//視頻監控概述：================================================================
三個階段的核心設備：
模擬監控階段的核心設備: 視頻切換矩陣;
數字監控階段的核心設備: 硬盤錄像機（DVR）;
智能監控階段沒有核心設備;
IVS : 智能網絡視頻監控系統 Intelligent Video Surverillance.
VCA : 視頻內容分析技術 Video Content Analysis.
三個時代的主要產品：
模擬視頻監控時代：閉路電視 CCTV Closed Circuit Television;
數字視頻監控時代：DVR( 硬盤錄像機 Digital Video Recorder );
DVR的關鍵技術是編碼壓縮算法，主要的編碼方式如下：MJPEG,MPEG-2,MPEG-4,H.264;
智能網絡視監時代：
IVS : 智能網絡視頻監控系統 Intelligent Video Surverillance.
主要構成：
IPC : 網絡攝像機 Internet Protocol Camera.
DVS : 視頻編碼器 Digital Video Server.
NVR : 網絡錄像機 Network Video Recorder.
功能：視頻存儲、轉發、回放;
區別：DVR = NVR + (IPC / DVS);
VCA : 視頻內容分析技術 Video Content Analysis.
CMS : 中央管理平臺 Center Management System.
功能：資源管理、媒體分發、存儲設備、告警服務、用戶服務;
Decoder: 解碼設備
視頻監控的核心技術：
光學成像器件：
CCD : Charge Coupled Device, 電荷耦合器件,含大量感光元素,每元素稱爲像素;
CMOS : Complementary Metal Oxide Semiconductor, 集成電路製造原料;
視頻編壓算法：
例如：標清D1圖像, 25幀/秒, 帶寬要求16MB/s的數據量(720*576*12/8*25=15.5MB)
MPEG-4壓縮後碼流爲2Mbps，圖像質量還可接受;
視頻編壓芯片：
DSP : 通用媒體處理芯片, 以DSP爲核心集成視頻單元和外圍接口,通過軟件編程實
現視頻編解碼和擴展多種特色化功能;
ASIC: 專用視頻編碼芯片, 集成外圍接口,通過硬件實現視頻編解碼;
視頻管理平臺：
//IPC技術：============================================================================================
定義：支持網絡協議的攝像機, IPC = 模擬攝像機 +視頻編碼器(DVS);
IPC主要功能：
視頻編碼 : 編壓碼;
音頻功能 : 編壓碼;
網絡功能 : 編壓碼的視音頻信號通過網絡傳輸;
雲臺、鏡頭控制功能 : 通過網絡控制雲臺、鏡頭的各種動作;
緩存功能 : 可以吧壓縮的視音頻數據臨時存儲在本地的存儲介質中;
輸入輸出報警 : 接受、處理報警輸入/輸出信號,具有報警聯動的功能;
移動檢測報警 : 檢測場景內的移動併產生告警;
視頻分析 : 自動對視頻場景進行分析,比對預設原則並觸發報警;
視覺參數調節 : 色調、亮度、對比度、飽和度等視覺參數;
編碼參數調節 : 幀率、分辨率、碼率等編程參數可以調整;
系統集成 : 可以與視頻管理平臺集成,實現大規模系統監控;
IPC的分類：
半球：固定聚焦/收到變焦, 視場FOV(Field Of View)固定，難於調整;
槍機：固定/手動可變焦, 視場FOV(Field Of View)可手動進行調整;
PTZ + 球機：可變焦距 +可變角度,
百萬像素攝像機：>= 2 *模擬攝像機最大分辨率
IPC的優勢：
IP攝像機與模擬攝像機的比較：==> 模擬信號; -->數字信號;
模擬Camera ==> CCD --> (A/D) --> 信號處理 --> 數/模 ==模擬輸出==> DVS DVR
IP Camera -> CCD/CMOS -> (A/D) -> 信號處理 -> 編碼壓縮 ---IP輸出---> NVR
1) 模擬使用DSP芯片多次A/D轉換,犧牲圖像質量;
2) 模擬使用隔行掃描,IP使用逐行掃描;
3) 模擬 : 分辨率 <= D1(PAL = 720*576; NTSC = 720*480); 像素 <= 40萬;
4) IP : 雙向音頻支持,具有音頻輸入/輸出接口：輸入：用於監聽;輸出,發送廣播;
IPC的硬件構成：
獨立芯片+ CPU 架構：
