M-JPEG的缺點(diǎn)一是壓縮效率低，M-JPEG算法是根據(jù)每一幀圖像的內(nèi)容進(jìn)行壓縮，而不是根據(jù)相鄰幀圖像之間的差異來(lái)進(jìn)行壓縮，因此造成了大量冗余信息被重復(fù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)占用的空間大到每幀8～20K字節(jié)，最好也只能做到每幀3K字節(jié)。另外一點(diǎn)是它的實(shí)時(shí)性差，在保證每路都必需是高清晰度的前提下，很難完成實(shí)時(shí)壓縮，而且丟幀現(xiàn)象嚴(yán)重，但如果采用高壓縮比則視頻質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重降低。

JPEG的新進(jìn)展是多層式JPEG(ML-JPEG)壓縮技術(shù)。它先傳低清晰度的畫(huà)面，故成像速度快很多；再補(bǔ)送細(xì)節(jié)的壓縮資料，使畫(huà)面品質(zhì)改善；然后再補(bǔ)送更細(xì)節(jié)的壓縮資料，使畫(huà)面品質(zhì)更加改善，這樣JPEG的畫(huà)面呈現(xiàn)由低清晰度到高清晰度、由模糊到清楚。

MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)的碼率為1.2Mbps左右，可提供30幀CIF(352×288)質(zhì)量的圖像，是為CD-ROM光盤(pán)的視頻存儲(chǔ)和播放所制定的。MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)視頻編碼部分采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)、二維DCT、VLC游程編碼等。此外還引入了幀內(nèi)幀(I)、預(yù)測(cè)幀(P)、雙向預(yù)測(cè)幀(B)和直流幀(D)等概念，進(jìn)一步提高了編碼效率。

MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)是在MPEG-1的基礎(chǔ)上，在提高圖像分辨率、兼容數(shù)字電視等方面做了一些改進(jìn)，例如它的運(yùn)動(dòng)矢量的精度為半像素；在編碼運(yùn)算中(如運(yùn)動(dòng)估計(jì)和DCT)區(qū)分“幀”和“場(chǎng)”；引入了編碼的可分級(jí)性技術(shù)，如空間可分級(jí)性、時(shí)間可分級(jí)性和信噪比可分級(jí)性等。

MPEG-4是基于幀重建算法來(lái)壓縮和傳輸視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)圖像各個(gè)區(qū)域的變化，根據(jù)對(duì)象的空間和時(shí)間特征來(lái)調(diào)整壓縮方法，從而可以獲得比MPEG-1更大的壓縮比、更低的壓縮碼流和更佳的圖像質(zhì)量。MPEG4的應(yīng)用目標(biāo)是針對(duì)窄帶傳輸、高畫(huà)質(zhì)壓縮、交互式操作以及將自然物體與人造物體相融合的表達(dá)方式，同時(shí)還特別強(qiáng)調(diào)廣泛的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。

H.264是ITU-T的VCEG(視頻編碼專家組)和ISO/IEC的MPEG(活動(dòng)圖像編碼專家組)的聯(lián)合視頻組(JVT：JointVideoTeam)開(kāi)發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。1998年1月份開(kāi)始草案征集，1999年9月，完成第一個(gè)草案，2001年5月制定了其測(cè)試模式TML-8，2002年6月的JVT第5次會(huì)議通過(guò)了H.264的FCD板。2003年3月正式發(fā)布。

H.264常用統(tǒng)一的VLC符號(hào)編碼，高精度、多模式的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，基于4×4塊的DCT變換、分層的編碼語(yǔ)法等。這些措施使得H.264算法具有很的高編碼效率，在相同的重建圖像質(zhì)量下，能夠比H.263節(jié)約50％左右的碼率。H.264的碼流結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，增加了差錯(cuò)恢復(fù)能力，能夠很好地適應(yīng)IP和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。

為了更好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，及長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)要求，目前，DVR一般均采用編碼效率高的MPEG-4或H.264視頻壓縮技術(shù)。這必將增加壓縮算法的運(yùn)算量，對(duì)處理器性能的要求也就越高。

操作系統(tǒng)

Windows操作系統(tǒng)具有應(yīng)用普遍、使用簡(jiǎn)單、日后維護(hù)方便、軟件易于升級(jí)等特點(diǎn)，成為基于PC的DVR首選的操作系統(tǒng)。但Windows操作系統(tǒng)本身具有不穩(wěn)定性，但系統(tǒng)中除了運(yùn)行DVR應(yīng)用軟件外，還運(yùn)行其它的軟件時(shí)，系統(tǒng)將不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)“死機(jī)”等嚴(yán)重問(wèn)題，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

