引言：友商七大標準判別分布式系統的優劣（上） 、七大標準判別分布式系統的優劣（下） 針對分布式的選型提出了各種不同的看法，真理不辨不明，我們也提出一些自己的看法，希望能對客戶的選擇有所幫助。

　　隨著近些年圖像處理技術的不斷發展，傳統的基于FPGA的嵌入式純硬件處理器功能不斷完善，已在視頻處理領域獨領風騷數年。但是隨著網絡硬件環境的逐步升級，已及流媒體網絡視頻技術應用越來廣泛，基于網絡視頻編解碼技術的的分布式圖像處理系統逐漸展露頭角。并且，在越來越多的大型系統中，分布式處理系統在實施和使用中的巨大優勢，也征服了越來越多的SI和用戶。

　　下面，我們就淺談一下分布式圖像處理系統的技術現狀以及如何選擇合適的分布式圖像處理產品。

　　關鍵詞：分布式，圖像處理器，雙碼流，雙引擎，淺壓縮，KVM，信息化，安防;

　　一.核心技術

　　第一代分布式圖像處理器：

　　早在純硬件視頻處理器發展的如火如荼的2008年，就有廠商推出了基于千兆以太網的分布式圖像處理產品。最早的分布式圖像處理產品在形態上和現在大致無二，都是由編碼器，千兆交換機，解碼器和控制軟件四部分組成。早期的幾款分布式圖像處理產品在都不約而同的采用了壓縮比較低的壓縮算法，最大程度的保留了圖像的細節。但由于選擇的壓縮算法較低，通常并不能將3Gbps左右的1080P@60信號壓縮到1Gbps以內。因此，大多數早期的分布式產品都采用了雙網線甚至4網線的產品形態。在編碼方式上，也幾乎都是選擇幀內壓縮的算法，盡可能的降低編解碼延遲。

　　可以說，第一代的分布式圖像處理器在圖像質量和延遲上，雖然略遜于當時主流的純硬件處理器，但是相較于后來盛行的采用H.264/265編碼方式的幀間壓縮產品，在圖像質量和延遲兩端，可以說是全面領先的。但是由于在功能上相較于純硬件處理器沒有特別明顯的優勢，又礙于當時千兆以太網硬件組網高昂的成本，所以市場端一直過于疲軟，并未展現出足夠的競爭力。

　　優勢：幾乎無損，延遲低;

　　劣勢：帶寬占用過大，交換成本高，兼容其他編解碼設備能力差，無預覽回顯，功能較少集成度低;

　　第二代分布式圖像處理器：

　　隨著H.264編碼技術在安防行業的大量應用以及交換機組網的成本逐步降低，采用H.264/265編碼的第二代分布式視頻處理產品，逐漸展露頭角。這一代產品采用幀間壓縮方式進行視頻編碼，雖然在圖像質量和延遲端均有不足之處，但是由于H.264編碼較小的帶寬占用和全面的功能性，使這一代分布式處理器在圖像可視化控制，拼接開窗能力，音視頻切換，帶有OSD菜單的KVM功能以及豐富的環境控制接口等方面，都較傳統的嵌入式純硬件處理器有非常明顯的功能和性能上的提升，因此迅速獲得市場肯定，分布式圖像處理器也終于廣泛的開始在各個行業應用開來。

　　雖然在功能上全面領先，但是基于H.264/265編碼的分布式圖像處理產品在圖像質量上和延遲上的確差強人意。YUV4:2:0的圖像質量和100ms左右的延遲在使用大屏拼接的時候影響不大，但是在使用顯示器做為顯示終端的KVM應用上圖像質量的問題會由于觀看距離的縮短變得極為明顯，鼠標和圖像之間接近100ms的延遲也會讓使用者感受到極度的不適。

　　優勢：預覽回顯，帶寬占用低，便于遠程交互和錄制存儲，兼容安防攝像頭，功能全面集成度高;

　　劣勢：畫質還原度低，延遲高較;

　　第三代分布式圖像處理器：

　　為了解決畫質和延遲的問題，第三代分布式圖像處理器采用了類似JPEG,VC-2的淺壓縮幀內編碼技術。圖像的壓縮比大多在5:1-40:1之間，端到端延遲1-2幀(以60幀/秒為例約為17-33ms)。在功能性上，相比第一代有了一些的提升，但是不及第二代基于H.264/265的深壓縮圖像處理器。降低了傳輸帶寬適應千兆網絡使用，同時在畫質和延遲上也凸顯出很大優勢。但是對于較低帶寬下的遠距離傳輸以及和其他網絡視頻編解碼設備的對接上有很大問題。

　　優勢：畫質還原度高，延遲低;

　　劣勢：帶寬占用較大，兼容其他編解碼設備能力差;