Camera --> 圖像傳感器 --> 信號處理 --> 編碼壓縮 --> (CPU + Flash + RAM) --> 網絡接口 ==>
SOC架構：
Camera --> 圖像傳感器 --> 信號處理 --> (SOC(編碼壓縮) + Flash + RAM) --> 網絡接口 ==>
圖像傳感器:
CCD : 集成在硅晶半導體上, 工藝複雜,靈敏度、信噪處理強;
CMOS: 集成在"金屬氧化物"上,低成本、低功耗、高整合度;
編碼壓縮的架構：
硬件編碼壓縮：編壓算法固化到芯片上;
軟件編碼壓縮：軟件運行在處理器上進行編壓;
編碼壓縮芯片= 編碼芯片 + 相關RAM(作用 : 存儲壓縮原始數據 及 中間處理數據;需要16/32MB的 SDRAM);
主控制器部分：一般爲獨立部件;若爲軟件解碼,其可能就是運行壓縮算法的DSP,即主控+編碼;
CPU : 主控芯片;
Flash : 固化OS內核、文件系統、應用軟件和系統配置文件;
SDRAM : 系統內存;由於系統優化和裁剪,一般爲4MB的SDRAM;
IPC的軟件構成：
操作系統：嵌入式Linux系統;
編碼算法：MPEG-4(主流), H.264;
軟件架構層次：
應用軟件層 : 應用軟件
媒體層 : 自由開源軟件(多媒體庫ffmpeg) + 音頻編碼庫 + 視頻編碼庫 + 網絡協議RTP/RTCP
系統內核層 : 嵌入式Linux OS + 網絡協議TCP/UDP/IP
驅動程序層 : 設備驅動程序
硬件層 : 底層硬件系統
軟件架構詳解：
設備驅動程序 : 802.3以太網MAC控制器、通用I/O、I2S、AC97、SD/MMC卡、LCD顯示控制器、視頻捕獲設備、
硬件控制器、高速USB控制器等;
編碼程序 : 支持MJPEG, MPEG-4, H.264, MP3, WMA, AAC, G.711, G.723, G.729等;
ffmpge提供錄製、轉換、流化音視頻完整方案;
傳輸協議：RTP(實時傳輸協議) RTCP(實時傳輸控制協議)
IPC的工作原理：
IPC啓動過程：
主控模塊將Linux內核轉入系統內存SDRAM中,系統從SDRAM啓動.啓動後,主控模塊通過串行接口/主機接口等
控制編碼模塊、網絡模塊、串行接口,實現視頻的編碼壓縮、網絡傳輸及輔助控制。IPC加點啓動後的過程
包括裝載啓動代碼、設備驅動程序、網絡協議處理等。
IPC工作過程：
圖像/聲音信號 --> 圖像/聲音傳感器 -<電信號>-> (A/D) -<數字信號>-> 編碼器 -->發送到網絡上
IPC數據的網絡傳輸：
傳輸協議的介紹：
UDP : User Datagram Protocol 數據報協議;
利用IP協議提供面向無連接的服務。
常用來封裝實時性強的音視頻數據,即使丟包,也不影響瀏覽。
TCP : Transumission Control Protocol 傳輸控制協議;
利用IP協議提供面向連接網絡的服務，爲在不可靠的網絡上提供可靠的端到端傳輸。
傳輸實時性較強的音視頻流時開銷很大,如網絡不問,音視頻抖動現象明顯。
常用來傳輸網絡攝像機的控制命令,如PTZ控制，I/O設備控制等。
HTTP : HyperText Transfer Protocol 超文本傳輸協議;
主要是爲網站上運行的多媒體文件(文本、圖形、聲音、視頻等)設定規則。
常用其來提供Web訪問功能，方便將音視頻數據經過複雜網絡傳輸，實時音視頻支持不很理想。
RTP : Real-time Transport Protocol 實時傳輸協議;
情況：一對一或一對多。
目的：提供時間信息實現流同步。
時間戳機制，減少了抖動影響，允許多個數據流間相互同步。
常用在UDP來傳輸,也可在TCP上工作。
當應用程序開始一個RTP會話時使用兩個端口：一個給RTP，另一個給RTCP。
不能按順序傳送數據包提供可靠的傳送機制,不提供流量控制/擁塞控制,它依靠RTCP提供這些服務。
通常RTP算法並不作爲一個獨立的網絡層來實現,而是作爲應用程序代碼的一部分。
RTCP : Real-time Transport Control Protocol 實時傳輸控制協議;
RTCP 和 RTP 一起提供流量控制/擁塞控制。RTCP 不傳輸任何數據。
功能 : 向源端提供有關延遲、抖動、帶寬、擁塞等網絡特性反饋信息,發送端可用此進行速率調整。
RTSP : Real-time Streaming Protocol 實時流協議;
情況：一對多應用程序如何有效通過IP網絡傳送多媒體數據。
體系：在RTP 和 RTCP之上,使用TCP/RTP完成數據傳輸。
原理：利用推式服務器方法，讓瀏覽器發出請求,IPC向瀏覽器端推送封裝成RTP分組的音視頻編碼數據。
