基于VC++的視頻監控存儲容量計算器

謝克宇

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司東北分院，哈爾濱 150006）

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

視頻監控的存儲格式有很多，但在鐵路工程應用設計中，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。一個視頻監控工程，從項目立項開始到完成施工圖設計，中間還會經歷很多階段，比如方案設計階段、可行性研究階段、初步設計階段等，并且每一個階段的設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、存儲天數以及存儲格式這3個量，其中存儲格式又分為上述的5類。由于視頻監控存儲容量計算公式的復雜性、計算參數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，開發一個視頻監控存儲容量計算器，是十分必要的。

本文針對鐵路工程設計中常用的5種存儲格式，利用VC++環境程序，開發一個視頻監控存儲容量計算器。該計算器已應用于鐵路工程設計近2年，計算快速準確，大量實際應用表明，該計算器不僅適用于鐵路工程設計，還適用于任何以這5種存儲格式設計的視頻監控工程應用，具有很好的魯棒性。

1 視頻監控存儲格式

在實際應用中，視頻監控存儲格式有很多，比如CIF、4CIF、QCIF、AVI、ASF等，但在鐵路工程應用設計中，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是數字電視系統顯示格式的標準，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會制定的高等級高清數字電視的格式標準，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會制定的高等級高清數字電視的格式標準，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）是一種網上在線存儲的模式，即把數據存放在通常由第三方托管的多臺虛擬服務器，而非專屬的服務器上。數據存儲托管人需向托管公司租賃或購買數據中心的存儲空間，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，透過任何可連網的裝置連接到云上方便地存取數據。

2 視頻監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的編址數與存儲字位數的乘積表示。網絡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（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，在實際的工程設計中，無論選用的是視頻硬盤錄像機、視頻存儲服務器還是視頻云存儲設備，都要考慮硬盤的格式化空間，通常硬盤格式化系數設為0.9。除此之外，視頻云存儲設備還要考慮校驗系數及熱備系數，通常校驗系數設為0.8，熱備系數設為0.9。

綜合以上可以得出，在實際的工程設計中，視頻監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 視頻監控存儲容量計算器

根據視頻監控存儲容量計算公式（2）、（3）可知，視頻路數、存儲天數、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控存儲容量的直接參數，只要改變其中一個參數，存儲容量就必須重新進行計算。

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

利用微軟公司開發的VC++集成開發環境及微軟基礎類庫，開發了視頻監控存儲容量計算器，計算器界面如圖1所示。

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

當在計算器界面左側輸入“視頻路數”、“存儲天數”等變量的數值后（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的凈容量、冗余容量的大小，以及常用的6T、4T硬盤的數量。

在輸入“視頻路數”、“存儲天數”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硬盤的數量，云存儲的費用（假設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，利用視頻監控存儲容量計算器進行計算，計算結果如圖2 所示。

將圖2與表2、3中的計算結果相比較，結果一致。

利用視頻監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，這大大節省工程設計人員的計算時間。該計算器已經被應用于鐵路視頻監控工程設計項目中，近2年的實際應用表明，該計算器具有很好的魯棒性。

4 結論

將本文的視頻監控存儲容量計算器與傳統的手動計算相比，可得出以下結論。

該計算器既可以快速計算不同視頻存儲類型所需容量，又保證了計算結果的準確性。

本文計算器是針對鐵路工程設計而開發的，僅設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，不能被更廣泛地應用在視頻監控工程設計中，因此具有一定的局限性。

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

不僅僅是鐵路系統，視頻監控還被廣泛地應用在醫療、學校、工廠、企業、商場、以及景區等公共場所。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用，應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，對視頻監控存儲容量計算器進一步研究很有必要。