視頻能力平臺建設(shè)探討與研究

侯曉沖

【摘要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展，以及科學(xué)技術(shù)的進步，尤其是5G市場的深度發(fā)展，視頻技術(shù)應(yīng)用在行業(yè)視頻監(jiān)控、視頻會議、在線教育以多種業(yè)務(wù)形態(tài)中得到市場用戶的多元需求響應(yīng)，并產(chǎn)生巨大的市場收益價值。因此，本文主要針對視頻能力平臺建設(shè)技術(shù)方案進行了分析研究。

【關(guān)鍵詞】視頻技術(shù);視頻監(jiān)控;技術(shù)方案

中圖分類號：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.06.041

1. 概述

隨著多種視頻編碼格式的互通的業(yè)務(wù)需求不斷攀升，音視頻有很多的標(biāo)準(zhǔn)，安全標(biāo)準(zhǔn)也有很多種，傳送網(wǎng)也有很多的標(biāo)準(zhǔn)，因此尤其是對視頻業(yè)務(wù)平臺來說，必須支持多種格式的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，并提供一套聚合視頻能力服務(wù)平臺，實現(xiàn)能夠做到實時互通和互操作性已非常緊迫。

用戶對于視頻產(chǎn)品的訴求正由特殊部門轉(zhuǎn)向社會大眾，并逐步發(fā)展到教育、金融、文博、交通、娛樂、教育、醫(yī)療、企業(yè)、公眾場所等眾多細分社會經(jīng)濟領(lǐng)域和普通居民家庭中，用戶的個性化需求成為趨勢。隨著未來視頻化系統(tǒng)集成度的不斷提高，多終端化、4G＼5G無線應(yīng)用、智能化技術(shù)的訴求將成為市場用戶關(guān)注的重點，新的視頻編解碼技術(shù)、云端處理技術(shù)、CDN分發(fā)技術(shù)以及視頻識別處理技術(shù)將催生市場應(yīng)用空間的不斷成長。視頻能力平臺的建設(shè)將具備個性化生產(chǎn)能力以應(yīng)對各類需求的快速增長。

2. 視頻能力需求分析

2.1 安防視頻監(jiān)控領(lǐng)域

安防視頻監(jiān)控是指利用攝像頭采集監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的圖像信息，并以視頻信號的方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，以顯示監(jiān)控區(qū)域的圖像內(nèi)容，從而有效的完成對監(jiān)控場所的保護任務(wù)。隨著計算機多媒體技術(shù)、編碼壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、存儲技術(shù)等與視頻監(jiān)控的不斷融合，視頻監(jiān)控技術(shù)也跟隨著不斷的變遷，演化以及更新?lián)Q代。

2.2 視頻會議領(lǐng)域

伴隨京津冀地區(qū)經(jīng)濟協(xié)作。及面對令人緊張的空氣污染，很多企業(yè)開始不僅僅為降低成本才啟用視頻會議，視頻會議的市場未來競爭會越來越大，究竟誰能贏得更多的市場，還是要看在移動互聯(lián)網(wǎng)的時代里面，能夠很好的利用時代所賦予的機遇，估計未來的視頻會議將會是與云結(jié)合，為人們打造更加優(yōu)秀的體驗，來避免在這彌漫的日子里出差，讓視頻會議真正成為健康的保護傘。

2.3 手機視頻領(lǐng)域

隨著我國網(wǎng)民人數(shù)的飽和，手機上網(wǎng)規(guī)模也達到了空前水平，通過移動端觀看視頻的趨勢穩(wěn)步增加。其中，推動手機視頻用戶增長的因素包括帶寬的增加、更低的數(shù)據(jù)服務(wù)資費和智能手機的普及，這一增長趨勢將會繼續(xù)。另外，聯(lián)網(wǎng)移動終端的增多意味著消費者可以通過更多顯示屏使用視頻業(yè)務(wù)。

2.4 其他視頻領(lǐng)域

用戶對于視頻產(chǎn)品的訴求正由特殊部門轉(zhuǎn)向社會大眾，并逐步發(fā)展到教育、金融、文博、交通、娛樂、教育、醫(yī)療、企業(yè)、公眾場所等眾多細分社會經(jīng)濟領(lǐng)域和普通居民家庭中，用戶的個性化需求成為趨勢。隨著未來視頻化系統(tǒng)集成度的不斷提高，多終端化、4G＼5G無線應(yīng)用、智能化技術(shù)的訴求將成為市場用戶關(guān)注的重點，新的視頻編解碼技術(shù)、云端處理技術(shù)、CDN分發(fā)技術(shù)以及視頻識別處理技術(shù)將催生市場應(yīng)用空間的不斷成長。視頻能力平臺的建設(shè)將具備個性化生產(chǎn)能力以應(yīng)對各類需求的快速增長。

