硬盤播放系統(tǒng)中的視頻壓縮處理技術研究

尉耀穩(wěn) 翁利國 范華 邱海鋒

摘要：隨著我國科學技術的快速發(fā)展，電子信息技術逐漸進入人們生活，并在人們日常生活當中，得到廣泛應用。在人們對電子信息技術應用的同時，卻忽視了電子信息產(chǎn)品的主要媒介—硬盤播放系統(tǒng)?；诖?，本文對硬盤播放系統(tǒng)中的視頻壓縮存儲技術進行以下相關研究。

關鍵詞：硬盤播放系統(tǒng);視頻壓縮;處理技術

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）02-0201-02

在硬盤播放系統(tǒng)當中，關于視頻壓縮處理技術和格式的正確選擇，不僅對當前創(chuàng)建的硬盤播放系統(tǒng)的規(guī)范性和有效性，有著相關的聯(lián)系，還和數(shù)字電視系統(tǒng)的融合有著密切的關聯(lián)。當前，數(shù)據(jù)壓縮編碼的方式包含Motion-JPEG和MPEG-2等兩種。前一種方式，能夠得到相同質量的電視節(jié)目，節(jié)約大量的存儲空間;后一種方式，已經(jīng)成為數(shù)字點啊是傳輸?shù)慕y(tǒng)一標準，可以和視頻運用的不同方面進行良好兼容。

1硬盤播出系統(tǒng)

1.1視頻服務器

硬盤播放系統(tǒng)的構成，包含視頻服務器。視頻服務器是一種特殊的嵌入式設備，用于壓縮，存儲和處理視頻、音頻數(shù)據(jù)。視頻服務器采用MPEG4、MPEG2、H.264、H.265等視頻編碼格式，對視頻數(shù)據(jù)進行重新編碼和壓縮，以滿足存儲和傳輸?shù)男枰?。視頻服務器可以平滑地將視頻監(jiān)控系統(tǒng)升級到基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，同時保留現(xiàn)有的模擬視頻監(jiān)控設備[1]。視頻服務器為模擬視頻設備帶來了新功能，在視頻服務器的幫助下，可以通過標準PC服務器記錄和管理視頻圖像。

1.2二級存儲系統(tǒng)

二級存儲系統(tǒng)，也屬于硬盤播放系統(tǒng)。本系統(tǒng)配備了二級存儲磁盤陣列和遷移服務器，作為網(wǎng)絡近線存儲和在線存儲的智能遷移，配備二級存儲磁盤陣列，視頻工作站將視頻上傳到輔助存儲磁盤陣列。其中，存儲磁盤包含15個4T SATA硬盤，一個熱備盤，另外14個是RAID盤，可允許同時損壞兩個SATA硬盤，RAID總容量為11T，其存儲時間可以超過2000小時的12Mbps視頻和音頻文件，并且能夠保留足夠的存儲空間。

2視頻壓縮存儲方式

2.1雙機準備鏡像結構和Media Clustcr結構

雙機準備鏡像結構，包含兩組視頻服務器， 一是主視頻服務器，二是備用視頻服務器。主視頻服務器出現(xiàn)故障后，將切換到備份視頻服務器繼續(xù)響應服務，并且可以同步內存。另外，所有操作內容都由工業(yè)計算機進行實時檢測和有效控制。Media Cluster是由多個AV服務器連接的網(wǎng)絡結構，每個AV服務器稱為一個節(jié)點，與一臺機器的工作原理相同，但與其他服務器系統(tǒng)不相同。如果一個節(jié)點出現(xiàn)故障，則Media Clustcr仍然可以繼續(xù)工作，并且能夠把遺失的相關數(shù)據(jù)進行有效恢復。

2.2共享存儲結構

共享存儲結構，是存儲附加網(wǎng)絡，是一種GB帶寬計算機與內存之間的通信道路技術。本結構由硬件和軟件組成，包括光纖通道交換機，存儲設備，存儲網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和存儲監(jiān)控應用程序。共享存儲結構提供大容量存儲視頻，共享解決方案很多聲音和圖像文件[2]。此存儲結構使用的是光纖網(wǎng)絡，在主機和存儲設備之間提供高速互連通道，其傳輸距離可達到十千米。這避免大流量數(shù)據(jù)傳輸受阻和沖突，非常適合不間斷性視頻數(shù)據(jù)流的傳輸，可以用作電視臺的視頻業(yè)務管理結構體，也可以用作視頻和音頻廣播服務器的網(wǎng)絡結構。

