硬盤錄像機中的錄像技術(shù)
來源:中國數(shù)字音視網(wǎng) 編輯:數(shù)字音視工程 2009-10-22 11:43:39 加入收藏 咨詢

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硬盤錄像機,嚴(yán)格來講是數(shù)字錄像機,是CPU性能、多媒體技術(shù)、存儲技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物,它是一種將視音頻信號數(shù)字化后壓縮,然后記錄在硬盤上的設(shè)備。目前,硬盤錄像機主要有兩種:基于PC平臺的硬盤錄像機(PC-basedDVR)和基于嵌入式平臺的硬盤錄像機(EmbeddedDVR)。硬盤錄像機不僅具有傳統(tǒng)模擬錄像機的所有功能,并且由于其數(shù)字特性,具有傳統(tǒng)模擬錄像機所不具備的功能。
與傳統(tǒng)的模擬錄像機相比,硬盤錄像機具有較大優(yōu)越性,表現(xiàn)在:錄像時間長,最大錄像時間取決于連接的存儲設(shè)備的容量,一般可達(dá)幾百小時;支持的視音頻通道數(shù)多,可同時進(jìn)行幾路、十幾路、甚至幾十路同時錄像;記錄圖像質(zhì)量不會隨時間的推移而變差;功能更為豐富,不象傳統(tǒng)的模擬錄像機那么單一。
1、硬盤錄像機的功能
不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ脖P錄像機有不同的功能要求。例如用于監(jiān)控行業(yè)的硬盤錄像機應(yīng)當(dāng)具備以下功能:
1)壓縮功能:能對輸入的模擬視音頻信號進(jìn)行數(shù)字化采樣,然后對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮;
2)錄像功能:能把數(shù)字化后壓縮的視音頻信號記錄到硬盤上,并具備多種錄像觸發(fā)方式,如手動錄像、定時(計劃)錄像、報警錄像、移動偵測錄像等等;
3)放像功能:能把記錄在硬盤上的視音頻信號在模擬監(jiān)視器上或電腦顯示器上回放;
4)備份功能:能把記錄在硬盤上的視音頻信號通過USB接口或1394接口備份到各種移動介質(zhì)上;
5)網(wǎng)絡(luò)功能:能數(shù)字化后壓縮的視音頻信號或記錄在硬盤上的視音頻信號通過網(wǎng)口輸出;
6)云臺、鏡頭控制功能:能通過鍵盤、面板或網(wǎng)絡(luò)控制云臺、鏡頭;
7)報警輸入輸出:能接受、處理和輸出報警信號,即具備報警聯(lián)動功能。
不同廠商設(shè)計、生產(chǎn)的硬盤錄像機并不一定具備上面所列的所有功能,當(dāng)然,也有可能具備上面所沒有列出的功能。功能設(shè)置的依據(jù),完全是廠商對用戶需求的把握。
2、硬盤錄像機中的錄像技術(shù)
在硬盤錄像機中,錄像功能和很多其它功能相關(guān)聯(lián),如放像功能、網(wǎng)絡(luò)功能、備份功能等等,因此采用什么樣的錄像技術(shù),直接關(guān)系到整個硬盤錄像機的性能和硬盤故障率。錄像技術(shù)分兩個方面:
1)采用什么樣的文件系統(tǒng),這通常與采用的操作系統(tǒng)有關(guān),不容易自主選擇;
2)在已選定文件系統(tǒng)的條件下,應(yīng)用系統(tǒng)如何發(fā)揮文件系統(tǒng)的優(yōu)勢,同時避免其弱點對整個系統(tǒng)造成影響。
