嵌入式DVR技术发展趋势

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嵌入式DVR技术已进入相对成熟的发展阶段，今后的发展方向有两个，一是朝高清晰度低制造成本方向发展，二是与网络视频服务器相结合，成为网络数字监控的核心设备。

要预测嵌入式DVR技术的发展趋势，首先要了解嵌入式DVR主要采用的技术方案，市场上常见的嵌入式DVR采用的技术方案大多由四个重要部分组成，每个部分都有各自不同的技术特色和发展方向，它们分别是：嵌入式软件/硬件技术；硬盘管理技术；算法技术；网络技术。

嵌入式硬件系统及嵌入式软件操作系统
嵌入式DVR的核心器件与PC类似，都是采用高性能的中央处理器CPU，但与PC统一的兼容标准不同，嵌入式CPU技术不是垄断的，各大公司都有代表产品，功能各异，应用到嵌入式DVR设备上的主要有ARM系列、MIPS+DSP系列、X86系列和POWER-PC系列。目前市场上采用上述几种CPU的DVR产品都有，产品功能各异，除ARM系列CPU功能相对弱一些，其他三种基本平分天下。

与嵌入式CPU对应的是嵌入式操作系统，目前主要有两类，一类是非实时操作系统LINUX，另一类是实时操作系统VxWORKS/pSOS；工业标准的实时操作系统虽然开发成本较高，但其可靠性和稳定性均得到充分地验证，产品可靠性高、功能丰富。采用非实时操作系统LINUX则比较灵活，开发投入低，适合小公司快速推出产品，产品灵活，但可靠性和稳定性问题需要自行解决，产品投放市场稳定时间较长。

今后随着芯片技术的进一步发展，MIPS+DSP或者是ARM+DSP技术会更加适合嵌入式DVR，前者代表芯片是菲利普公司的PHILIPS PNX1300/1500系列芯片。这类芯片不但具备CPU操作功能，同时还具有快速的视频信号和图像处理能力，可完成MPEG－I/MPEG－Ⅱ/MPEG－Ⅳ/H.264等标准的音/视频编解码工作。该类器件的最新发展趋势是在单芯片内同时处理多路视频信号，并具备丰富的外部设备接口和OSD图形显示功能，可同时驱动IDE、网络、USB、CDROM等，使用此列类CPU组成的嵌入式DVR系统，系统架构比较简单，制造成本低，又可满足用户对DVR技术性能要求，特别是对于录像、传输双码流技术应用、视频图像识别技术应用都能提供更加灵活的解决平台。

硬盘管理技术
嵌入式DVR与PC机一样，都存在硬盘操作系统。嵌入式DVR硬盘操作系统可分为两类，一是与PC机相同的FAT文件管理系统，第二种是嵌入式DVR生产厂家自行开发的，适合存储媒体数据流的硬盘管理系统。

PC系统使用的FAT文件分配系统，对于长时间录像产生的大数据包（几G到数十G的数据）无法管理，只能进行分包，将一段完整的录像，分为若干个小的文件包，如5、10、30分钟自动形成一个文件，因此容易产生包与包之间丢帧现象，同时硬盘磁头需要频繁地读写数据与文件索引，磁头频繁跳动，对于每天十几到二十四小时连续读写硬盘的DVR系统，极容易造成硬盘故障。同时硬盘录满后，需要删除整段文件，但新录制的文件与老的文件大小不同，由此会在硬盘上产生大量碎片空间，影响硬盘的使用和系统效率。另外，FAT文件系统用做录像机录像资料管理还存在两个风险，一是文件分配表如果损坏，则录像资料大多会丢失，二是系统突然断电或遭到人为破坏，当前的录像数据不能够保存。

第二种是由专业公司开发的适合媒体数据流存储方式的硬盘管理操作系统，该系统可以高效率地管理整个硬盘，不受录像数据包大小影响，录像机从开始到结束为一个录像机段，录像机段长度可从几秒钟到几十小时，数据可从几K到几十G。采用这种硬盘管理方式，克服了FAT系统对长时间录像管理存在的缺陷。由于不存在分包录像，因此也不存在包与包之间丢帧现象；磁头不需要频繁读写数据与文件索引，延长硬盘使用寿命；硬盘录满后，采用逐帧覆盖技术，不存在硬盘碎片。可以将硬盘形象的比做一盘录像机带，硬盘任何地方的错误，不会影响前面或后面的录像。在突然断电的情况下，也能保存断电前瞬间的图像；同时，原始录像资料盘数据与PC不兼容，无法在PC上直接修改，保证原始资料的保密性和可靠性。

从嵌入式DVR硬盘操作系统的发展方向看，长时间稳定录像采用第二种方式可以大幅度提高硬盘录像机的可靠性，但需要专业公司具备开发硬盘操作系统的能力与经验，目前国内只有少数几个厂家拥有该项技术。由于开发难度和资金投入的限制，多数嵌入式DVR生产企业仍然会采用FAT文件存储方式对硬盘录像机进行数据管理。有能力的公司也采用对FAT文件管理系统进行优化改造，克服部分FAT文件管理系统对视频数据管理的缺陷。

算法技术
嵌入式DVR的核心技术是图像压缩算法，国内各公司也把算法的技术指标当作评价各公司研发能力和产品性能的重要指标。早期的产品，由于硬盘容量的限制，只能采用图像分辨率低（CIF）、压缩比高的算法。因此，各厂家一直致力于研发新的图像压缩技术，如MPEG-Ⅳ和H.264，并在算法技术大力渲染，但多数效果一般，录像质量基本上达不到VHS磁带录像机的清晰度水平。

随着芯片技术的发展，芯片的运算能力大大提高，许多芯片还能同时处理多路数据。新的算法技术不断应用到嵌入式DVR上，新的DSP基本上都能处理CIF－D1分辨率的视频图像，实现从VCD－DVD的录像清晰度，图像质量也大大高于VHS磁带录像机，接近DVD的质量，各公司的主要精力开始转移到高清晰度算法处理与硬盘存储容量的平衡上。
目前在嵌入式DVR应用的图像压缩算法主要有：

? MJPEG

? H.263

? MPEG-I

? MPEG-Ⅱ

? MPEG-Ⅳ

? H.264

其中，MJPRG、H．263、MPEG-Ⅱ为国外DVR使用的主要标准，国内则以MPEG-Ⅳ/ H.264为主。除了MPEG-I/MPEG-Ⅱ有公认的视频压缩存储标准，可以互相兼容外，其他几个压缩标准，在应用到录像机上时还不统一，因此造成录像数据不统一，各公司生产的录像机不能互相兼容播放，给用户造成很多不便。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)