七大标准判别分布式系统的优劣

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七大标准判别分布式系统的优劣

 

如今,分布式系统正在对各行业产生巨大影响,已经进入军队、公安、气象、交通、电力等重要机构的指挥中心、监控中心,为用户系统可视化、对接和互联互通带来强大的应用。怎么选择分布式、如何分辨分布式系统的优劣却是个难题。今天与大家分享一下判断分布式产品优劣的方法与技巧。

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一看核心技术

分布式产品的核心基础是音视频网络编解码算法,优秀的编解码算法是一款好的分布式产品诞生的前提。通过了解一款分布式产品采用的核心技术算法,可以快速的初步判定一款分布式产品的性能优劣,从而选择最适合的分布式产品。

市场上主流的分布式根据其技术特点与产生时间可以划分为以3种,第一代深压缩分布式技术、第二代浅压缩分布式技术与第三代双引擎分布式技术。

第一代深压缩分布式

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深压缩分布式产品是H.264  H.265算法为主的第一代分布式产品类型,也是市面上主流的分布式产品类型。

深压缩分布式优势

1. 占用带宽低。以典型H.264产品为例,传11080P画面只需8M左右的传输带宽,对传输带宽的要求较低,可以很好的应用在跨地区、跨城市的远距离传输应用中。

2. 具备完善的功能。作为第一代分布式产品,深压缩类分布式产品经过长时间的功能完善,具有较为完善的功能,以指挥控制场景为例,包含了完善的大屏拼接、坐席管理、画面预监回显、远距离传输等功能。

3. 采用标准视频编解码协议。深压缩类分布式产品采用H.264/H.265技术是一种开放的标准编解码技术,所以大多数深压缩类产品的视频码流可以兼容对接。

深压缩分布式劣势

1. 画面损失较大。由于深压缩产品的压缩比例很大,在视频的传输过程中往往会产生不可逆的视频质量损失,例如画面细节丢失、偏色等。同时由于算法本身原因,在视频细节内容丰富、画面快速变化时会出现马赛克网格、画面模糊、画面卡顿等严重的显示问题。

2. 画面延时较大。由于深压缩类产品的算法较为复杂,在图像的压缩、还原过程中需要对画面进行缓存处理,导致实际显示的画面延时较高。当配合音频信号、键盘鼠标信号等数据共同处理时,会导致音视频不同步、鼠标漂移不定等问题出现。

第二代浅压缩分布式

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浅压缩分布式是区别于深压缩分布式的第二代分布式,主要针对性的解决了深压缩分布式产品显示画面质量差、延时高等问题。

浅压缩分布式优势

1. 画面质量好。浅压缩分布式技术具备画面压缩比例低的编解码特点,压缩比例1:4 ~ 1:20左右,因此对于画面细节的还原、颜色亮度的保存都远超深压缩类的技术与产品。

2. 传输延时低。浅压缩系列的编解码产品具备了第一代深压缩系列产品无法实现的极低延时传输,改善了长久以来网络分布式坐席为人诟病的鼠标控制延时高的问题。

浅压缩分布式劣势

1. 占用带宽大。由于浅压缩技术对视频的压缩比例较小,在提供良好的画质与延时的同时,也增加了对整体网络的带宽压力,导致浅压缩分布式产品只适应于专用网络或局域网络。同时由于较大的瞬时信息吞吐量,浅压缩分布式产品难以实现利用现有网络进行音视频远距离传输与对信息的存储。

2. 标准化程度低。由于浅压缩系列的技术相较于深压缩H.264/H.265技术,缺乏统一的市场标准,各音视频厂商采用的技术不尽相同,导致各厂家的音视频设备,如摄像头、编解码器等难以进行码流及系统的对接与使用。

第三代双引擎分布式

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双引擎分布式是新一代分布式概念,通过采用双分布式核心的设计,首次将前两代分布式产品特点优势进行整合。一方面通浅压缩核实现视频高质量无损显示效果、低延时传输、完善了多种使用功能;同时具深压缩核在保持浅压缩显示效果的同时,解决了实际使用中与市面H.264/H.265设备兼容、低网络带宽下远距离视频分享的需求,真正实现了分布式产品去芜存菁,兼容发

 

二看功能覆盖

随着显控市场的逐步发展,各行业对于音视频显控的应用也愈加复杂。考量一款分布式产品的优劣,其中很关键的一点,便是看其是否覆盖了行业常用的功能需求。各分布式厂商往往提供了多种功能应用,但其中真正具备考量意义与值得评估的主要有以下三大功能:网络信号切换功能、大屏拼接显示功能与实时坐席控制功能。

网络信号切换功能

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音视频的网络编解码能力是分布式系统产品最重要的基础能力。主要功能包括:不同种类的音视频信号传输、不同分辨率的音视频信号传输、画面无黑场、无中间状态切换、音频视频独立传输切换等。

大屏拼接显示功能

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分布式大屏拼接显示功能主要包括:大屏拼接功能、大屏多画面显示、画中画显示、任意布局调整、预案快速切换、大屏底图显示、信号预览、大屏状态回显、大屏滚动字幕等。

实时坐席控制功能

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分布式坐席协作功能可以快速便捷的解决坐席间信息共享和处理的问题,其主要核心功能包括一人多控制人机分PC实时控制,坐席与大屏的视频互动,坐席与坐席间的视频互动UKey、硬盘、摄像头、打印机USB设备识别,信号源实时预监等。

 

三看画面还原度

基于指挥中心、控制室等分布式系统应用场景对超高图像画质呈现的需求,画面还原度也是衡量分布式系统优劣的一大标准。好的分布式系统采用业界领先的图像处理引擎技术,确保所有视音频信号实时处理显示,同时显示画面不偏色、不丢失细节、不出现黑/马赛克。

如何分辨分布式产品的画面还原度?