目前市場上,PC式DVR一般基于Windows系統(tǒng),文件系統(tǒng)一般采用NTFS或FAT32;而嵌入式DVR所采用的文件系統(tǒng)則與廠商選擇的嵌入式操作系統(tǒng)有密切的關(guān)系。目前嵌入式DVR中所采用的嵌入式操作系統(tǒng)有pSOS、EmbeddedLinux、vxWorks等等,而采用的文件系統(tǒng)則有較多種類,如MS-DOS兼容文件系統(tǒng)、UNIX兼容文件系統(tǒng)、Windows兼容文件系統(tǒng),還有各種專有的文件系統(tǒng)等等。選定哪一種文件系統(tǒng)作為嵌入式硬盤錄像機中的文件系統(tǒng),取決于很多因素,如公司的研發(fā)能力、財力、文件系統(tǒng)本身的特性等。應(yīng)該說,選擇任何一種文件系統(tǒng)都不會妨礙嵌入式硬盤錄像機中錄像功能的實現(xiàn)。有的公司甚至自己組織開發(fā)文件系統(tǒng)來滿足需求,當(dāng)然我們并不贊同這樣做,原因在于這樣做可能會花費較長的時間來穩(wěn)定,從而使設(shè)備上市的時間延長;另外,這種做法不符合現(xiàn)代社會分工越來越細(xì)、越來越專業(yè)的潮流,很難做到像專業(yè)軟件廠商推出的文件系統(tǒng)那樣穩(wěn)定可靠。
文件系統(tǒng)選定后,可供開發(fā)人員發(fā)揮的平臺就確定了。各個嵌入式硬盤錄像機廠商在選定平臺上應(yīng)用系統(tǒng)中的錄像模塊設(shè)計的合理與否,直接決定了嵌入式硬盤錄像機推向市場后的表現(xiàn)。例如,有的廠商用刪除老文件的方式來達(dá)到循環(huán)錄像的目的。為了使文件刪除的時間盡可能短,就采用了每分鐘生成一個碼流文件的方式錄像;還有的廠商則采用每小時生成一個文件的方式來錄像。這些方式的共同弱點是不能保證嵌入式硬盤錄像機的長時間穩(wěn)定運行。因為壓縮芯片輸出的碼流位率變化是比較大的,這就導(dǎo)致每分鐘、每小時產(chǎn)生的文件的大小都不一樣,而且可能相差很大,長時間運行后就會導(dǎo)致硬盤上充滿碎片,從而使系統(tǒng)運行效率急劇下降。這就是目前市場上有些品牌的嵌入式硬盤錄像機初期安裝時表現(xiàn)良好,但是過一段時間后就容易發(fā)生丟資料、壞硬盤的現(xiàn)象的原因。為解決這一問題,有公司提出了磁盤預(yù)分配技術(shù),保證在硬盤循環(huán)記錄過程中,永不出現(xiàn)碎片。
文件系統(tǒng)對磁盤的管理,有一套鏈表構(gòu)成的文件檢索機制,包括FAT表和目錄區(qū),如果關(guān)機的時候,正在寫修改的FAT表或目錄區(qū),這個FAT表扇區(qū)或目錄扇區(qū)被破壞,就會導(dǎo)致一組磁盤文件丟失。在硬盤錄像機的使用過程中,幾乎在不停地寫硬盤,如果非正常關(guān)機,出現(xiàn)FAT表扇區(qū)或目錄扇區(qū)被破壞的概率非常高,這也是為什么非正常關(guān)機次數(shù)多了,無論PC式硬盤錄像機還是嵌入式硬盤錄像機,經(jīng)常找不到記錄文件的原因。為解決這個問題,先進(jìn)的DVR廠商提出了FAT表和目錄區(qū)凍結(jié)技術(shù),保證在非正常關(guān)機過程中,不會導(dǎo)致FAT表和目錄區(qū)被破壞。
現(xiàn)在的小尺寸硬盤,也叫溫盤(是IBM的專題小組在溫切斯特大樓發(fā)明的,叫溫切斯特硬盤,簡稱溫盤,現(xiàn)在都叫硬盤,非溫切斯特技術(shù)的硬盤幾乎沒有),是機械結(jié)構(gòu),有兩個電機,一個是主軸電機,一個是磁頭尋道電機(目前幾乎都采用音圈電機)。在一臺硬盤錄像機中,一般會有多個硬盤,在錄像時,多路圖像同時盡量記錄在一個硬盤上,讓其它硬盤主軸電機停止旋轉(zhuǎn),一方面延長硬盤壽命,同時也降低硬盤錄像機的功耗(硬盤在休眠狀態(tài)下的功耗約為正常工作下的1/10),這稱為硬盤休眠技術(shù)。在硬盤休眠技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出了低尋道技術(shù),可以進(jìn)一步提高硬盤錄像機性能和延長硬盤的壽命,針對硬盤盤片磁粉逐步損壞脫落及相關(guān)問題,提出了硬盤失效預(yù)警技術(shù)。
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