3. 系統(tǒng)建設(shè)方案

統(tǒng)一整合的建設(shè)需求，從視頻業(yè)務(wù)的接入、傳輸、轉(zhuǎn)碼、分發(fā)與泛終端適配等方面全面完善視頻業(yè)務(wù)能力產(chǎn)品體系，主要包括：視頻能力平臺基礎(chǔ)系統(tǒng)、在線云轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)、媒資管理應(yīng)用系統(tǒng)、業(yè)務(wù)介入系統(tǒng)、運營管理系統(tǒng)等體系建設(shè)。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)業(yè)務(wù)需求與建設(shè)重點分析，視頻能力子系統(tǒng)分為五大模塊：統(tǒng)一接入系統(tǒng)、媒資管理系統(tǒng)、能力引擎、視頻分發(fā)、開發(fā)者平臺。

3.2 統(tǒng)一接入系統(tǒng)

具備設(shè)備接入和業(yè)務(wù)接入能力。設(shè)備接入采用標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范接入設(shè)備，進行設(shè)備及視頻能力管理;業(yè)務(wù)接入對業(yè)務(wù)開放統(tǒng)一的設(shè)備接入管理（如設(shè)備配置、PTZ控制）、視頻能力調(diào)用及管理接口（視頻播放、錄像查詢）及其他接口（如媒資管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等）。

3.3 媒資管理系統(tǒng)

為平臺運營者對接入視頻能力平臺的視頻監(jiān)控、在線視頻、多媒體內(nèi)容發(fā)布等業(yè)務(wù)需求進行配置管理的媒體資產(chǎn)內(nèi)容管理平臺。同時也是平臺運營者運營業(yè)務(wù)的綜合運營調(diào)度管理系統(tǒng)，媒資管理系統(tǒng)可將接入業(yè)務(wù)的各種視頻，音頻，文字，圖片等媒體資料進行綜合業(yè)務(wù)配置管理，并將業(yè)務(wù)實現(xiàn)編目管理，檢索查詢，媒資轉(zhuǎn)碼策略定制，引入廣告媒資、媒資審核分發(fā)到運營門戶或CDN網(wǎng)絡(luò)等操作。

3.4 視頻分發(fā)系統(tǒng)

實現(xiàn)對視頻流的緩存、分發(fā)流媒體數(shù)據(jù)，接收視頻播放請求，對外發(fā)送視頻數(shù)據(jù)包，支持RTSP、HLS、HTTP協(xié)議，支持CDR話單記錄，支持監(jiān)控流服務(wù)模塊運行狀態(tài)。

3.5 能力引擎

視頻融合平臺的技術(shù)核心，視頻流媒體在線云端編/轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)對接入視頻進行格式轉(zhuǎn)換，以便更好地支持移動設(shè)備視頻播放，支持對直播源進行實施轉(zhuǎn)碼，對點播文件的離線轉(zhuǎn)碼及實時轉(zhuǎn)碼;

3.6 開發(fā)者平臺

視頻融合平臺公共的開發(fā)服務(wù)平臺，第三方開發(fā)者只需要進行配置或進行簡單的二次開發(fā)即可以實現(xiàn)對視頻業(yè)務(wù)所需要的業(yè)務(wù)需求信息化定制，極大的降低移動信息化系統(tǒng)的開發(fā)成本，同時大大提高項目開發(fā)效率。

4. 能力開放接口

4.1 設(shè)備接口

提供終端注冊，終端控制及管理（如遠程調(diào)整攝像頭云臺、參數(shù)配置、狀態(tài)查詢等）等功能。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備接入是視頻能力子系統(tǒng)設(shè)計為具備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備及視頻接入能力，根據(jù)實際需要，可支持業(yè)內(nèi)幾大標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備接入規(guī)范的一種或幾種。對于遵循標(biāo)準(zhǔn)化接入規(guī)范的設(shè)備而言，可以直接接入視頻能力平臺，如與和路由連接的攝像頭。非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備接入是對于某些非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的接入，可采用協(xié)議定制或SDK接口調(diào)用的方式，視頻能力平臺將完全支持其前期定義的設(shè)備及視頻接入相關(guān)接口規(guī)范，可以直接接入視頻能力平臺。