3視頻壓縮處理技術研究

數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)基于視頻數(shù)字壓縮編碼技術，大容量存儲技術和寬帶網(wǎng)絡傳輸技術。數(shù)字程序經(jīng)過數(shù)字編碼和壓縮，存儲在硬盤上，可通過網(wǎng)絡傳輸和控制輕松進行數(shù)字化或模擬。電視節(jié)目硬盤播出系統(tǒng)涉及視頻數(shù)字壓縮編碼，RAID技術，數(shù)字音頻嵌入等相關技術。

3.1視頻壓縮編碼技術原理

由于視頻圖像的時間和空間具有較強的聯(lián)系性，視頻信號本身具有大量的空間冗余。視頻壓縮編碼的主要任務是消除視頻內容中的冗余，并用最少量的數(shù)據(jù)表示最多內容，此過程稱為視頻編碼或壓縮。視頻信息中存在多種類型的冗余，包括時間冗余，空間冗余，結構冗余，和編碼冗余等。根據(jù)是否可以恢復數(shù)據(jù)信息，視頻壓縮編碼技術可以分為兩類：一是有損壓縮編碼;二是無損壓縮編碼。通常，在實際應用中，采用混合兩種編碼模式的方法。而且，當前H.264壓縮技術已成為視頻壓縮最重要的技術之一。

3.2視頻壓縮存儲技術組網(wǎng)技術

在硬盤播放系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息傳輸，這實際上結合了信道技術和大容量內存存儲特征的一種全新網(wǎng)絡結構。其中，存儲區(qū)域網(wǎng)絡具有以下顯著特征：寬帶，模式基于模塊的可擴展架構，高可靠性和容錯性，易于管理和控制，而且其成本消耗較小。其適合大型數(shù)據(jù)量傳輸，實時數(shù)據(jù)處理，是為解決存儲技術問題而提出的一種存儲技術方法。此存儲技術，為了利用網(wǎng)絡實現(xiàn)電視節(jié)目的有效廣播和規(guī)范管理，進而進行整合出一種技術方法。

3.3視頻壓縮Motion-JPEG技術編碼

目前視頻壓縮編碼方法主要是Motion-JPEG技術，此技術是一種靜止狀態(tài)的壓縮技術，廣泛應用在視頻非線性編輯領域，可以精確地執(zhí)行幀編輯和多層圖像處理。例如，靜止圖像的壓縮以每秒24幀的速率完成，在編輯過程中可以隨機訪問任何幀，能夠精準地進行幀編輯。此外，Motion-JPEG的壓縮和解壓縮是對稱的，可以通過相同的硬件和軟件實現(xiàn)[3]。但是，Motion-JPEG僅壓縮幀中的空間冗余，并且壓縮效率不高。當壓縮比率為7：1時，使用Motion-JPEG格式，其傳輸速率為20 Mbps，提供了與BetacamSP圖像質量相當?shù)某绦颉?/p>

3.4視頻壓縮H.264技術編碼

H.264使用多幀壓縮技術，傳輸速率為從2Mbps開始，在10 Mbps以下范圍波動。H.264將不同的壓縮編碼方法應用于圖像序列中的不同幀，在幀間預測壓縮中，幾個幀圖像被處理為一個GOP。GOP中的幀數(shù)對壓縮比和圖像質量之間有著重要聯(lián)系性。幀數(shù)越多，在相同壓縮比下的圖像質量越高。此外，幀內壓縮和幀間壓縮的組合，大大增加了壓縮比率，并且不影響圖像質量。因此，傳輸系統(tǒng)中的視頻可以獲得相同質量程序，大大節(jié)省存儲空間。而且，H.264已成為視頻行業(yè)傳輸?shù)慕y(tǒng)一標準。

4 結論

綜上所述，硬盤播放系統(tǒng)一個龐大而復雜的系統(tǒng)工程，在對其視頻編碼壓縮處理技術進行研究時，應充分考慮系統(tǒng)硬件和軟件，還應該考慮系統(tǒng)的綜合運用能力。此外，在硬盤系統(tǒng)傳輸過程中，應用視頻壓縮存儲技術組網(wǎng)技術，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)處理，從而解決存儲技術問題。最后，視頻行業(yè)系統(tǒng)工作人員應熟悉工作流程結構，在視頻領域積累豐富的工程經(jīng)驗，提升自身售后服務能力，并提高系統(tǒng)升級能力。

參考文獻：

[1] 楚紅軍.硬盤播出系統(tǒng)及關鍵技術的應用[J].電子技術與軟件工程，2016（4）：178-178.

[2] 馬寧.關于電視臺硬盤播出系統(tǒng)關鍵技術的探討與分析[J].工業(yè)，2016（9）：00280-00280.

[3] 張昭秦.電視臺數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)故障及處理方法探討[J].中國傳媒科技，2017（9）.