基于VC++的視頻監(jiān)控存儲容量計算器

謝克宇

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司東北分院，哈爾濱 150006）

隨著現(xiàn)代社會不斷發(fā)展與進步，視頻監(jiān)控已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可或缺的一部分。無論是交通、醫(yī)院、學校、公安、工廠，還是超市、景區(qū)等公共場所，甚至家中，都已隨處可見視頻監(jiān)控。視頻監(jiān)控可以取代大量的人力勞動，進行24 h無間斷地監(jiān)控，從而保證一切井然有序的進行。同時，在視頻監(jiān)控范圍內(nèi)發(fā)生任何事故后，可以在第一時間調(diào)取視頻監(jiān)控存儲記錄，查看事故發(fā)生的經(jīng)過及原委，還原事故真相。

視頻監(jiān)控的存儲格式有很多，但在鐵路工程應(yīng)用設(shè)計中，常用的存儲格式主要有5種，分別是CIF、D1、720P、1080P及1080P云存儲格式。一個視頻監(jiān)控工程，從項目立項開始到完成施工圖設(shè)計，中間還會經(jīng)歷很多階段，比如方案設(shè)計階段、可行性研究階段、初步設(shè)計階段等，并且每一個階段的設(shè)計都會有一定的變化與改動。這些變化與改動，主要涉及的就是視頻路數(shù)、存儲天數(shù)以及存儲格式這3個量，其中存儲格式又分為上述的5類。由于視頻監(jiān)控存儲容量計算公式的復(fù)雜性、計算參數(shù)頻繁改動的必然性以及手動計算不可避免的錯誤性等，因此，鑒于以上問題，開發(fā)一個視頻監(jiān)控存儲容量計算器，是十分必要的。

本文針對鐵路工程設(shè)計中常用的5種存儲格式，利用VC++環(huán)境程序，開發(fā)一個視頻監(jiān)控存儲容量計算器。該計算器已應(yīng)用于鐵路工程設(shè)計近2年，計算快速準確，大量實際應(yīng)用表明，該計算器不僅適用于鐵路工程設(shè)計，還適用于任何以這5種存儲格式設(shè)計的視頻監(jiān)控工程應(yīng)用，具有很好的魯棒性。

1 視頻監(jiān)控存儲格式

在實際應(yīng)用中，視頻監(jiān)控存儲格式有很多，比如CIF、4CIF、QCIF、AVI、ASF等，但在鐵路工程應(yīng)用設(shè)計中，主要以CIF、D1、720P、1080P以及1080P云存儲這5種格式為主。

1.1 CIF存儲格式

CIF（Common Intermediate Format）是通用影像傳輸視頻會議中經(jīng)常使用的一種影像傳輸格式，也是前幾年用得最多的一種格式，現(xiàn)如今在市場上也占有很大的市場份額。CIF的分辨率為352×288，采用非隔行掃描方式，存儲碼流為512 kbit/s。

1.2 D1存儲格式

D1是數(shù)字電視系統(tǒng)顯示格式的標準，也就是常說的標清40萬像素，是一般模擬電視的最高標準之一。D1的分辨率為720×576，采用隔行掃描方式，存儲碼流為2048 kbit/s。

1.3 720P存儲格式

720P是一種視頻顯示格式，是美國電影電視工程師協(xié)會制定的高等級高清數(shù)字電視的格式標準，也就是常說的高清100萬像素。720P的分辨率為1280×720，采用逐行掃描方式，存儲碼流為3072 kbit/s。

1.4 1080P存儲格式

1080P也是一種視頻顯示格式，是美國電影電視工程師協(xié)會制定的高等級高清數(shù)字電視的格式標準，也就是常說的高清200萬像素。1080P的分辨率為1920×1080，采用逐行掃描方式，存儲碼流為4096 kbit/s。

1.5 1080P云存儲格式

云存儲（Cloud storage）是一種網(wǎng)上在線存儲的模式，即把數(shù)據(jù)存放在通常由第三方托管的多臺虛擬服務(wù)器，而非專屬的服務(wù)器上。數(shù)據(jù)存儲托管人需向托管公司租賃或購買數(shù)據(jù)中心的存儲空間，簡單來說，云存儲就是將儲存資源放到云上供人存取的一種新興方案，使用者可以在任何時間、任何地方，透過任何可連網(wǎng)的裝置連接到云上方便地存取數(shù)據(jù)。

2 視頻監(jiān)控存儲容量計算公式

存儲容量是指存儲器可以容納的二進制信息量，用存儲器中存儲地址寄存器MAR的編址數(shù)與存儲字位數(shù)的乘積表示。網(wǎng)絡(luò)上的所有信息都是以“位”（bit）為單位傳遞的，一個位就代表一個0或1。每8個位（bit）組成一個字節(jié)（Byte）。

存儲碼流單位：kbit/s。1 TB=1024 GB，1 GB= 1024 MB，1 MB=1024 kB，1 kB=1024 Byte，1 Byte =8 bit，1 kB/s=8 kbit/s 。

由以上可得視頻存儲容量計算公式（1）：

根據(jù)存儲容量計算公式（1），可以計算出不同視頻存儲格式，1路視頻1天所需的存儲容量如表1所示。

表11路1天 不同存儲格式所需存儲容量Tab.1 Storage capacity required by different storage formats for 1 channel in 1 day

