硬盤播放系統中的視頻壓縮處理技術研究

尉耀穩 翁利國 范華 邱海鋒

摘要：隨著我國科學技術的快速發展，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品的主要媒介—硬盤播放系統。基于此，本文對硬盤播放系統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;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，不僅對當前創建的硬盤播放系統的規范性和有效性，有著相關的聯系，還和數字電視系統的融合有著密切的關聯。當前，數據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目，節約大量的存儲空間;后一種方式，已經成為數字點啊是傳輸的統一標準，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

1.1視頻服務器

硬盤播放系統的構成，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、音頻數據。視頻服務器采用MPEG4、MPEG2、H.264、H.265等視頻編碼格式，對視頻數據進行重新編碼和壓縮，以滿足存儲和傳輸的需要。視頻服務器可以平滑地將視頻監控系統升級到基于網絡的視頻監控系統，同時保留現有的模擬視頻監控設備[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

二級存儲系統，也屬于硬盤播放系統。本系統配備了二級存儲磁盤陣列和遷移服務器，作為網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。主視頻服務器出現故障后，將切換到備份視頻服務器繼續響應服務，并且可以同步內存。另外，所有操作內容都由工業計算機進行實時檢測和有效控制。Media Cluster是由多個AV服務器連接的網絡結構，每個AV服務器稱為一個節點，與一臺機器的工作原理相同，但與其他服務器系統不相同。如果一個節點出現故障，則Media Clustcr仍然可以繼續工作，并且能夠把遺失的相關數據進行有效恢復。

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，存儲網絡操作系統和存儲監控應用程序。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。這避免大流量數據傳輸受阻和沖突，非常適合不間斷性視頻數據流的傳輸，可以用作電視臺的視頻業務管理結構體，也可以用作視頻和音頻廣播服務器的網絡結構。

3視頻壓縮處理技術研究

數字硬盤播出系統基于視頻數字壓縮編碼技術，大容量存儲技術和寬帶網絡傳輸技術。數字程序經過數字編碼和壓縮，存儲在硬盤上，可通過網絡傳輸和控制輕松進行數字化或模擬。電視節目硬盤播出系統涉及視頻數字壓縮編碼，RAID技術，數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，并用最少量的數據表示最多內容，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。根據是否可以恢復數據信息，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技術

在硬盤播放系統中，實現信息傳輸，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絡結構。其中，存儲區域網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。其適合大型數據量傳輸，實時數據處理，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，為了利用網絡實現電視節目的有效廣播和規范管理，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[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圖像質量相當的程序。

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中的幀數對壓縮比和圖像質量之間有著重要聯系性。幀數越多，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，傳輸系統中的視頻可以獲得相同質量程序，大大節省存儲空間。而且，H.264已成為視頻行業傳輸的統一標準。

4 結論

綜上所述，硬盤播放系統一個龐大而復雜的系統工程，在對其視頻編碼壓縮處理技術進行研究時，應充分考慮系統硬件和軟件，還應該考慮系統的綜合運用能力。此外，在硬盤系統傳輸過程中，應用視頻壓縮存儲技術組網技術，實現實時數據處理，從而解決存儲技術問題。最后，視頻行業系統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驗，提升自身售后服務能力，并提高系統升級能力。

參考文獻：

[1] 楚紅軍.硬盤播出系統及關鍵技術的應用[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關鍵技術的探討與分析[J].工業，2016（9）：00280-00280.

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