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)改變并更新服務器、對登錄連接的用戶進行認證、提供Web服務等。

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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、CGI應用、編碼壓縮程序、網(wǎng)絡傳輸協(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)的應用程序工作在用戶模式，而設備驅(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、 硬件于一體的設備，主要包括處理器、嵌入式操作系統(tǒng)及相華應用軟件。嵌入式操作系統(tǒng)是實時的、支持嵌入式系統(tǒng)應用的系統(tǒng)平臺，是嵌入式設備中查要的軟件部分，通常包括與硬件相關的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設備驅(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備。

D、適合于大量的視頻數(shù)據(jù)應用。

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負責整個系統(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)、設備驅(qū)動和TCP/IP網(wǎng)絡協(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的操作，在嵌入式軟件系統(tǒng)設計中，硬件設備驅(qū)動開發(fā)是一個重要的部分。由于嵌入式系統(tǒng)設計是針對特定場合和應用設計的，還須開發(fā)相應的網(wǎng)卡驅(qū)動、USB 驅(qū)動和對應的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.應用軟件

嵌入式視頻編碼器系統(tǒng)除了有相關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用程序，主要實現(xiàn)的功能包括Web服務、客戶連接認證、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、視頻內(nèi)容分析、PTZ操作等。

Web服務:支持IE客戶訪問。

客戶認證:對請求連接的客戶進行認證，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、鏡頭等設備的控制。

報警:對外部報警信號接收及做出相關動作響應。

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是更先進的方法，與其他壓縮編碼方式比較，利用H.264標準可以獲得更高的壓縮比及更好的圖像質(zhì)量。

4.網(wǎng)絡傳輸

目前網(wǎng)絡上數(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，但是一旦數(shù)據(jù)丟失會帶來嚴重的延遲，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、與時間相關的應用。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的應用程序在不可靠網(wǎng)絡使用時必須自己解決可靠性問題，諸如報文丟失、重復、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.客戶端應用

此處的客戶端軟件是指編碼器廠商提供的簡易客戶應用程序，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:設備控制模塊、網(wǎng)絡的接收與反饋模塊、顯示模塊。

審核編輯 黃宇