　　第四代分布式圖像處理系統：

　　隨著PRO AV行業不停的發展，SI和用戶對于音視頻產品的要求日漸提高，在保留功能全面的優勢的前提下，如何在保持功能性和兼容性的前提下解決圖像質量和延遲這兩個最大痛點，成了橫在所有分布式處理器廠家面前的兩座大山。

　　為了解決上述痛點，威林視訊結合H.264/265編碼的易用性和淺壓縮編碼 的高質量低延遲，開發了第四代的雙碼流分布式圖像處理產品，除了解決淺壓縮開窗能力較差和H.264/265畫質低延遲高等問題，還解決了多路碼流熱備份的問題，在性能及可靠性上都有巨大提升。目前這種雙碼流的分布式圖像處理產品是目前市場上最先進也是功能最為完善的圖像處理產品。

　　淺壓縮的視頻具有高畫質，低延遲，高碼率等特點，可以適用于局域網和KVM坐席端，帶來極致的畫質體驗。

　　H.265編碼既便于無縫對接安防視頻，也因為帶寬占用較小(一般1-20Mbps)，適合于遠程傳輸，錄制存儲等。

　　二.功能全面

　　分布式圖像處理系統幾乎具備了多媒體集成中所需的絕大部分功能，例如：圖像拼接，音視頻切換，可視化操控，KVM坐席協作，環境控制，錄播，IPC解碼等。用戶可以通過一款軟件輕松管理整棟大樓的所有多媒體系統。

　　大屏拼接：可適用LCD,LED,DLP，投影機等各類顯示終端拼接顯示。

　　音視頻切換：音視頻同步異步切換

　　可視化操控：視頻支持預覽回顯，所見即所得。

　　環境控制：集成周邊設備控制，一切盡在掌握。

　　錄播:支持信號源錄制與整屏錄制，輕松回看每個重要時刻。

　　傳輸距離遠：通過網線或光纖輕松傳輸100m-20Km。

　　KVM坐席協作：可通過KVM坐席節點呼叫出帶有預覽回顯功能的OSD菜單，實時進行KVM坐席協作和操作大屏拼接，矩陣切換和控制周邊設備。

　　布線簡單：交換機到節點全部采用網線或者光纖，節點到信號源和顯示終端采用數字線纜。

　　軟件易用性強：任意接入網絡的計算機均可通過安裝客戶端、網頁或者平板，控制整個系統，并不局限于只能控制本地房間的音視頻及第三方設備。可根據客戶的需求定制軟件界面和功能。分布式系統相對復雜，各行業的用戶需求也不盡相同，定制化的軟件界面是必備要求。

　　網絡攝像頭直接解碼：支持GB/T28181，ONVIF等安防視頻協議，可直接對接解碼攝像頭視頻或對接各廠家安防平臺。

　　雙碼流熱備：同時具備深淺兩種壓縮方式的可根據需要進行選擇使用，并且可以進行雙路熱備，性能和穩定性可兼顧。

　　可以試想一下，用戶可以使用任意被授權的平板，手機，電腦甚至KVM坐席節點，控制大樓內任意房間的任意視頻，音頻及周邊環境設備(如電動窗簾，升降屏，電視，空調，升降投影幕等;)，所有視頻信號均可實時預覽，回顯，預編輯，真正的所見即所得，所見即可操作，打破傳統音視頻控制系統的一個個信息孤島，通過網絡形成一個完整的音視頻及控制軟硬件一體化平臺，這才是當前信息化建設該有的樣子。

　　三.圖像質量

　　常規的數字視頻信號使用顏色標準大多是RGB(紅綠藍)，就是大家常說的疊加型三原色，也叫三基色。我們經常使用的顯示終端也都采用RGB的方式在呈現圖像的色彩，我們以LED舉例，每一個像素點，是3顆尺寸極小的發光二極管的組合，以下我們簡稱LED燈。三個LED燈的顏色分別為紅，綠，藍，當它們的發出的光相互疊加的時候，色彩相混，而亮度卻等于三者亮度之總和，越混合亮度越高，即加法混合。

　　在數字信號處理時，紅、綠、藍三個顏色通道每種色各分為256階亮度，在0時亮度最低，而在255時亮度最高。當三色灰度數值相同時，產生不同灰度值的灰色調，即三色灰度都為0時，是最暗的黑色調;三色灰度都為255時，是最亮的白色調。

　　在分布式使用的網絡編碼中，通常會使用YUV的顏色編碼，RGB偏重于人眼對色彩的感應，YUV則偏重于人眼對于亮度的敏感程度，Y代表的是亮度，UV代表的是彩度(因此黑白信號可省略UV)。因此，YUV不像RGB那樣要求三個獨立的視頻信號同時傳輸，所以用YUV方式傳送同樣的視頻信號相較于RGB本來說占用較少的帶寬。