方法一:专业静态测试图片

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静态测试图片

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静态测试链路

测试方式:通过对比原始画面与编解码画面的差异,进行测试,在图片全屏显示的情况下,是否会出现以下问题:

1、线条虚化、甚至完全丢失

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2、文字内容、花纹是否保留完整

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3、色彩是否丰富、色彩变化是否平滑

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4、图4:4:4是否清晰可见

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方法二:高清动态画面测试

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高清动态画面测试链路

测试方式:播放快速变化、内容复杂、色彩鲜艳的视频,通过肉眼观察,是否出现画面模糊、马赛克、画面卡顿、黑屏等问题。

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分布式系统采用独有的无损压缩编解码技术,实现视频信号的超高 4:4:4 专业色彩采样以及无损传输,最大程度的保留了原始画面细节,高品质色彩还原,解决了常规编解码图像模糊、色彩暗淡、细节丢失等画质问题,使远端显示设备完美还原显示原始图像质量,实现媲美本地视频的高清、细致显示效果。

 

-系统处理能力

无论一代产品的带宽低画质也低,还是二代产品压缩率不足导致带宽高,或者三代产品将一代和二代捆绑各取所需,归根结底都是系统能力有问题:无法兼顾带宽的同时保证画面质量。

第四代分布式技术的处理能力强大,可以一解决低带宽20M以内)和极高画质(如《七大标准判别分布式系统的优劣(上)》中提到的画质问题),从而系统极为简约,对系统功能表现和系统稳定性起着至关重要的作用。

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-系统结构

完全的分布式系统,基本的结构应该是除了输入节点,输出节点外,就只有网络交换机了。以输入节点、输出节点、网络交换机三种简单元素,实现大屏拼接显示和控制、坐席协作和权限管理、远程视频调度智慧、智慧运营、第三方资源接入和整合。

分布式的概念已经滥用。不是把音视频信号进IP传输,能回显就叫分布式,这是编解码器。分布式除解决音视IP化传输外,还应该将设备有机融合为一个整体,分散部署算力和资源,增强稳定性;还应易于部署,安全可靠,授权使用接入便可访问和控制。

因此,矩阵(光KVM矩阵+IP传输、拼+IP传输、服务+IP传输,都只IP编解码器引入矩阵、拼接解决传输回显,并不是系统再造、解决方案的代差升级。这些方式导致整个音视频方案集成度低,冗繁复杂;依赖拼接或者服务器运行,系统可靠性稳定性并未增强,反而增加了故障点。而且因为依赖部署在内网的服务器管理,部署非常复杂。

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完全分布 模式

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+拼接+服务 模式

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+服务 模式

 

-资源整合能力

国家投入了大量的资源建设了较为完善的信息化系统,如治安监控系统、公安交警监控系统、雪亮工程,以及各单位自行建设的监控系统。

而分布式指挥、调度中心,就是解决如何充分使用和调配资源进行科学、系统的决策的系统,因此接入、整合已有投资,无论对科学决策,还是投资效能最大化,都具有非常重要的意义。

所以,分布式选型,资源整合能力是非常重要的选择标准。

在资源整合的方式上,当前行业内主要通过三种方式实现:

第一种无缝融合,无需外加任何额外设备。优点是完全打通,上屏信号数量、种类(各种格式码流)、平台类型都没什么限制。但要求节点能力强,且软件复杂,必须经过大量项目部署检验;

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方式一:无缝融合(节点具备接入能力)

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方式二:外加流媒体服务器解码

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方式三:配置专用解码节点

 

-企业和服务

分布式音视频解决方案是10年来视音频解决方案领域的一次重大创新,带给用户良好体验的同时,化繁为简,将资源按照用户业务逻辑进行整合和呈现,受到越来越多用户的青睐,因此提供分布式解决方案的公司也越来越多。

除以上六看外,如何从众多分布式品牌中选择呢?笔者深耕此领域十数年,结合个人经验提供一些建议:

1、看产品迭代历史。分布式是一个软件高度复杂性的产品,其产品需要经受住时间和项目规模的考验。一个小小bug可能带给用户极大的负-不知道何时又出问题。国内外提出并将解决方案付诸实践的,最早的已7-8年了,持续的更新和迭代,其产品稳定性,软件的健壮性和兼容性,不是刚做分布式的公司所能达到的。

2、看企业理念。有的公司理念为服务好客户,做好产品,积极捕捉最新的技术和市场的结合点,踏踏实实的迭代产品,以在某一个领域做到最好为自己的使命,做得比说得更多一些;有的公司善于捕捉市场热点,总是在寻找风口的路上,说的会比做的更多一些。

3、看企业的服务和交付质量。是否全国甚至全球部署了较为完善的服务网络,过往重大项目参与和交付的质量,公司对此是否有较为完善的制度建设等,都是重要的选择依据。

 

经过以上对分布式系统简要梳理,我们可以得出分布式选型7大黄金标准:

1、核心算法技术;

2、功能覆盖面;

3、画面还原程 

4处理能力;

5、系统构建架构;

6、资源整合能力  

7、企业和服务 

 

2020年3月14日 10:13