比較： HTTP : 傳送HTML; 客戶機發出,服務器響應;
RTSP : 傳送多媒體數據 雙向發出請求;
RSVP : Resource Reservation Protocol 資源預訂協議;
爲Internet開發的,通過在路由器上預留一定帶寬,一定程度上爲流媒體的傳輸提高服務質量。
音視頻數據比傳統數據對網絡的延遲更敏感,在網絡中傳輸高質量的音視頻信息,除帶寬外,還需其他條件。
IPC的本地緩存：
通過在IPC內採用閃存/DRAM作爲緩衝器,或在外部採用CF、SD卡作爲緩存器,可實現本地臨時存儲(On Board Storage)。
IPC的安全通信：
1)SSL/TLS : Secure Sockets Layer. 加密源端 +客戶端
實現數據的加密、防篡改、防僞造,TLS基於SSL之上更好的安全保障。
主要服務：加密數據(防中途被劫),維護完整性(數據傳輸中不被改變),認證用戶和服務器(確保發送到正確的對端);
源端 客戶
| <--申請-- |
| ---Key--> | :Key供客戶端加密所用,加密後數據僅供源端使用
2)HTTPS : Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer.
HTTPS = HTTP + SSL
3)IPSec VPN : (VPN = Virtual Private Network 虛擬專用網絡,核心：利用公共網絡建立虛擬專用網)。
******************** ####################
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* ~~~~ * # ~~~~ #
* 數據~> 《===》* # 數據~> 《===》#
* ~~~~ * # ~~~~ #
====*==================*==== ====#==================#====
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SSL/HTTPS VPN隧道
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* 不安全 * # 安全 #
********** ##########
4)報警改變幀率技術：
分辨率&幀率： 低 ----報警/時間發生---->高
5)IPC的多碼流技術：同一時間滿足不同的用戶需求的不同畫質的要求。
注意：有些雙碼流/多碼流系統中，視頻的存儲和實顯都可能需要NVR的轉發處理。這種情況下，多碼流的需求可能會
導致IPC與NVR間碼流的增加引起帶寬佔用增加。因此，需考慮IPC、NVR及碼流請求者間的網絡位置關係。
6)視頻質量控制 QoS: Quality of Service 是 802.1p網絡協議的一部分，用於優化網絡帶寬應用。
有Qos：確保帶寬的穩定、有效利用==> 保證傳輸質量；優先分配傳輸需求 ==>平滑傳輸；
無Qos：帶寬被數據傳輸全部消耗==>傳輸抖動。
必要條件：所有的交換機、路由器和網絡視頻產品都要支持QoS。
視頻移動探測 VMD(Video Motion Detection) ：
功能單一，低智能；適合室內，還可進行視頻錄像的回防檢索，以快速對錄像資源進行查索引。
技術算法簡短，對芯片要求低。稍高級的支持“多防區”、“方向性”防區、入侵目標過濾等。
IPC系統架構：
v--設備管理、控制，報警管理，錄像存儲，視頻轉發、回放--|
[IPC前端設備]----(RJ-45接口)--->[網絡]--> [NVR服務器] <--(SCSI/FC通路)--> [磁盤陣列]
^--視頻採集、編碼、壓縮、傳輸--| ^--支持30~50路4CIF實時存儲--|
IPC帶寬與存儲設計：
1>存儲空間 = 30通道 * 2Mbps * 3600 * 24 * 7 /8 / 1000 / 1000 = 5TB;
降低存儲空間的方法：
1) 降低錄像幀率 : 圖像流暢的下降;
2) 報警觸發錄像 : 無法得到非報警時段錄像;
3) 時間表錄像方式;
2>帶寬需求：
網絡路徑1 : 16通道* 2Mbps = 32Mbps [IPC]--1-->[NVR]
網絡路徑2 : 9通道* 2Mbps = 18Mbps [NVR]--2-->[解碼器]--2-->[電視牆]
網絡路徑3 : 1通道* 2Mbps = 2Mbps [NVR]--3-->[工作臺]
存儲路徑4+5 : 32通道 * 2Mbps + 2Mbps = 66Mbps = 8MB/s [NVR]--(-4-> & <-5-)--[磁盤陣列]