多路嵌入式H.264視頻服務器的設計
(2)編碼模塊,主要完成對采集的圖像的壓縮編碼。對采集到的圖像數(shù)據進行壓縮可以有兩種方案,一種是用硬件來壓縮,它可以有專用系統(tǒng)和通用系統(tǒng)兩種形式,其中,專用系統(tǒng)使用專用芯片實現(xiàn)圖像的硬件壓縮,通用系統(tǒng)則利用通用芯片實現(xiàn)數(shù)據壓縮。相對于通
用系統(tǒng),用專用芯片對圖像用硬件進行壓縮可以快速進行圖象壓縮,減少處理器的開銷等點。第二種壓縮方法就是用軟件來實現(xiàn),這種方法對機器的硬件配置要求較高,但運用起來靈活,考慮到現(xiàn)在硬件技術已經比較成熟,故我們采用第二種方案,對采集到的圖像數(shù)據進行軟壓縮,此處利用H.264標準進行壓縮。H.264壓縮標準是一種新的編碼方法。與其他壓縮編碼方式比較,利用H.264標準可以獲得更高的壓縮比及更好的圖象質量。H.264編碼器都是開源的,可以從網上下載,此處用的是t264,對采集到的YUV格式的數(shù)據進行逐幀壓縮。
(3)網絡傳輸模塊,完成現(xiàn)場多媒體數(shù)據及歷史多媒體數(shù)據的網絡的傳輸,用于支持瀏覽端的現(xiàn)場預覽和記錄回放功能。其基本過程是碼流經碼率控制部分進行碼率調整,然后由RTP組件傳送到網絡中。傳輸啟動之初,組播控制器根據多用戶代理提供瀏覽端的組播策略來協(xié)商組播策略;傳輸過程中,RTCP組件實時監(jiān)測網絡狀況并反饋o決策控制器,決策控制器控制分離器、視頻抽幀器和碼流復合器組件,完成碼流的動態(tài)整合。其傳輸體系結構如圖3所示:
圖3視頻流傳輸體系結構
(4)存儲模塊,多個攝像頭采集的多路視頻數(shù)據經編碼壓縮后形成復合媒體流,通過存儲組件,存為H.264文件,同時向數(shù)據庫中寫相應的文件信息。
(5)設備控制模塊,設備控制器接收用戶界面發(fā)出的或網絡傳送來的控制命令,控制解碼器,完成對云臺、鏡頭等設備的控制。
客戶端主要完成視頻數(shù)據的接收,解碼和顯示工作,同時還可以動態(tài)設置編碼器的數(shù)。從功能角度,客戶端的軟件體系結構可劃分為3個模塊:設備控制模塊,網絡的接收與反饋模塊,顯示模塊。其體系結構如圖4所示:
(1)設備控制模塊,根據用戶輸入的命令((例如改變視頻窗口大小、接收路數(shù),圖象分辨率、開始/停止遠程監(jiān)控等), 產生控制命令并通過一個TCP連接發(fā)送到服務器端,服務器端設備控制器接收這些控制命令,并完成對云臺、鏡頭等設備的遠程控制。
(2)網絡的接收與反饋部分,根據用戶的基本帶寬情況(局域網還是非局域網)及請求的任務類型(現(xiàn)場預覽還是歷史回放),確定該接收碼流是否基于組播策略接收。RTP組件完成碼流的接收,RTCP組件檢測碼流的丟包率并反饋給服務器端。
圖4 客戶端軟件體系結構
(3)顯示模塊,同步源過濾器從RTP組件得到碼流,在控制器的協(xié)調下,完成解碼及同
步的視頻播放。此處我們采用的是Microsoft DirectShow[6]架構來完成H.264 碼流的實時解碼和圖像顯示工作。
試驗證明,對于包含有視頻服務器、多監(jiān)控客戶中心的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng),上述網絡傳輸部分能夠很好地完成視頻數(shù)據的實時傳輸,網絡自適應能力良好。
5 結束語
本文創(chuàng)新點是提出了一種多路嵌入式H.264視頻服務器的設計方案,并給出了系統(tǒng)硬件組成和軟件的體系結構框架,該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的Motion2JPG和MPEG21相比,采用H.264標準壓縮圖像,降低了帶寬占用率。對于四路QCIF和一路D1分辨率的高清晰度實時視頻監(jiān)控,只需占用65K和250K的網絡帶寬即可滿足傳輸需求。
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