視頻編碼器的軟件功能主要包括視頻的編碼壓縮、與客戶端的連接、發(fā)送視頻流給客戶端、接收客戶端發(fā)送來的配置及控制命令、接收前端傳感器的信號狀態(tài)改變并更新服務(wù)器、對登錄連接的用戶進(jìn)行認(rèn)證、提供Web服務(wù)等。
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視頻編碼器的軟件一般包括如下幾個部分:操作系統(tǒng)、Web服務(wù)、CGI應(yīng)用、編碼壓縮程序、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、視頻存儲管理等。
目前多數(shù)視頻編碼器的軟件系統(tǒng)采用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)平臺,在Linux系統(tǒng)中,軟件采用分層的體系結(jié)構(gòu),軟件系統(tǒng)構(gòu)建在硬件系統(tǒng)之上,硬件系統(tǒng)在固件(Firmware]的支持下工作,系統(tǒng)的應(yīng)用程序工作在用戶模式,而設(shè)備驅(qū)動程序則工作在內(nèi)核模式。
1.嵌入式系統(tǒng)(Linux)
嵌入式視頻編碼器是一種集軟、 硬件于一體的設(shè)備,主要包括處理器、嵌入式操作系統(tǒng)及相華應(yīng)用軟件。嵌入式操作系統(tǒng)是實時的、支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的系統(tǒng)平臺,是嵌入式設(shè)備中查要的軟件部分,通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動及通訊協(xié)議等,具體特點如下:
A、指令精簡,處理速度快。
B、調(diào)用速度快,系統(tǒng)數(shù)據(jù)多置于Flash緩存內(nèi)。
C、性能穩(wěn)定,嵌入式系統(tǒng)是一種集軟硬件于一體的可獨立工作的設(shè)備。
D、適合于大量的視頻數(shù)據(jù)應(yīng)用。
E、實時性好,其軟件固態(tài)化,因而系統(tǒng)處理實時性好。
通常,在視頻編碼器系統(tǒng)中,Linux負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)軟件的總體調(diào)度,Linux 系統(tǒng)通常包括如下兒個部分: Linux 內(nèi)核[Kernel)、文件系統(tǒng)(Filesystem)、設(shè)備驅(qū)動和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等。
嵌入式系統(tǒng)需要通過各種硬件驅(qū)動程序來完成對各個外設(shè)的操作,在嵌入式軟件系統(tǒng)設(shè)計中,硬件設(shè)備驅(qū)動開發(fā)是一個重要的部分。由于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計是針對特定場合和應(yīng)用設(shè)計的,還須開發(fā)相應(yīng)的網(wǎng)卡驅(qū)動、USB 驅(qū)動和對應(yīng)的1/0控制瑞口驅(qū)動程序,這些驅(qū)動模塊和Linux中其他模塊共同構(gòu)成了嵌入式系統(tǒng)的軟件運行平臺。
2.應(yīng)用軟件
嵌入式視頻編碼器系統(tǒng)除了有相關(guān)的硬件平臺和軟件平臺外,還需要運行在平臺上面的各種應(yīng)用程序,主要實現(xiàn)的功能包括Web服務(wù)、客戶連接認(rèn)證、視頻流的發(fā)送、控制流的接收與余令執(zhí)行、報警狀態(tài)檢測與響應(yīng)、視頻內(nèi)容分析、PTZ操作等。
Web服務(wù):支持IE客戶訪問。
客戶認(rèn)證:對請求連接的客戶進(jìn)行認(rèn)證,并反饋參數(shù)。
數(shù)據(jù)發(fā)送:將視頻流發(fā)送給客戶端并動態(tài)更新。
PTZ操作:接受PTZ指令并發(fā)送給串口,完成對云臺、鏡頭等設(shè)備的控制。
報警:對外部報警信號接收及做出相關(guān)動作響應(yīng)。
VCA:視頻內(nèi)容分析功能。
3.編碼壓縮
編碼壓縮工作主要完成對采集、數(shù)字化的視頻圖像的編碼壓縮。對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮可以有兩種方案,一種是用硬件來壓縮, 另一種壓縮方法就是用軟件來實現(xiàn)。
MPEG-4壓縮方式是目前種主流的編碼方法。而H.264是更先進(jìn)的方法,與其他壓縮編碼方式比較,利用H.264標(biāo)準(zhǔn)可以獲得更高的壓縮比及更好的圖像質(zhì)量。
4.網(wǎng)絡(luò)傳輸
目前網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的傳輸主要采用TCP和UDP協(xié)議。TCP協(xié)議能提供有序、可靠的服務(wù),但是一旦數(shù)據(jù)丟失會帶來嚴(yán)重的延遲,無法保證實時性;UDP 是節(jié)約資源的傳輸層協(xié)議,其操作執(zhí)行比TCP快得多,它適合于不斷出現(xiàn)的、與時間相關(guān)的應(yīng)用。由于音、視頻數(shù)據(jù)對實時性要求比較高,而控制數(shù)據(jù)則對可靠性要求較高,因此,通常系統(tǒng)采用兩種通信協(xié)議: TCP/IP協(xié)議傳輸通信控制數(shù)據(jù),UDP/IP 協(xié)議傳輸視頻數(shù)據(jù)。
由于UDP的不可靠性,基于UDP的應(yīng)用程序在不可靠網(wǎng)絡(luò)使用時必須自己解決可靠性問題,諸如報文丟失、重復(fù)、失序和流量控制等問題。在實現(xiàn)連續(xù)媒體數(shù)據(jù)傳輸時,發(fā)送方和接受方應(yīng)該能處理圖像傳輸中發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失、延遲等一些問題。因此,在UDP協(xié)議之上,采用RTP(實時傳輸協(xié)議)和RTCP[實時傳輸控制協(xié)議)來完成視頻數(shù)據(jù)的傳輸。
5.客戶端應(yīng)用
此處的客戶端軟件是指編碼器廠商提供的簡易客戶應(yīng)用程序,可以實現(xiàn)一些基本功能,對于大型系統(tǒng)及項目,一般另外有中央管理軟件及NVR平臺,并利用專用的客戶端程序?qū)崿F(xiàn)強大的功能。客戶端主要完成視頻數(shù)據(jù)的接收、解碼和顯示工作,同時還可以設(shè)置編碼器的參數(shù)。從功能角度,客戶端的軟件體系結(jié)構(gòu)可劃分為3個模塊:設(shè)備控制模塊、網(wǎng)絡(luò)的接收與反饋模塊、顯示模塊。
審核編輯 黃宇
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