的采集、数字化。,10.1 视频监控系统,10.1 视频监控系统,图10.1 视频采集设备的结构,（1）网络摄像机 网络摄像机，也叫IP摄像机，即IP Camera，简称IPC。IPC是完全独立的设备，不依赖PC，自带处理器、操作系统及缓存，需要配置IP地址，可以独立完

5、成视频采集、编码压缩及网络传输功能。IPC是真正的即插即用设备，可以部署在局域网，也可以部署在互联网环境中，允许用户通过浏览器在网络任何位置对摄像机的视频进行显示及控制，这种相对独立的工作模式使得IPC既适合大规模视频监控系统应用，也可以独立分散地应用在如商店/学校/家庭等分布式、需要远程视频监控的环境中。,10.1 视频监控系统,IPC的主要功能如下： 视频编码：采集并编码压缩视频信号。 音频功能：采集并编码压缩音频信号。 网络功能：编码压缩的视音频信号通过网络进行传输。 云台、镜头控制功能：通过网络控制云台、镜头的各种动作。 缓存功能：可以把压缩的视音频数据临时存储在本地的存储介质中。,1

6、0.1 视频监控系统,报警输入输出：能接受、处理报警输入/输出信号，即具备报警联动功能。 移动检测报警：检测场景内的移动并产生报警。 视频分析：自动对视频场景进行分析，比对预设原则并触发报警。 视觉参数调节：饱和度、对比度、色度、亮度等视觉参数的调整。 编码参数调节：帧率、分辨率、码流等编码参数可以调整。 系统集成：可以与视频管理平台集成，实现大规模系统监控。,IPC的分类：通常的分类方法是按照固定摄像机、PTZ摄像机、半球摄像机、一体球摄像机等直观外形特征进行分类。,10.1 视频监控系统,半球IPC 枪式IPC PTZ式IPC 一体球IPC 图10.2 不同类型IPC实物,高清IP摄像机

7、SMPTE（美国电影电视工程师协会）定义的两个最重要的HDTV标准如下： SMPTE 296M(HDTV 720P)定义的分辨率为1280720像素，16:9格式的高保真色彩，25/30Hz顺序扫描频率，即每秒2530帧，根据具体国家而定，还支持50/60Hz扫描频率（每秒5060帧）。,10.1 视频监控系统,10.1 视频监控系统,图10.3 高清摄像机效果图,SMPTE 274M(HDTV 1080P/I)定义的分辨率为19201080像素，16:9格式的高保真色彩，使用25/30Hz和50/60Hz的交错或顺序扫描频率。,2、视频编码器 （1）基本原理 视频编码器又叫视频服务器，简称D

8、VS（Digital Video Server），主要用来对模拟视频信号进行编码压缩，并提供网络传输功能。从外部看，DVS主要由视频输入接口、网络接口、报警输入输出接口、音频输入输出、用于串行数据传输或PTZ设备控制的串行端口、本地存储接口等构成。,10.1 视频监控系统,从内部看，DVS主要由A/D转换芯片、嵌入式处理器主控部分（芯片、Flash、SDRAM）、编码压缩模块（芯片、SDRAM）、存储器件等硬件，以及操作系统、应用软件、文件管理模块、编码压缩程序、网络协议、Web服务等软件构成。,摄像机模拟视频信号输入后，首先经模/数变换为数字信号后，通过编码压缩芯片（如ASIC或DSP）进行

9、编码压缩，然后写入DVS的本地缓存器件进行本地存储，或者经过网络接口发送到NVR进行存储与转发，进而由应用客户端进行解码显示，或由解码器解码输出到电视墙显示等。网络上用户可以直接通过客户端软件或IE浏览器方式对系统进行远程配置、浏览图像，PTZ控制等操作。,10.1 视频监控系统,图10.4 DVS的基本组成,10.1 视频监控系统,（2）DVS的架构,图10.5 DVS的编码器组成,10.1 视频监控系统,DVS的工作原理 开发的应用程序写入到Flash中去，在DVS上电或复位后，从Flash加载程序到与主控芯片连接的SDRAM中，系统开始运行。首先完成对芯片的初始化和外围硬件的配置等工作，

10、之后便开始进行图像采集，从摄像头采集到的模拟视频信号经过A/D转换为数字视频信号，编码压缩芯片将接收到的数字视音频信号进行编码压缩，将数据存储到缓冲存储器件中，或通过网络接口发送到网络上。,10.1 视频监控系统,当DVS接收到远程网络客户端用户的实时视频浏览请求时，直接将视频数据打包并以流媒体形式通过网络接口芯片传输给网络上的请求者；DVS的主控模块同时接受客户端发来的控制命令，并发送给相应的服务程序，服务程序通过串口将命令发送给PTZ（解码器）从而实现控制操作。,10.1 视频监控系统,3、网络录像机（NVR） NVR，全称Network Video Recorder，即网络视频录像机，是