　　YUV碼流的編碼及存儲格式與其采樣的方式密切相關，主流的采樣方式有三種，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0(還有YUV4:1:1很少被使用)，下面用三個圖來直觀地表示采集的方式，以黑點表示采樣該像素點的Y分量，以空心圓圈表示采用該像素點的UV分量。

YUV 4:4:4采樣，每一個Y對應一組UV分量。

YUV 4:2:2采樣，每兩個Y共用一組UV分量。

YUV 4:2:0采樣，每四個Y共用一組UV分量。

　　通俗點說，就是YUV4:4:4對應了我們俗稱的無損采樣，效果最好，其他的采樣方式均會有一定程度的畫質損失。威林視訊雙碼流分布式產品采用YUV4:4:4顏色采樣，支持HDR(高動態范圍圖像High-Dynamic Range)，最大程度保留了畫面細節，還原原始圖像畫質，給用戶最好的視頻體驗。

　　四.系統連接能力

　　隨著信息化建設的逐步深入，原有的孤立系統已經越來越難以滿足復雜的應用需求。各系統間的資源調配，調度協作，數據交互，權限交叉越來越多。音視頻系統作為信息化系統的眼睛，嘴巴和耳朵，承擔的責任也越來越重要。分布式系統不但可以通過豐富的控制接口對周邊的其他設備進行直接控制，并且可以直接無縫對接安防平臺，視頻會議，網絡音頻，數據可視化等多個系統，形成一體化平臺，統一管理調度。通過標準協議和API對接實際業務平臺軟件，真正的讓硬件設備為實際業務功能服務，流程高效，便捷，直觀。同時通過嚴謹的權限系統，對于每一個授權賬號的職能，權限進行嚴格劃分，是各系統間的調度協作，信息交互安全可靠且井然有序。

　　我們以110指揮中心為例，分布式系統在接警處警，情報研判，指揮調度三大核心功能中，均能發揮核心中樞的重要作用。接警處信息推送上屏，調度數以萬計的安防監控視頻上屏對比數據信息和GIS進行情報研判，再到通過KVM坐席協作和遠距離信號互聯互通進行警種聯動，社會聯動，跨區聯動，結合視頻會議，單兵受持設備進行現場信號回傳顯示，讓整個流程更加實時，準確，全面，保密。

　　五.二次開發能力

　　隨著整合的功能和控制周邊設備的增多，固定界面和功能軟件很難滿足不同行業的使用習慣和實際業務需求。根據實際客戶的業務需求，對分布式軟件平臺的二次開發變得尤為重要。

　　在傳統系統中，中控系統一直在實際使用過程中承載著人與系統交互的重要功能。但是，隨著對于控制界面可視化要求的日益提高，以及多人協作需求逐漸曾多，以預案調取這類單一形式的控制方式已經不能滿足實際業務中復雜的使用要求。

　　威林視訊以完全可編輯化的軟件引擎，為不同行業，不同業務部門，甚至是不通操作人員現場定制化軟件界面，可以根據用戶實際需求部署或刪減功能模塊，布局模塊位置，大小，創建符合用戶行業的UI界面，定制符合業務流程和安全規范的權限管理機制，以及開放的API對接實際業務平臺，最大程度滿足客戶對于軟件客制化的需求。

　　同時，通過各種環境節點進行環境感知，結合分布式系統邊緣計算，為客戶實時呈現設備及環境狀況，通過設置好的閾值進行提醒或報警，保障系統安全穩定運行。

　　六.設計和實施

　　分布式強大的功能和靈活的組態形式，極大的提升了音視頻控制系統的延展性，但也對設計和實施方面的專業性和嚴謹性提出了更高的要求。

　　過去的顯控系統，連接只是信號源和大屏，新的分布式系統連接了系統里的多個設備，如果從業人員和廠商對于顯示設備，網絡設備以及中控，錄播等周邊設備缺乏了解，那在實施中出現的各個問題就無法把握，所以在選型里，廠商實施團隊的經驗和專業性也是重要一環。

　　七.服務體系

　　威林視訊總部坐落于北京中關村昌平科技園，在上海，深圳，廣州，南京，成都，武漢，長沙，廈門，西安，烏魯木齊等地均有辦事機構和備品備件庫，具備全國范圍的售后服務網絡，提供48小時內上門服務，重大活動現場保障服務，確保項目安全穩定運行。

　　另外，威林視訊為了保障特殊時期，客戶現場無法進入的情況，推出威云通VCLOUD遠程服務套件，為客戶提供7X24小時的遠程調試服務。

　　核心技術的比較，功能是否全面，圖像質量，系統連接能力，二次開發能力，設計和實施，售后服務支持，是我們認為客戶選擇分布式系統的七個重要因素，希望為客戶分布式的選型提供一定的參考。