4.2 業(yè)務(wù)接口

視頻能力平臺與外部應(yīng)用之間進行交互是通過業(yè)務(wù)接口系統(tǒng)，即視頻平臺的應(yīng)用支撐均需要通過業(yè)務(wù)接口系統(tǒng)中的各種應(yīng)用類型的接口API。系統(tǒng)業(yè)務(wù)層進行獨立的業(yè)務(wù)管理，在需要進行設(shè)備及視頻能力接入管理時，可以通過開放的API接口與視頻能力子系統(tǒng)對接，從而實現(xiàn)相應(yīng)的能力調(diào)用。為支持業(yè)務(wù)層豐富多樣的應(yīng)用，視頻能力子系統(tǒng)提供以下幾種層次的開放API接口：

基礎(chǔ)接口：必配，包括視頻上傳、視頻下載、視頻轉(zhuǎn)碼（通知轉(zhuǎn)碼、配置轉(zhuǎn)碼參數(shù)、查詢轉(zhuǎn)碼狀態(tài)）、獲取視頻地址、視頻播放、視頻統(tǒng)計分析（播放來源、播放地址、播放開始時間、播放結(jié)束時間、播放時長、消耗流量）、攝像頭參數(shù)配置與管理、用戶視頻瀏覽模式選擇（自動適配網(wǎng)絡(luò)、手動適配-質(zhì)量優(yōu)先、流暢度優(yōu)先）、PTZ控制、錄像查詢、媒資管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等;

透傳接口：選配，根據(jù)業(yè)務(wù)需要，開放透傳接口供業(yè)務(wù)層進行相關(guān)設(shè)備控制及業(yè)務(wù)管理，如報警管理等;

定制接口：選配，根據(jù)業(yè)務(wù)需要，進行接口定制化開發(fā)，如視頻播放界面物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)OSD疊加等。

4.3 系統(tǒng)可擴展性

系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化體系結(jié)構(gòu)，新功能的引入不影響原有的功能模塊，具有良好的可擴展性。同時系統(tǒng)的容量可隨硬件的擴容和軟件的升級達到更高的要求。根據(jù)后續(xù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，視頻能力平臺擴容主要包含轉(zhuǎn)碼服務(wù)器擴容、流分發(fā)服務(wù)器擴容、存儲擴容三個方面。

4.4 轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)可擴展性

轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)充分考慮了今后系統(tǒng)擴容的能力，不僅支持通過增加CPU和內(nèi)存的縱向擴容方式，也支持增加服務(wù)器的橫向擴容方式。轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)支持>1000臺以上集群，支持平滑擴容，系統(tǒng)性能線性提升。通過增加CPU和內(nèi)存或增加服務(wù)器擴容后的硬件納入轉(zhuǎn)碼資源池，成為轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)新的轉(zhuǎn)碼節(jié)點，由智能調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度和管理。

4.5 流分發(fā)系統(tǒng)可擴展性

平臺用戶容量支持線性擴展，隨著業(yè)務(wù)運營的發(fā)展，對視頻流需求的用戶數(shù)量不斷增長，此時平臺可以通過增加流系統(tǒng)服務(wù)器進行線性擴展。借助數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)可將某一個或多個視頻流分發(fā)至無數(shù)個流服務(wù)節(jié)點，有效解決大規(guī)模并發(fā)需求下的流服務(wù)質(zhì)量問題，并兼容接入第三方CDN系統(tǒng)。

4.6 設(shè)備接入系統(tǒng)可擴展性

平臺可接入的終端設(shè)備容量支持線性擴展，隨著業(yè)務(wù)運營的發(fā)展，接入的終端設(shè)備數(shù)量不斷增長，此時平臺可以通過增加接入服務(wù)器進行線性擴展。

4.7 存儲容量可擴展性

系統(tǒng)存儲架構(gòu)支持對接各種主流的存儲平臺或節(jié)點，并進行統(tǒng)一管理。對新存儲節(jié)點進行虛擬化，納入統(tǒng)一存儲管理，使之成為存儲系統(tǒng)的一部分，擴展存儲容量。

4.8 軟件升級管理

軟件版本管理模塊負責(zé)對各個節(jié)點（系統(tǒng)軟件、客戶端軟件）內(nèi)的模塊版本進行管理、升級及維護，并提供面向客戶的可視化的操作界面，集中控制系統(tǒng)軟件各模塊、各節(jié)點、各組件的版本動態(tài)升級。

5. 結(jié)束語

綜上所述，視頻能力平臺將視頻監(jiān)控、視頻會議等視頻數(shù)據(jù)有直接關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)進行管控，滿足于智慧教育、智慧城市等潛在視頻業(yè)務(wù)需求，甚至是可視化視頻溯源、可視化物流、企業(yè)安防方面都有視頻業(yè)務(wù)需求，建立一個統(tǒng)一的視頻能力平臺將有效提升視頻類業(yè)務(wù)的整齊劃一，實現(xiàn)業(yè)務(wù)高效運行。

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