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(jì)算機(jī)科學(xué)、存儲(chǔ)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，基于磁盤(pán)存儲(chǔ)的視頻系統(tǒng)逐漸進(jìn)入實(shí)際階段。與傳統(tǒng)錄像系統(tǒng)相比,數(shù)字硬盤(pán)錄像方式發(fā)生了質(zhì)的變化,蘇州廣電總臺(tái)提出了全備份、全硬盤(pán)的錄像系統(tǒng)方案,并與杭州博視科技有限公司合作開(kāi)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(guò)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(gè)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(duì)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(kāi)發(fā)低碼率編碼的同時(shí),更注重具體視頻對(duì)象的交互性和可操作性,并對(duì)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(chǔ)和查詢。下面對(duì)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(diǎn),將采集到的視頻信號(hào)直接在板卡上進(jìn)行MPEG-4編解碼,不通過(guò)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(diǎn),支持硬件縮放。系統(tǒng)最大可支持24路視頻的實(shí)時(shí)采集回放。(2)活動(dòng)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)容量測(cè)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(guò)測(cè)試表明,對(duì)靜止、一般活動(dòng)場(chǎng)景、劇烈活動(dòng)場(chǎng)景3種情況,在相同清晰度對(duì)應(yīng)MPEG-1(500kbps)碼流情況下,存儲(chǔ)容量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)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(chǔ)介質(zhì),由表1可知,1G的硬盤(pán)可存儲(chǔ)7h的劇烈活動(dòng)視頻圖像,靜止情況下MPEG-4比MPEG-1節(jié)省了2/3的硬盤(pán)空間,從而大大節(jié)省的硬盤(pán)容量,同時(shí)降低了硬盤(pán)長(zhǎng)時(shí)間大數(shù)據(jù)量寫(xiě)盤(pán)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(chǎng)景活動(dòng)加劇情況下存儲(chǔ)容量不變,但是回放畫(huà)面可以發(fā)現(xiàn)馬賽克顯著增加,同時(shí)運(yùn)動(dòng)部分圖像清晰度下降。而MPEG-4可以根據(jù)場(chǎng)景變化自動(dòng)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(tái)內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)、廣告客戶對(duì)已播出節(jié)目進(jìn)行查詢或?qū)ΜF(xiàn)播節(jié)目實(shí)時(shí)瀏覽,我們開(kāi)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸協(xié)議,多播是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸協(xié)議。系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式實(shí)現(xiàn)多媒體點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。該系統(tǒng)的幾大網(wǎng)絡(luò)功能:(1)連續(xù)、實(shí)時(shí)的節(jié)目瀏覽?？蛻敉ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)瀏覽服務(wù)器上的在播節(jié)目。使用者不必等待整個(gè)節(jié)目傳送完畢,就可以實(shí)時(shí)的連續(xù)不斷地觀看,這樣不但改善觀看前的等待問(wèn)題,也可以達(dá)到即時(shí)的效果。(2)時(shí)間搜索和事件查詢。網(wǎng)絡(luò)客戶點(diǎn)擊列表或直接輸入日期及時(shí)間段,BSDVR會(huì)迅速搜索硬盤(pán)上所有錄像資料,并在時(shí)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(cè)和網(wǎng)絡(luò)報(bào)警。系統(tǒng)定時(shí)監(jiān)測(cè)視頻輸入、硬盤(pán)容量,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送視頻丟失和硬盤(pán)界滿等警告信號(hào)。該系統(tǒng)框圖如圖1所示。由于中心服務(wù)器對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)十分重要,在事務(wù)處理和各項(xiàng)應(yīng)用中要處理大量的數(shù)據(jù),對(duì)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(jì)十分重要。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我們采用磁盤(pán)陣列(Raid5)容錯(cuò)磁盤(pán)系統(tǒng)。該容錯(cuò)技術(shù)的特點(diǎn):磁盤(pán)陣列(Raid5)是由3個(gè)或3個(gè)以上的磁盤(pán)構(gòu)成一個(gè)陣列,磁盤(pán)被分成若干條狀帶,數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼按一定規(guī)律混放在不同磁盤(pán)的這些條狀帶上。當(dāng)一個(gè)磁盤(pán)發(fā)生故障后,系統(tǒng)可由其他幾個(gè)盤(pán)上的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息恢復(fù)失效盤(pán)上的數(shù)據(jù)。這樣既保證了數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,也使磁盤(pán)組的利用率得以提高。例如對(duì)于3個(gè)2GB的磁盤(pán)用Raid5后,其可使用的數(shù)據(jù)空間為4GB,有效空間占66%,對(duì)于5個(gè)2GB的磁盤(pán)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(pán)鏡像和雙工只能用到一半的可用空間,例如兩個(gè)3GB磁盤(pán),鏡像后實(shí)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(cuò)性能,在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上我們采用了熱備份方式。該方式具有如下特點(diǎn):兩臺(tái)配置完全相同的服務(wù)器,一臺(tái)服務(wù)器在線工作為主服務(wù)器,另一臺(tái)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(shí)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(tái)服務(wù)器通過(guò)外部SCSI接口與磁盤(pán)陣列相連,共享該磁盤(pán)陣列,這兩臺(tái)服務(wù)器各需要一個(gè)較小的SCSI硬盤(pán),以安裝WindowsNT網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),共享