网络监控系统中音视频实时流同步技术的研究

摘 要目前，监控系统已广泛应用于社会各个行业中，音、视频压缩技术也在不断的发展，在网络信息技术的影响下，当前音视频同步算法呈现出多样性、复杂性的特征。本文分析了监控系统和音视频同步技术的现状，指出了在监控系统设计时需要注意的关键技术。

【关键词】监控系统 音视频 同步技术

随着社会的发展，网络视频监控系统不断地应用于各行业，其主要目的是实现财产监控管理，预防灾害事故发生、降低刑事犯罪时间等。在系统使用的过程中，用户可以将带有摄像头的PC机作为视频服务器，通过通信网络，进行远程环境下生产设备、人员、实地环境的实时监控。系统前端设备所采集到的各种音频，视频信号需要经过压缩编码后才能传输，良好的编码技术及差错控制方式可以增加网络监控系统的质量，鉴于此，本文对网络监控系统的最为关键的音、视频同步技术进行了分析阐述，旨在为广大工程技术人员和行业客户提供一定的参考依据，使网络监控系统的建设应用更加成熟化。

1 监控系统和音视频同步技术的现状

监控系统的发展主要分三个阶段：以模拟技术为主的第一代监控系统；以数字化技术为主的第二代监控系统以及以网络技术和多媒体技术为主的第三代监控系统。当前使用最为广泛的是混合集成化的网络监控系统，这样的目的是为了更加智能化管理，提高监控效率和质量。在网络监控系统中，常用的音、视频编解码技术对整个系统和用户的体验质量有着至关重要的作用，其中也包括本文主要探讨的音、视频同步技术。在音、视频采集的过程中采用所有的元器件不同，并且压缩的标准和算法的差异，可能会导致服务器出现了延时的现象，客户端的接收中就出现了各种音、视频不同步的现象。因此在设计网络监控系统过程中，需要采用一些有效的策略如编码方式，传输算法，路由选择来克服此现象，使音视频同步进行，使用户能够获得更好的QoS体验。下文主要就音、视频压缩编码技术和同步技术进行分析和阐述。

2 音视频网络监控同步的技术研究

为了使监控系统采集到的视频和声音能真实还原被监控环境，除了提升编码的精度，以及优化算法之外，由于音频和视频的信息冗余度存在较大差异，编码速率和传输带宽的不同往往使得二者在用户终端处产生不同步的现象，如何克服这个问题，成为近年来众多研究人员主要研究的热点之一。大致而言，在监控系统中，音、视频的同步问题主要包含以下几方面的技术：

2.1 音视频压缩技术

音、视频的压缩编码技术主要是建立在通信技术的发展过程中，由于视频数据将会产生大量的宽带资源，因此这就必须要采用数字压缩，音、视频信号被压缩了后，虽然可以大大降低传输带宽，但同时会造成了信号质量下降、算法复杂程度增加、以及大量的控制开销，编码的有效性则会下降。因此需要对音视频编码进行恰当的处理，效率和质量需要综合考虑。

2.2 音视频同步技术

在音、视频同步技术中，主要是借助于多媒体信息技术在通信网络系统中完成网络监控系统信息流的传输。由于通信网络拓扑结构和硬件资源分布的差异，可能会导致延时现象，这会造成音、视频流在接收中出现了不匹配的现象，需要在音、视频技术中进行同步优化，通过软件算法和硬件媒体内部各单元之间的时间关系进行调节，消除各个媒体之间的时间偏移。保证时间关系在进行采集、压缩、传输以及播放的过程维持和原始音视频一直的状态。

音视频同步的方法有：（1）复用同步法，这种方法主要是将发送端的音视频数据流服用到一个数据或者是一个报文中，最终使得音视频数据流在网络的传输中进行自然的保持媒体之间的相互关系，并且在接收端，能够按照音视频流的关系将媒体流的复用解决出来，最终达到同步的目的。这种方法的优点是：在不需要进行附加信道以及同步化的时钟中，采用的开销比较小；在同步标记法中，主要是将媒体发送端发出了一个同步的标记，并且在接收端进行同步的标记，最终在各个媒体之间的相互处理中，最终达到了双方通信同步的目的；（2）时间戳同步法：这种方法是将音视频数据流单元分别添加到统一规定的时间信息中，然后进行同时的发送，最终保证发送端的同步进行，并且在接收的过程中要提取音视频单元的时间信息，在结合该时间信息对音视频数据的播放中进行先后的整理，最终在不需要附加同步信道中，将时间戳开销降低到最小。这种音视频在同步进行中主要采用的是将音视频数据传输在网络信道上进行的，并且根据网络传输中实时传输协议以及各个时间信息，进行同步音视频的使用。

3 音视频实时流同步技术的设计

采用音视频同步流技术的主要的目的是在客户端播放音视频数据的过程中，能够确保延时最小化，保证音视频的质量并达到同步的效果。在音视频发送同步技术中，音、视频数据能够实时的发送。在发送出信息数据后，系统将进行信号采集和编码过程，在此过程中，可能会出现视频与音频数据异步的现象，这种状况一旦出现，会就加大客户端的缓存压力，降低了客户端软件的可移植性，因此需要采取合适的算法尽量避免这种情况出现。另外在同步技术的设计优化中还需要注意的是：尽可能降低丢包率。在设计的过程中需要对音频数据包的发送进行大小的具体统计，保证音频能够在正常的解压播放中正常的播放，保证传输的效率最高，并且丢包率最小化。

4 总结

通过分析音视频同步流在多媒体信息技术中的应用，在系统的设计中结合客户的需求，保证在低宽带条件下实时的监控音视频信息，在对音视频进行压缩之后，节约了成本，提高了运行的效率。合理的利用时间戳，同步进行播放的调整，促进了音视频在网络传输系统的有效使用，提高了实时监控的效率。

参考文献

[1]韩海宏，方立华.网络监控系统中音视频同步技术的研究与实现[J].电子信息技术研究，2012（12）.

[2]杨倍，赵付轩.网络监控系统中多媒体同步控制的研究与实现[J].电声技术，2013（35）.

[3]张欣欣，毛韵南.基于实时流的网络监控系统的研究与实现[J].网络信息技术，2012（31）.

[4]张剑锋，.流媒体系统中音视频同步机制的设计与实现[J].电声技术，2012（15）.

作者简介

石昌来（1986-），男，水族，贵州省三都县人。大学本科学历。主要研究方向为计算机技术与应用。

作者单位

黔南民族师范学院 贵州省都匀市 558000