網絡視頻服務器和解碼器

在人類文明里，陸續出現了三種電子網絡，最早出現的是電話網絡，大約在一百年前，電話的發明改變了人類溝通的方式，之后，電話網絡陸續建成，目前已是地球上最大最方便的電子網絡，而且持續在擴張中。第二種電子網絡是有限電視網，隨著電視的普及與有線電視的蓬勃發展，網絡的涵蓋率也逐年的升高，最后一種網絡就是電腦網際網絡。本來三種網絡各不相干，但自從人們透過MODEM利用電話網絡來傳送電腦資料，透過CABLE MODEM經由有線電視網絡連接網際網絡后，這三種電子網絡已互相有些交互影響了，這些演變，也悄悄的在監視系統中產生了一些沖擊。網絡視頻服務器和解碼器，即是在這個沖擊產出的產品。
一、數字化
傳統的視頻圖像是模擬的訊號，而且各國的視頻標準各有不同，例如臺灣地區是使用美規的NTSC，大陸及歐洲地區則是使用PAL系統，我們就我們較熟悉的NTSC系統而言，它每秒有60個FIELD，其中單數的FIELD與雙數的FIELD合成一個Frame，每個Frame有525條掃描線，誠如大家熟知的，網際網絡傳輸的資料均為數字式，所以，如果我們要在網際網絡上傳輸視頻圖像則必須先將圖像數字化。圖像數字化分為兩個步驟：一為取樣（Sampling）,二為量化（Quantization）。圖像的取樣是二維的，通常是每個Frame的長與寬，例如640*480，800*600等等，量化則是將已取樣的Pixel，設定適當的值，例如 0-255，0-65535等等，假設我們以640*480來取樣，以16bits來加以量化，則一秒鐘視頻圖像的資料長度為： 640*480*16bits/8bits*30frames/seconds=18432k bytes/second=18MB
一分鐘視頻圖像的資料長度為：18MB*60=1080MB
一小時視頻圖像的資料長度為：1080MB*60=64800MB
想象一下這個資料量的巨大，我們一般撥接上網的頻寬33.6kbps，大約每秒只能傳3KB的資料，如果以這樣的頻寬來傳送一分鐘的圖像資料大約需要4.2天才能完成，計算如下：1080MB*1024/3/60/24=4.2666
因此，不將數據壓縮而直接傳送，確定是不可行的，于是，圖像壓縮的技術在圖像傳輸的應用上，便更突顯其重要性。
二、數據壓縮
數據壓縮的演繹法眾多，有的著重執行速度、有的著重壓縮比，標準格式，或特殊功能等等不一而足，其中使用于圖像壓縮的演繹法可粗分為兩類，第一類是lossless image compession,是一種壓縮再解壓縮后不會產生任何誤差的演繹法。例如運用于傳真機的JBIG（Joint Bi-level Image Experts Group）就是lossless image compression,第二類則為lossy compression是一種壓縮再解壓縮后產生誤差的演繹法。如JPEG （Joint Picture Expert Group）,ITU-TH.263等等演繹法就是lossy compression,由于人類對于諸如聲音或圖像等連續訊號源之些微的誤差，無法在有限的時間內有效的察覺。于是乎運用lossy compression來做圖像壓縮不但可以獲得不錯的壓縮比，也可以兼顧不錯的品質，一般而言，利用JPEG壓縮只須利用100KB/second的頻寬就可以實時地傳送圖像，如果利用H.263壓縮更可以只利用5KB/second就可以實時傳送圖像，100KB的頻寬對于Local Area Network而言，尚可承受；而5KB的頻寬對于Internet的環境也相對的變為可行。因此，我們可以運用適當的壓縮演繹法將圖像資料先加以壓縮，再透過LAN或Internet來傳送，即可達到在網絡上傳輸圖像的目的。
三、傳輸與瀏覽
接下來是如何將從網絡上傳輸來的圖像資料接受及顯示。瀏覽器幾乎是目前連上網際網絡最常用的軟件，那么，如果能使用瀏覽器來接收由服務器傳來的實時圖像再加以顯示出來，豈不妙哉！下述三鐘方式即可實現。
1． 透過電話網絡傳輸
任何PC以撥接方式，聯機網絡視頻服務器后，以瀏覽器觀看遠方實時圖像。這種方式的聯機，網絡視頻服務器隨時待機等待PC撥入，只允許一個使用者上線。
2． 透過電腦網絡傳輸
任何PC以瀏覽器觀看在同一電腦局域網絡上的網絡視頻服務器的實時圖像。這種方式的聯機，網絡視頻服務器固定聯機在網絡上，可允許多個使用者上線。
3． 透過網際網絡傳輸
任何PC都可以連上網際網絡以瀏覽器觀看網絡上的網絡視頻服務器的實時圖像。這種方式的聯機，網絡視頻服務器以Modem,Cable Modem或ADSL聯機網際網絡，可允許多個使用者上線。
要達成上述功能，可以使用PC搭配圖像擷取卡，及適當的軟件，理論上，即可完全實現。不過，必須具備相當的多媒體電腦知識。當然在系統安裝，操作及維護上，需要花費一些工夫。
另外，也可以選擇單一功能的網絡視頻服務器。大部分的網絡視頻服務器都是嵌入式系統設計，接上電源即可使用。安裝操作都十分簡便。這類產品都具備有Ethernet及Comport可連接到各式的網絡，可外接4支攝像頭，并內建Web Server,允許使用者直接已瀏覽器觀看圖像。有些產品甚至具備控制攝像頭搖擺，放大。圖像動態偵測及報警等監控功能。另外，也有帶攝像頭鏡頭的網絡視頻服務器或稱Network Camera.
•Dynamic IP or Fixed IP
如同其他網絡服務器一般，網絡視頻服務器也需要一個固定的Public IP，就象話機需要一個電話號碼，別人才能打電話給你。IP Address可分為Dynamic IP 及Fixed IP。一般提供撥接上網的ISP（Internet Server Provider）通常會在客戶上網時，才提供IP，而且每次客戶上網時獲得的IP不一定相同，是為Dynamic IP。而固接上網的客戶，通常會有固定的IP。但是租用費用比較高。網絡視頻服務器必須有一個固定的IP，才能使任何人以瀏覽器觀看圖像。
四、網絡視頻編碼器
網絡視頻編碼是一種壓縮、處理音視頻數據的專業網絡傳輸設備，由音視頻壓縮編解碼器芯片、輸入輸出通道、網絡接口、音視頻接口、RS485串行接口控制、協議接口控制、系統軟件管理等構成，主要是提供視頻壓縮或解壓功能，完成圖象數據的采集或復原等,目前比較流行的基于MPEG-4或H.264的圖像數據壓縮通過Internet網絡傳輸數據以及音頻數據的處理。
經過近幾年的發展，目前已經由單功能的視頻傳輸,逐漸發展成為帶WIFI網絡，帶本地SD卡存儲 ，或USB存儲或IDE硬盤存儲等；傳輸通道也從原來單路逐漸發展成為：單路D1，兩路HD1，四路CIF和多路兼容的多菜單操作與管理的集成系統。目前，網絡視頻服務器的通訊方式也由原來單純的有線網絡，逐漸發展成為：有線與無線WIFI（802.11a b g通訊協議）兼容,無線的傳輸距離也由原來的幾十米（30-100米），發展成為目前的幾十公里（30-50公里）。