bsdvr数字视频录像与检索系统

bsdvr数字视频录像与检索系统

随着视频压缩技术、计算机科学、存储技术和通信技术的快速发展，基于磁盘存储的视频系统逐渐进入实际阶段。与传统录像系统相比,数字硬盘录像方式发生了质的变化,苏州广电总台提出了全备份、全硬盘的录像系统方案,并与杭州博视科技有限公司合作开发了BSDVR数字视频录像与检索系统。MPEG-4技术是BSDVR数字视频录像与检索系统的核心。MPEG-4标准主要应用于视像电话(VideoPhone)、视像电子邮件(VideoEmail)和电子新闻(ElectronicNews)等,其传输速率要求较低,在4800～64000bps之间,分辨率为176×144。MPEG-4利用很窄的带宽,通过帧重建技术压缩和传输数据,以最少的数据获得最佳的图像质量。MPEG-4旨在将众多的多媒体应用集于一个完整的框架内,为不同性质的视音频数据制定通用、有效的编码方案,提出基于具体内容(Content-based)的视频对象(VideoObject)的编码标准。MPEG-4是一种高效率的编码标准,其最低码率可达到5～64kbps。在开发低码率编码的同时,更注重具体视频对象的交互性和可操作性,并对多媒体应用领域的各种编码进行兼容。BSDVR数字视频录像与检索系统由3部分组成:采集回放、存储和查询。下面对这3部分作详细的介绍。(1)视频放电技术系统充分利用了DSP高速、算法灵活等特点,将采集到的视频信号直接在板卡上进行MPEG-4编解码,不通过主机CPU处理,大大减少了主机CPU的负荷,提高了主机CPU的工作效率。视频回放采用了DirectDraw技术,并充分利用了显卡自身的特点,支持硬件缩放。系统最大可支持24路视频的实时采集回放。(2)活动视频监控存储容量测试MPEG-4在压缩方法上远远优于MPEG-1,更是MJPEG不能比拟的。经过测试表明,对静止、一般活动场景、剧烈活动场景3种情况,在相同清晰度对应MPEG-1(500kbps)码流情况下,存储容量测试结果见表1。由于采用了MPEG-4压缩技术,大大减少了系统的存储介质,由表1可知,1G的硬盘可存储7h的剧烈活动视频图像,静止情况下MPEG-4比MPEG-1节省了2/3的硬盘空间,从而大大节省的硬盘容量,同时降低了硬盘长时间大数据量写盘工作发热并可能导致的故障。MPEG-1压缩芯片通常只支持定码流压缩,因此在场景活动加剧情况下存储容量不变,但是回放画面可以发现马赛克显著增加,同时运动部分图像清晰度下降。而MPEG-4可以根据场景变化自动调整压缩方式,保留较好的图像质量。(3)录像及数据传输为便于台内领导、广告客户对已播出节目进行查询或对现播节目实时浏览,我们开发了支持多种协议的远端查询功能。支持的协议有:TCP/IP,UDP,多播协议。TCP/IP,UDP是点对点的传输协议,多播是点对多点的传输协议。系统采用客户机/服务器模式实现多媒体点对点、点对多点的通信。该系统的几大网络功能:(1)连续、实时的节目浏览。客户通过网络实时浏览服务器上的在播节目。使用者不必等待整个节目传送完毕,就可以实时的连续不断地观看,这样不但改善观看前的等待问题,也可以达到即时的效果。(2)时间搜索和事件查询。网络客户点击列表或直接输入日期及时间段,BSDVR会迅速搜索硬盘上所有录像资料,并在时间表中加载录像内容;用户可选择某一通道,快速回放,进行事件查询。(3)系统监测和网络报警。系统定时监测视频输入、硬盘容量,并通过网络发送视频丢失和硬盘界满等警告信号。该系统框图如图1所示。由于中心服务器对于整个系统十分重要,在事务处理和各项应用中要处理大量的数据,对于安全性和可靠性要求较高。要保证网络系统的安全、稳定、可靠,系统服务器的设计十分重要。系统设计中我们采用磁盘阵列(Raid5)容错磁盘系统。该容错技术的特点:磁盘阵列(Raid5)是由3个或3个以上的磁盘构成一个阵列,磁盘被分成若干条状带,数据和校验码按一定规律混放在不同磁盘的这些条状带上。当一个磁盘发生故障后,系统可由其他几个盘上的数据和校验信息恢复失效盘上的数据。这样既保证了数据不会丢失,也使磁盘组的利用率得以提高。例如对于3个2GB的磁盘用Raid5后,其可使用的数据空间为4GB,有效空间占66%,对于5个2GB的磁盘用Raid5后,其可使用的数据空间为8GB,有效空间占80%,而磁盘镜像和双工只能用到一半的可用空间,例如两个3GB磁盘,镜像后实际可用空间为3GB。为了使该系统能24h不间断的工作,提高服务器的工作性能及容错性能,在系统的设计上我们采用了热备份方式。该方式具有如下特点:两台配置完全相同的服务器,一台服务器在线工作为主服务器,另一台服务器在线备援为备份服务器,主服务器A出现故障,备份服务器B接管服务器的工作,修复后不再将接管的工作交回服务器A,此时服务器B作为主服务器在线工作,服务器A在线备援为备份服务器。两台服务器通过外部SCSI接口与磁盘阵列相连,共享该磁盘阵列,这两台服务器各需要一个较小的SCSI硬盘,以安装WindowsNT网络操作系统,共享