硬盤(pán)錄像機(jī)中的錄像技術(shù)
來(lái)源:中國(guó)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
硬盤(pán)錄像機(jī),嚴(yán)格來(lái)講是數(shù)字錄像機(jī),是CPU性能、多媒體技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物,它是一種將視音頻信號(hào)數(shù)字化后壓縮,然后記錄在硬盤(pán)上的設(shè)備。目前,硬盤(pán)錄像機(jī)主要有兩種:基于PC平臺(tái)的硬盤(pán)錄像機(jī)(PC-basedDVR)和基于嵌入式平臺(tái)的硬盤(pán)錄像機(jī)(EmbeddedDVR)。硬盤(pán)錄像機(jī)不僅具有傳統(tǒng)模擬錄像機(jī)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(jī)所不具備的功能。
與傳統(tǒng)的模擬錄像機(jī)相比,硬盤(pán)錄像機(jī)具有較大優(yōu)越性,表現(xiàn)在:錄像時(shí)間長(zhǎng),最大錄像時(shí)間取決于連接的存儲(chǔ)設(shè)備的容量,一般可達(dá)幾百小時(shí);支持的視音頻通道數(shù)多,可同時(shí)進(jìn)行幾路、十幾路、甚至幾十路同時(shí)錄像;記錄圖像質(zhì)量不會(huì)隨時(shí)間的推移而變差;功能更為豐富,不象傳統(tǒng)的模擬錄像機(jī)那么單一。
1、硬盤(pán)錄像機(jī)的功能
不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ脖P(pán)錄像機(jī)有不同的功能要求。例如用于監(jiān)控行業(yè)的硬盤(pán)錄像機(jī)應(yīng)當(dāng)具備以下功能:
1)壓縮功能:能對(duì)輸入的模擬視音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣,然后對(duì)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(hào)記錄到硬盤(pán)上,并具備多種錄像觸發(fā)方式,如手動(dòng)錄像、定時(shí)(計(jì)劃)錄像、報(bào)警錄像、移動(dòng)偵測(cè)錄像等等;
3)放像功能:能把記錄在硬盤(pán)上的視音頻信號(hào)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(pán)上的視音頻信號(hào)通過(guò)USB接口或1394接口備份到各種移動(dòng)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(hào)或記錄在硬盤(pán)上的視音頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)口輸出;
6)云臺(tái)、鏡頭控制功能:能通過(guò)鍵盤(pán)、面板或網(wǎng)絡(luò)控制云臺(tái)、鏡頭;
7)報(bào)警輸入輸出:能接受、處理和輸出報(bào)警信號(hào),即具備報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能。
不同廠商設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的硬盤(pán)錄像機(jī)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(méi)有列出的功能。功能設(shè)置的依據(jù),完全是廠商對(duì)用戶需求的把握。
2、硬盤(pán)錄像機(jī)中的錄像技術(shù)
在硬盤(pán)錄像機(jī)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(gè)硬盤(pán)錄像機(jī)的性能和硬盤(pán)故障率。錄像技術(shù)分兩個(gè)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(shì),同時(shí)避免其弱點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成影響。
目前市場(chǎng)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(pán)錄像機(jī)中的文件系統(tǒng),取決于很多因素,如公司的研發(fā)能力、財(cái)力、文件系統(tǒng)本身的特性等。應(yīng)該說(shuō),選擇任何一種文件系統(tǒng)都不會(huì)妨礙嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)中錄像功能的實(shí)現(xiàn)。有的公司甚至自己組織開(kāi)發(fā)文件系統(tǒng)來(lái)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(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)穩(wěn)定,從而使設(shè)備上市的時(shí)間延長(zhǎng);另外,這種做法不符合現(xiàn)代社會(huì)分工越來(lái)越細(xì)、越來(lái)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(kāi)發(fā)人員發(fā)揮的平臺(tái)就確定了。各個(gè)嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)廠商在選定平臺(tái)上應(yīng)用系統(tǒng)中的錄像模塊設(shè)計(jì)的合理與否,直接決定了嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)推向市場(chǎng)后的表現(xiàn)。例如,有的廠商用刪除老文件的方式來(lái)達(dá)到循環(huán)錄像的目的。為了使文件刪除的時(shí)間盡可能短,就采用了每分鐘生成一個(gè)碼流文件的方式錄像;還有的廠商則采用每小時(shí)生成一個(gè)文件的方式來(lái)錄像。這些方式的共同弱點(diǎn)是不能保證嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)閴嚎s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(shí)產(chǎn)生的文件的大小都不一樣,而且可能相差很大,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后就會(huì)導(dǎo)致硬盤(pán)上充滿碎片,從而使系統(tǒng)運(yùn)行效率急劇下降。這就是目前市場(chǎng)上有些品牌的嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)初期安裝時(shí)表現(xiàn)良好,但是過(guò)一段時(shí)間后就容易發(fā)生丟資料、壞硬盤(pán)的現(xiàn)象的原因。為解決這一問(wèn)題,有公司提出了磁盤(pán)預(yù)分配技術(shù),保證在硬盤(pán)循環(huán)記錄過(guò)程中,永不出現(xiàn)碎片。
文件系統(tǒng)對(duì)磁盤(pán)的管理,有一套鏈表構(gòu)成的文件檢索機(jī)制,包括FAT表和目錄區(qū),如果關(guān)機(jī)的時(shí)候,正在寫(xiě)修改的FAT表或目錄區(qū),這個(gè)FAT表扇區(qū)或目錄扇區(qū)被破壞,就會(huì)導(dǎo)致一組磁盤(pán)文件丟失。在硬盤(pán)錄像機(jī)的使用過(guò)程中,幾乎在不停地寫(xiě)硬盤(pán),如果非正常關(guān)機(jī),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(jī)次數(shù)多了,無(wú)論P(yáng)C式硬盤(pán)錄像機(jī)還是嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī),經(jīng)常找不到記錄文件的原因。為解決這個(gè)問(wèn)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(jī)過(guò)程中,不會(huì)導(dǎo)致FAT表和目錄區(qū)被破壞。
現(xiàn)在的小尺寸硬盤(pán),也叫溫盤(pán)(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(pán),簡(jiǎn)稱溫盤(pán),現(xiàn)在都叫硬盤(pán),非溫切斯特技術(shù)的硬盤(pán)幾乎沒(méi)有),是機(jī)械結(jié)構(gòu),有兩個(gè)電機(jī),一個(gè)是主軸電機(jī),一個(gè)是磁頭尋道電機(jī)(目前幾乎都采用音圈電機(jī))。在一臺(tái)硬盤(pán)錄像機(jī)中,一般會(huì)有多個(gè)硬盤(pán),在錄像時(shí),多路圖像同時(shí)盡量記錄在一個(gè)硬盤(pán)上,讓其它硬盤(pán)主軸電機(jī)停止旋轉(zhuǎn),一方面延長(zhǎng)硬盤(pán)壽命,同時(shí)也降低硬盤(pán)錄像機(jī)的功耗(硬盤(pán)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(pán)休眠技術(shù)。在硬盤(pán)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(pán)錄像機(jī)性能和延長(zhǎng)硬盤(pán)的壽命,針對(duì)硬盤(pán)盤(pán)片磁粉逐步損壞脫落及相關(guān)問(wèn)題,提出了硬盤(pán)失效預(yù)警技術(shù)。
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