bsdvr數(shù)字視頻錄像與檢索系統(tǒng)

bsdvr數(shù)字視頻錄像與檢索系統(tǒng)

隨著視頻壓縮技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)、存儲技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，基于磁盤存儲的視頻系統(tǒng)逐漸進(jìn)入實際階段。與傳統(tǒng)錄像系統(tǒng)相比,數(shù)字硬盤錄像方式發(fā)生了質(zhì)的變化,蘇州廣電總臺提出了全備份、全硬盤的錄像系統(tǒng)方案,并與杭州博視科技有限公司合作開發(fā)了BSDVR數(shù)字視頻錄像與檢索系統(tǒng)。MPEG-4技術(shù)是BSDVR數(shù)字視頻錄像與檢索系統(tǒng)的核心。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于視像電話(VideoPhone)、視像電子郵件(VideoEmail)和電子新聞(ElectronicNews)等,其傳輸速率要求較低,在4800～64000bps之間,分辨率為176×144。MPEG-4利用很窄的帶寬,通過幀重建技術(shù)壓縮和傳輸數(shù)據(jù),以最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量。MPEG-4旨在將眾多的多媒體應(yīng)用集于一個完整的框架內(nèi),為不同性質(zhì)的視音頻數(shù)據(jù)制定通用、有效的編碼方案,提出基于具體內(nèi)容(Content-based)的視頻對象(VideoObject)的編碼標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-4是一種高效率的編碼標(biāo)準(zhǔn),其最低碼率可達(dá)到5～64kbps。在開發(fā)低碼率編碼的同時,更注重具體視頻對象的交互性和可操作性,并對多媒體應(yīng)用領(lǐng)域的各種編碼進(jìn)行兼容。BSDVR數(shù)字視頻錄像與檢索系統(tǒng)由3部分組成:采集回放、存儲和查詢。下面對這3部分作詳細(xì)的介紹。(1)視頻放電技術(shù)系統(tǒng)充分利用了DSP高速、算法靈活等特點,將采集到的視頻信號直接在板卡上進(jìn)行MPEG-4編解碼,不通過主機(jī)CPU處理,大大減少了主機(jī)CPU的負(fù)荷,提高了主機(jī)CPU的工作效率。視頻回放采用了DirectDraw技術(shù),并充分利用了顯卡自身的特點,支持硬件縮放。系統(tǒng)最大可支持24路視頻的實時采集回放。(2)活動視頻監(jiān)控存儲容量測試MPEG-4在壓縮方法上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于MPEG-1,更是MJPEG不能比擬的。經(jīng)過測試表明,對靜止、一般活動場景、劇烈活動場景3種情況,在相同清晰度對應(yīng)MPEG-1(500kbps)碼流情況下,存儲容量測試結(jié)果見表1。由于采用了MPEG-4壓縮技術(shù),大大減少了系統(tǒng)的存儲介質(zhì),由表1可知,1G的硬盤可存儲7h的劇烈活動視頻圖像,靜止情況下MPEG-4比MPEG-1節(jié)省了2/3的硬盤空間,從而大大節(jié)省的硬盤容量,同時降低了硬盤長時間大數(shù)據(jù)量寫盤工作發(fā)熱并可能導(dǎo)致的故障。MPEG-1壓縮芯片通常只支持定碼流壓縮,因此在場景活動加劇情況下存儲容量不變,但是回放畫面可以發(fā)現(xiàn)馬賽克顯著增加,同時運(yùn)動部分圖像清晰度下降。而MPEG-4可以根據(jù)場景變化自動調(diào)整壓縮方式,保留較好的圖像質(zhì)量。(3)錄像及數(shù)據(jù)傳輸為便于臺內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)、廣告客戶對已播出節(jié)目進(jìn)行查詢或?qū)ΜF(xiàn)播節(jié)目實時瀏覽,我們開發(fā)了支持多種協(xié)議的遠(yuǎn)端查詢功能。支持的協(xié)議有:TCP/IP,UDP,多播協(xié)議。TCP/IP,UDP是點對點的傳輸協(xié)議,多播是點對多點的傳輸協(xié)議。系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式實現(xiàn)多媒體點對點、點對多點的通信。該系統(tǒng)的幾大網(wǎng)絡(luò)功能:(1)連續(xù)、實時的節(jié)目瀏覽?？蛻敉ㄟ^網(wǎng)絡(luò)實時瀏覽服務(wù)器上的在播節(jié)目。使用者不必等待整個節(jié)目傳送完畢,就可以實時的連續(xù)不斷地觀看,這樣不但改善觀看前的等待問題,也可以達(dá)到即時的效果。(2)時間搜索和事件查詢。網(wǎng)絡(luò)客戶點擊列表或直接輸入日期及時間段,BSDVR會迅速搜索硬盤上所有錄像資料,并在時間表中加載錄像內(nèi)容;用戶可選擇某一通道,快速回放,進(jìn)行事件查詢。(3)系統(tǒng)監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)報警。系統(tǒng)定時監(jiān)測視頻輸入、硬盤容量,并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送視頻丟失和硬盤界滿等警告信號。該系統(tǒng)框圖如圖1所示。由于中心服務(wù)器對于整個系統(tǒng)十分重要,在事務(wù)處理和各項應(yīng)用中要處理大量的數(shù)據(jù),對于安全性和可靠性要求較高。要保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠,系統(tǒng)服務(wù)器的設(shè)計十分重要。系統(tǒng)設(shè)計中我們采用磁盤陣列(Raid5)容錯磁盤系統(tǒng)。該容錯技術(shù)的特點:磁盤陣列(Raid5)是由3個或3個以上的磁盤構(gòu)成一個陣列,磁盤被分成若干條狀帶,數(shù)據(jù)和校驗碼按一定規(guī)律混放在不同磁盤的這些條狀帶上。當(dāng)一個磁盤發(fā)生故障后,系統(tǒng)可由其他幾個盤上的數(shù)據(jù)和校驗信息恢復(fù)失效盤上的數(shù)據(jù)。這樣既保證了數(shù)據(jù)不會丟失,也使磁盤組的利用率得以提高。例如對于3個2GB的磁盤用Raid5后,其可使用的數(shù)據(jù)空間為4GB,有效空間占66%,對于5個2GB的磁盤用Raid5后,其可使用的數(shù)據(jù)空間為8GB,有效空間占80%,而磁盤鏡像和雙工只能用到一半的可用空間,例如兩個3GB磁盤,鏡像后實際可用空間為3GB。為了使該系統(tǒng)能24h不間斷的工作,提高服務(wù)器的工作性能及容錯性能,在系統(tǒng)的設(shè)計上我們采用了熱備份方式。該方式具有如下特點:兩臺配置完全相同的服務(wù)器,一臺服務(wù)器在線工作為主服務(wù)器,另一臺服務(wù)器在線備援為備份服務(wù)器,主服務(wù)器A出現(xiàn)故障,備份服務(wù)器B接管服務(wù)器的工作,修復(fù)后不再將接管的工作交回服務(wù)器A,此時服務(wù)器B作為主服務(wù)器在線工作,服務(wù)器A在線備援為備份服務(wù)器。兩臺服務(wù)器通過外部SCSI接口與磁盤陣列相連,共享該磁盤陣列,這兩臺服務(wù)器各需要一個較小的SCSI硬盤,以安裝WindowsNT網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),共享