然而，以上計算出的存儲容量是凈容量。但是，在實際的工程設(shè)計中，無論選用的是視頻硬盤錄像機、視頻存儲服務(wù)器還是視頻云存儲設(shè)備，都要考慮硬盤的格式化空間，通常硬盤格式化系數(shù)設(shè)為0.9。除此之外，視頻云存儲設(shè)備還要考慮校驗系數(shù)及熱備系數(shù)，通常校驗系數(shù)設(shè)為0.8，熱備系數(shù)設(shè)為0.9。

綜合以上可以得出，在實際的工程設(shè)計中，視頻監(jiān)控存儲容量的計算公式有如下兩種。

其中，公式 （2）為除云存儲外的其他4種存儲格式的通用公式，公式 （3）為云存儲格式專用公式。

3 視頻監(jiān)控存儲容量計算器

根據(jù)視頻監(jiān)控存儲容量計算公式（2）、（3）可知，視頻路數(shù)、存儲天數(shù)、不同存儲格式1路1天存儲容量，這3項都是變量，而且又都是計算視頻監(jiān)控存儲容量的直接參數(shù)，只要改變其中一個參數(shù)，存儲容量就必須重新進行計算。

在視頻監(jiān)控工程設(shè)計中，設(shè)計方案的變化是普遍存在的，每次變化，都要對應(yīng)重新計算存儲容量，而計算公式又很復(fù)雜，手動計算既浪費時間又容易出錯，一旦出現(xiàn)錯誤，將會影響整個工程設(shè)計文件的質(zhì)量。為解決上述問題，本文開發(fā)了一個視頻監(jiān)控存儲容量計算器。

利用微軟公司開發(fā)的VC++集成開發(fā)環(huán)境及微軟基礎(chǔ)類庫，開發(fā)了視頻監(jiān)控存儲容量計算器，計算器界面如圖1所示。

該計算器根據(jù)計算公式特點，保留“視頻路數(shù)”、“存儲天數(shù)”、“硬盤格式化系數(shù)”、“云存儲校驗系數(shù)”以及“云存儲熱備系數(shù)”共5個變量。當無法準確提供硬盤格式化系數(shù)、云存儲校驗系數(shù)以及云存儲熱備系數(shù)時，計算器將按照通用系數(shù)進行計算，即分別為上述0.9、0.8及0.9。

當在計算器界面左側(cè)輸入“視頻路數(shù)”、“存儲天數(shù)”等變量的數(shù)值后（其他3個輸入變量為可選），再單擊目標“存儲格式-分辨率”，便會立即計算出對應(yīng)的凈容量、冗余容量的大小，以及常用的6T、4T硬盤的數(shù)量。

在輸入“視頻路數(shù)”、“存儲天數(shù)”以及“云存儲1路1天”的存儲費用后，再單擊“云存儲費用”，便會立即計算出云存儲費用。

以20路視頻存儲20天的時間，來對視頻監(jiān)控存儲容量計算器的準確度進行測試。在測試之前，手動計算好CIF、D1、720P、1080P以及1080P云存儲，這5種存儲格式的凈容量、冗余容量的大小，6T、4T硬盤的數(shù)量，云存儲的費用（假設(shè)1路1天存儲費用為60元）。具體如表2、3所示。

表220路20天 4種存儲格式容量Tab.2 Capacity of 4 storage formats for 20 channels in 20 days

表320路20天1080P云存儲容量及費用Tab.3 Capacity and cost of 1080P cloud storage for 20 channels in 20 days

然后，利用視頻監(jiān)控存儲容量計算器進行計算，計算結(jié)果如圖2 所示。

將圖2與表2、3中的計算結(jié)果相比較，結(jié)果一致。

利用視頻監(jiān)控存儲容量計算器進行計算的速度，要遠大于手動計算的速度，這大大節(jié)省工程設(shè)計人員的計算時間。該計算器已經(jīng)被應(yīng)用于鐵路視頻監(jiān)控工程設(shè)計項目中，近2年的實際應(yīng)用表明，該計算器具有很好的魯棒性。

4 結(jié)論

將本文的視頻監(jiān)控存儲容量計算器與傳統(tǒng)的手動計算相比，可得出以下結(jié)論。

該計算器既可以快速計算不同視頻存儲類型所需容量，又保證了計算結(jié)果的準確性。

本文計算器是針對鐵路工程設(shè)計而開發(fā)的，僅設(shè)定了鐵路工程常用的CIF、D1、720P、1080P以及1080P云存儲這5種存儲格式，不能被更廣泛地應(yīng)用在視頻監(jiān)控工程設(shè)計中，因此具有一定的局限性。

目前，該計算器已經(jīng)被應(yīng)用于鐵路視頻監(jiān)控工程設(shè)計中，填補了之前沒有視頻監(jiān)控存儲容量計算器的空白。同時，視頻監(jiān)控已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于鐵路系統(tǒng)，因此，本文開發(fā)的視頻監(jiān)控存儲容量計算器，具有重要的理論及實際應(yīng)用價值。

不僅僅是鐵路系統(tǒng)，視頻監(jiān)控還被廣泛地應(yīng)用在醫(yī)療、學校、工廠、企業(yè)、商場、以及景區(qū)等公共場所。雖然只要是以上述5種存儲格式存儲的，都可以用該計算器進行計算，但若要想更廣泛的被應(yīng)用，應(yīng)該在該計算器中增加更多的存儲格式，使之成為通用計算器。因此，對視頻監(jiān)控存儲容量計算器進一步研究很有必要。