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超高清视频监控发展面临的技术问题(三)
发表于:2019-10-10 浏览731次 |
2.算力问题
对于超高清视频监控而言,算力问题就是编解码的效率问题。由于巨大的分辨率,即使采用H.265的压缩标准,其存储和网络开销亦是不可忽视的。但提高压缩标准必然带来编码端与解码端“编”和“解”的算力开销。在此我们重点讨论一下解码能力。
针对普通的解码端(包括解码器、PC端、移动端与机顶盒端等),在当前的配置下解码4K甚至8K超高清视频是非常吃力的,这主要由以下原因造成:
(1)超高清视频源本身压缩标准、码率、分辨率、帧率都非常高,由此带来了解码与时间同步等问题的压力也很大。
(2)大部分解码端性能都不是特别高,配置专门的高性能显卡非常昂贵。特别是移动端算力尚显单薄的情况下,高负荷的解码压力勉为其难。
(3)操作系统对于超高清视频解码后的渲染事务尚未担负起相应的责任,除了硬件上的优化,驱动软件特别是显卡驱动与显示框架的优化也非常重要。
鉴于以上原因,在处理超高清视频时,可以有针对性地对解码端进行性能加固。
•配置高性能显卡是最直接最有效的手段。
•基于专有厂家芯片的编解码加速支持也是一个非常好的选择,这种方案也是片上系统解码+渲染的方案。
•对于操作系统显示驱动体系的软件改进是超高清视频渲染加速的有效手段。
除了解码和渲染,还要考虑播放问题。例如4K超高清视频播放需要HDMI1.4a及以上的接口,HDMI1.4支持10.2Gbps的带宽,只够支持24fps、25fps、30fps的UHD4K的播放。因此未来要加快发展最大带宽达到18Gbps、可播放4K分辨率和3D视频的HDMI2.0标准。
3.安全问题
安全问题并不是超高清视频监控领域独有的问题,所有信息技术领域均须重视各种安全问题。安全问题可分为以下几个领域:系统安全、数据安全、网络安全和应用安全。对于超高清视频监控我们需要关注以下内容。
(1)系统安全
面临服务器硬件、操作系统和监控终端的三重安全威胁。对于服务器系统,幽灵(Spectre)与熔断(Meltdown)作为处理器的巨大漏洞虽然已被修复,但是包括修复补丁在内还有多少处理器的0-Day漏洞尚未可知。操作系统的漏洞就更多了,2017年爆发的“永恒之蓝”系列漏洞直接被黑客利用开发出了Wannacry勒索病毒,可怕场景至今历历在目。而对于监控终端,其操作系统日益开源化、处理器平台日益通用化,这也为各种物联网设备、工控设备的Rootkit入侵提供了便利。
针对上述情况,除了要对操作系统进行安全加固外,还要针对监控终端的操作系统进行全流程控制。可以采用可信计算的思想对操作系统的启动进行安全度量。例如CPU芯片中植入可信计算基TCB,在系统启动的不同阶段进行层层嵌套式的安全度量。
1)BIOS以芯片中的TCB为标准进行度量;
2)BIOS可信后以上述度量结果为新的TCB度量主引导区MBR;
3)MBR可信后以上述度量结果为新的TCB度量活动分区OBR。
如此层层度量,虽然启动会略慢,但从一定程度上加固了服务器和终端的操作系统安全,是值得也是必要的。
(2)数据安全
GB35114作为视频监控领域数据安全的先行者和探路人,已经开始在行业内实践落地,并已开始构筑生态体系。对于超高清视频监控,符合GB35114规范的B级和C级标准必然意味着更大的加解密算力需求。特别是对于C级标准视频内容本身的加解密,其开销十分巨大。
基于此,要研究针对超高清视频本身的数据安全机制。对于加解密的算力需求,应将其“卸载”到专有芯片(例如ASIC)中实现。针对非对称型加密机制,亦可通过硬件+软件的方式共同实现。同时也可以采用约定的方式抽取若干视频帧进行加解密以降低算力开销。
(3)网络安全
在超高清视频监控系统中,要加强抵御DDOS攻击的能力和手段,增加数据摆渡和校验机制。特别是在超高清视频流量巨大的情况下,这对于数据摆渡设备是一个重大考验。除此之外,通过回声技术的摄像机的安全准入系统也应视情况部署和使用。
(4)应用安全
在视频监控领域也应重视应用软件本身的漏洞和防护。针对缓冲区溢出漏洞、数字溢出漏洞、恶意模块注入、SQL注入漏洞、Bypass漏洞等要有检测和防护的措施,以保证整个应用系统的稳定,不能让这些漏洞成为信息系统中病毒与APT(高级可持续威胁)传播的跳板。
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