11、网络视频监控系统的存储转发部分，NVR与视频编码器或网络摄像机协同工作，完成视频的录像、存储及转发功能。 NVR的核心功能就是视频流的存储与转发，NVR的主要软件功能如图10.6 所示。DVS或IPC编码压缩的视频流经过网络传输，经由NVR进行视频的转发（到解码），或进行视频存储（本地存储、远程存储及视频归档备份）。,10.1 视频监控系统,10.1 视频监控系统,图10.6 NVR软件模块的构成,同时响应客户端请求进行视频录像的检索回放，也可以根据需要进行本地的视频输出显示。,4、解码显示设备 解码显示设备主要将网络传输过来的数字视频信号还原成模拟信号进行输出显示，主要由监视器、视频解码器和

12、控制中心组成。 视频解码有硬解码和软解码之分，硬解码通常由DSP完成，软解码通常由CPU完成，硬解码的输出通常进行电视墙模拟显示，软解码直接利用电脑工作站进行显示。,10.1 视频监控系统,10.1.3智能网络视频监控的软件 1、中央管理平台（CMS） CMS，全称Central Manage System，即中央管理系统，是网络视频监控应用中有关软件的通称，其构成形式多种多样，主要功能是资源的管理、媒体的分发、存储管理、告警服务、用户服务等功能。CMS的主要使命是利用统一的数据库、软件及服务，在分散的设备与用户之间建立一个接口服务平台，通过这个平台，完成系统中所有DVR、DVS、NVR、IP

13、C等设备的统一管理与集中控制，并可以对大量用户提供统一的接口应用及媒体分发服务。,10.1 视频监控系统,10.1 视频监控系统,图10.7 CMS的原理,CMS的主要使命如下： 良好的人机界面，简化日常操作、提高效率。 集大成者，兼容不同厂家的各种前端底层设备。 将分散的、大量的设备进行集中管理。 实现用户的统一管理与登录服务。 视频媒体的存储与转发服务。 多用户并发访问接口服务。 实现多用户、多部门、多级别的权限管理。 系统设备的运营管理、故障报警、日志管理等服务。 突发事件的应急预案，充分发挥视频监控系统功能。,10.1 视频监控系统,2、视频内容分析（VCA） 视频内容分析技术（Vid

14、eo Content Analysis，VCA）来源于计算机视觉，它能够在图像及图像描述之间建立映射关系，从而使计算机能够通过图像处理和分析来理解画面中的内容，其实质是“自动分析和抽取视频源中的关键信息”。,10.1 视频监控系统,VOD (Video On Demand，视频点播)系统是用来按用户需求将视频信息通过宽带发布的一种方式。 VOD系统是由在分布式环境中具有不同功能的一些子系统组成。这些子系统包含一个VOD管理工作站、一个或多个控制器和多个数据源。控制器是系统的核心，主要作用是为优化视频流而完成复杂的算法、处理类似VCR的用户请求等。,10.2 VOD 系统,按照业务的交互性能，V

15、OD大致可分为两种类型： 全交互型VOD或真视频点播(TVOD)根据用户的点播指令，网络向用户提供单独的信息流。 准VOD每个电影节目按照一定的时间间隔，重复发送有限个信息流(如间隔15分钟)，供给所有的点播用户使用，这种点播节目方式的用户得到相应的时间可能在015分钟之间。,10.2 VOD 系统,10.2 VOD 系统,10.2.1 TVOD系统 1、系统构成 VOD系统是由信源、信道及信宿组成的。它们分别对应于CATV系统的前端机房、传输网络和用户终端，其构成如图10.8所示。用户根据电视机屏幕上的菜单提示，利用机顶盒选择出自己所喜爱的节目，并向前端发出点播请求指令。在具有双向传输功能的

16、CATV系统中，利用频率分割方式将用户点播的请求信息通过系统的上行通道传输到前端子系统的控制系统。,10.2 VOD 系统,图10.8 VOD系统组成框图,控制系统将点播的节目和主系统的电视信号混合后，由CATV系统的下行通道传送到用户终端，经机顶盒解调后观看。,10.2 VOD 系统,2、工作方式 VOD常采用切换方式来实现。切换式VOD是通过播控开关，使用户随时点播到有线电视台能够提供的任何节目。播控开关是依据节目库容许的节目总数而设计的，节目总数是根据向用户总数的百分之几提供VOD服务而计算得来的。但能被同时传送的节目总数受到系统设计结构和高峰容量指标的限制。用户不会在同一时刻点播节目，如果在同一时刻点播的用户数多于系统高峰容许的最大值，则播控开关将锁住额外的点播指令，,10.2 VOD 系统,这用户将不能立即得到点播的节目，如同电视系统过载一样，此时它会给用户重拨的提示或声音。 3、前端VOD子系统的组成 节目录入工作站 图文编辑系