新闻中心

行业动态

硬盘录像机(DVR)技术原理

发布日期:2006/9/4 10:26:26

近年来,数字视频录像(DVR)普及迅速。这主要因为DVR大多搭建在PC机平台上,在计算机中插入二块图像 采集压缩卡,运行Window操作系统,再配上开发的软件,就可以构成DVR系统。但是,从技术上分析,各DVR系统之间还是有较大差异的,这表现在图像录像速率、图像压缩与解压缩方案、硬磁盘容量及录像时间、图像质量、系统功能等诸多方面。

下面我们先来看看DVR用户最关心的东西--系统的主要功能:

1.进入系统时需首先输入用户标识名ID和密码,才能完成注册。可设置系统运行日期和时间段,故安全性较高。有的系统还具有多层安全保密结构。

2.可同时输入多台摄像机的图像,一般多为4、8、16台,最多达到32台,既可以多画面分割显示方式同时显示输入摄像机的图像。也能够对输入的摄像机图像进行选择,例如可从16路摄像机的输入图像中任选一路在屏幕上作单一面面动态显示。也可在一个屏幕上同时显示4台、9台或16台摄像机的图像。
以硬盘对所有输入图像作数字化存储录像,因具备视频压缩、数字化硬盘存储及视频解压缩功能,故可以完整地记录下摄像机的高清晰
度画面,使图像回放时也能达到极高的清晰度。

4.有的系统可对系统的总资源进行动态分配,即在系统总资源数额定不变的情况下,赋予每路图像有不同的采集速率;每台摄像机的图像清晰度也可进行选择,如有360×280、 720×280、720×560等不同档次;对每台摄像机的图像压缩比率也可作选择,有低质量图像(1:40)、中等质量
图像(1:30)、中高质量图像(1:20)、高质量图像(1:1O)之分。

5.可对以硬磁盘记录的图像进行回放,回放显示速率和可能的显示方式是其能被应用于何种场合的关键。可以方便地按日期、时间、图像号码、摄像机号、报警事件序号等为索引,对以硬磁盘记录的图像快速进行图像的检索和查找,也能通过屏幕菜单操作。
对每台摄像机输入的图像,可定义图像的视频移动探测报警区域,当监视图像发生变化时产生报警。还有最多16路常规报警输入,在所接传感器发生报警时,有的系统可自动记录发生报警前几秒至发生报警后十几秒总共约30秒钟的视频图像,从而能捕获并完整地记录下每一个报警事件。有的系统在发生报警时,不仅可显示对应报警发生处摄像机的图像,还能使该摄像机的云台运动到指定的预置位处。

7.对录制的报警事件,除回放时可根据事件、时间或摄像机号快速检索到指定的文件外,有的系统还允许回放时对图像作二倍的放大观察及有平滑等图像处理功能,并且可以调正图像的色彩、对比度、亮度、饱和度,从而有助于识别人物、车牌等细节。

8.可选择一路云台进行控制,包括云台的上下左右移动、云台的旋转、变焦镜头的伸缩、云台和变焦镜头的予置位等。

对每台摄像机输入的图像系统回放的图像可通过PSTN、ISDN线路或者局域网LAN作远距离传送。
好了,说到这里,相信大家对DVR系统都有了一个初步的认识,下面我们将对具有如此神奇功能的系统进行揭密。

二、核心技术--图像的压缩/解压缩方法

图像的压缩/解压缩实现方案是DVR系统的核心,它不仅影响到图像的清晰度,也与录像速度和图像回放的品质密切相关。压缩芯片、编码器、解码器是DVR系统的关键元件。DVR对图像的压缩大多采用硬件压缩方式,可靠性高,当然也有采用软件压缩方式的。由于系统多以工业PC机为平台,因此解压缩采用软解压方案的较多。

目前大多数DVR系统采用Motion-JPEG动画图像压缩(JPEG静态压缩的变型)、MPEG-1压缩等已成熟技术,已有采用MPEC-2技术使图像处理速度更快的芯片推出,很快将会出现MPEG-4芯片,介时便可顺利解决存储媒体容量、影像压缩技术、影像处理速度这三大问题,同时价格也能为消费者所接受。为了提高压缩比,有的系统还采用了小波压缩技术。

典型MJPEC数字压缩板的性能指标如下所列:

压缩图像格式:MJPEG

图像尺寸:有384×288、768×288、384×576、768×576

画面频率:2帧/秒/每路--25帧/秒/每路

视频压缩比例:从10:1到100:1

数字压缩方式:Y:U:V=4:2:2

显示颜色数量:全彩色

1.Motion-JPEG是利用JPEG标准定义图像压缩的一种标准,从而可以生成序列化运动图像,是会动的JPEG影像。因其压缩后格式可读单一 画面,所以可以任意剪接。M-JPEG采用帧内压缩方式,适于视频编辑,如果采用高压缩比则视频质量会严重降低。

JPEG的最新进展是多层式JPEG (ML-JPEG)压缩技术。它先传低清晰度的画面,故成像速度快很多;然后再补送细节的压缩资料,使画面品质改善;最后再补送更细节的压缩资料,使画面品质更加改善,这样JPEG的画面呈现由低清晰度到高清晰度、由模糊到清楚。

2.MPEG1是面向普通家庭电视机分辩率水平的视音频压缩标准,用于CD-ROM上存储同步和彩色运动视频信号,旨在达到VCR质量,其视频压缩率为26:l。MPEG1的源输入格式SIF(Source Input Format)为352像素×288行。压缩后的数据率为1.5Mbps,亮度信号的分辩率为360×240,色度信号的分辩率为180×120,每秒30帧。

3.MPEC2是面向广播电视级分辩率水平的视音频压缩标准。对每秒30帧的720×576分辩率的视频信号进行压缩,适用于计算机显示质量的图象,压缩后的数据率为6Mbps,它是将视频节目中的视频、音频、数据内容等组成部分复合成单一的比特流,以使在网上传送或者在存储设备中存放的压缩。在选择压缩设备时,应考虑是否支持4:2:2编解码格式。

4.MPEG4是利用电话线作为传输介质的超低码率的视音频压缩标准,用于每秒10帧低速率和64Kbps低带宽的中分辨率视频会议。新的目标确定为支持各种多媒体应用(主要侧重于对多媒体信息内容的访问),并可根据应用的不同要求现场配置解码器。它与基于专用硬件的压缩编码方法不同之处是编码系统是开放的,可以随时加入新的有效的算法模块。

5.小波变换 (wavelet transform)压缩比可达70:1,压缩复杂度约为JPEG的3倍,它为MPEG4采用,因为图像的小波分解非常适宜于视频图像压缩,使图像压缩成为小波理论最成功的应用领域之一。