Linux操作系統(tǒng)支持多用戶、多任務(wù)、及多道處理的Linux操作系統(tǒng)作為“開(kāi)源”軟件，可由開(kāi)發(fā)者任意修改和添加。此外，Linux是以網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)，具有完整的網(wǎng)絡(luò)功能，使用者可以在Linux下以單機(jī)連上互聯(lián)網(wǎng)，也可架設(shè)局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)；還可以Linux架設(shè)各種服務(wù)器，提供在互聯(lián)網(wǎng)以及內(nèi)部網(wǎng)的郵件、FTP和Web等各種服務(wù)，方便DVR實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS對(duì)于嵌入式DVR來(lái)說(shuō)是最佳選擇，開(kāi)發(fā)者可以應(yīng)用為中心，根據(jù)應(yīng)用對(duì)功能、可靠性、穩(wěn)定性、成本、體積等的綜合要求，對(duì)軟／硬件進(jìn)行裁剪，使產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)更靈活、多樣。

然而，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS的嵌入式DVR目前面臨的最大挑戰(zhàn)在于其網(wǎng)絡(luò)功能。在網(wǎng)絡(luò)普及的今天，已有越來(lái)越多的用戶使用網(wǎng)絡(luò)。具有網(wǎng)絡(luò)功能的DVR可讓用戶透過(guò)LAN/WAN、Internet等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。

基于DM642的嵌入式DVR實(shí)現(xiàn)

在進(jìn)行嵌入式DVR設(shè)計(jì)以前，我們首先需要對(duì)構(gòu)成DVR所必需的硬件配置進(jìn)行分析。

一體化模擬前端：DVR的模擬前端為來(lái)自攝像機(jī)和麥克風(fēng)的模擬視頻和模擬音頻信號(hào)，為了降低整個(gè)系統(tǒng)的成本，一般會(huì)有多路視頻和音頻信號(hào)輸入。而攝像機(jī)一般安裝在云臺(tái)上，為了取景、調(diào)焦，需要對(duì)其進(jìn)行水平、俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡頭變焦，光圈開(kāi)合，攝像頭防護(hù)罩控制(開(kāi)/關(guān)、加熱/風(fēng)扇等)等，云臺(tái)的這些控制命令一般通過(guò)異步串口RS232、RS422／RS485提供。另外，對(duì)于一個(gè)完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，還需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，如門禁控制、紅外/煙霧/煤氣感應(yīng)、報(bào)警器、紅外對(duì)射、停車管理等，這些功能一般用數(shù)字I/O實(shí)現(xiàn)。

由此可見(jiàn)，DVR的一體化模擬前端，除了需要提供多路的模擬視頻/音頻的輸入端口外，還需要為云臺(tái)控制提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232/RS422/RS485異步串行接口，及環(huán)境監(jiān)控的數(shù)字I/O。

數(shù)字化：為了用微處理器實(shí)時(shí)地對(duì)輸入的視頻/音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的編/解碼處理，必需將輸入的模擬視頻/音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，這部分工作由視頻解碼器和音頻解碼器完成。每個(gè)模擬視頻輸入對(duì)應(yīng)一路視頻解碼器，每個(gè)模擬音頻輸入同樣對(duì)應(yīng)一路音頻解碼器，而且配對(duì)的視頻和音頻信號(hào)數(shù)字化必須同步進(jìn)行。

實(shí)時(shí)處理數(shù)字視頻/音頻數(shù)據(jù)：模擬視頻/音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后，將高速產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，為了能對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸、回溯、和分析等功能，首要的工作必須實(shí)時(shí)地完成大數(shù)據(jù)量、大計(jì)算量的數(shù)字視頻／音頻的壓縮編碼處理，數(shù)字視頻壓縮編碼算法有：MPGE-2、MPEG-4、H.263、H.264等，數(shù)字音頻壓縮算法有：G.711、G.722、G.723、G.728、G.729等。

實(shí)時(shí)完成這樣的算法需要高速的處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，高性能DSP的出現(xiàn)正好滿足了這一需求。另外大量的高速產(chǎn)生的數(shù)字視頻／音頻數(shù)據(jù)，需要高速、大容量的存儲(chǔ)器來(lái)緩存。DSP與高速、大容量存儲(chǔ)器構(gòu)成數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心。本文將采用TI公司的TMS320DM642及高速、大容量SDRAM存儲(chǔ)器來(lái)構(gòu)成DVR的核心。

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸：對(duì)于DVR來(lái)說(shuō)，不僅需要對(duì)壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)，以便回溯。而且還需要能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視和控制，即需要將壓縮后的數(shù)據(jù)和相關(guān)的控制信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。由此可見(jiàn)，對(duì)于DVR來(lái)說(shuō)，硬件上除了能提供大容量本地存儲(chǔ)、本地傳輸外，還需要遠(yuǎn)程傳輸?shù)冉涌凇?/span>