硬盘播放系统中的视频压缩处理技术研究

尉耀稳 翁利国 范华 邱海锋

摘要：随着我国科学技术的快速发展，电子信息技术逐渐进入人们生活，并在人们日常生活当中，得到广泛应用。在人们对电子信息技术应用的同时，却忽视了电子信息产品的主要媒介—硬盘播放系统。基于此，本文对硬盘播放系统中的视频压缩存储技术进行以下相关研究。

关键词：硬盘播放系统;视频压缩;处理技术

中图分类号：TP393      文献标识码：A      文章编号：1009-3044（2019）02-0201-02

在硬盘播放系统当中，关于视频压缩处理技术和格式的正确选择，不仅对当前创建的硬盘播放系统的规范性和有效性，有着相关的联系，还和数字电视系统的融合有着密切的关联。当前，数据压缩编码的方式包含Motion-JPEG和MPEG-2等两种。前一种方式，能够得到相同质量的电视节目，节约大量的存储空间;后一种方式，已经成为数字点啊是传输的统一标准，可以和视频运用的不同方面进行良好兼容。

1硬盘播出系统

1.1视频服务器

硬盘播放系统的构成，包含视频服务器。视频服务器是一种特殊的嵌入式设备，用于压缩，存储和处理视频、音频数据。视频服务器采用MPEG4、MPEG2、H.264、H.265等视频编码格式，对视频数据进行重新编码和压缩，以满足存储和传输的需要。视频服务器可以平滑地将视频监控系统升级到基于网络的视频监控系统，同时保留现有的模拟视频监控设备[1]。视频服务器为模拟视频设备带来了新功能，在视频服务器的帮助下，可以通过标准PC服务器记录和管理视频图像。

1.2二级存储系统

二级存储系统，也属于硬盘播放系统。本系统配备了二级存储磁盘阵列和迁移服务器，作为网络近线存储和在线存储的智能迁移，配备二级存储磁盘阵列，视频工作站将视频上传到辅助存储磁盘阵列。其中，存储磁盘包含15个4T SATA硬盘，一个热备盘，另外14个是RAID盘，可允许同时损坏两个SATA硬盘，RAID总容量为11T，其存储时间可以超过2000小时的12Mbps视频和音频文件，并且能够保留足够的存储空间。

2视频压缩存储方式

2.1双机准备镜像结构和Media Clustcr结构

双机准备镜像结构，包含两组视频服务器， 一是主视频服务器，二是备用视频服务器。主视频服务器出现故障后，将切换到备份视频服务器继续响应服务，并且可以同步内存。另外，所有操作内容都由工业计算机进行实时检测和有效控制。Media Cluster是由多个AV服务器连接的网络结构，每个AV服务器称为一个节点，与一台机器的工作原理相同，但与其他服务器系统不相同。如果一个节点出现故障，则Media Clustcr仍然可以继续工作，并且能够把遗失的相关数据进行有效恢复。

2.2共享存储结构

共享存储结构，是存储附加网络，是一种GB带宽计算机与内存之间的通信道路技术。本结构由硬件和软件组成，包括光纤通道交换机，存储设备，存储网络操作系统和存储监控应用程序。共享存储结构提供大容量存储视频，共享解决方案很多声音和图像文件[2]。此存储结构使用的是光纤网络，在主机和存储设备之间提供高速互连通道，其传输距离可达到十千米。这避免大流量数据传输受阻和冲突，非常适合不间断性视频数据流的传输，可以用作电视台的视频业务管理结构体，也可以用作视频和音频广播服务器的网络结构。

3视频压缩处理技术研究

数字硬盘播出系统基于视频数字压缩编码技术，大容量存储技术和宽带网络传输技术。数字程序经过数字编码和压缩，存储在硬盘上，可通过网络传输和控制轻松进行数字化或模拟。电视节目硬盘播出系统涉及视频数字压缩编码，RAID技术，数字音频嵌入等相关技术。

3.1视频压缩编码技术原理

由于视频图像的时间和空间具有较强的联系性，视频信号本身具有大量的空间冗余。视频压缩编码的主要任务是消除视频内容中的冗余，并用最少量的数据表示最多内容，此过程称为视频编码或压缩。视频信息中存在多种类型的冗余，包括时间冗余，空间冗余，结构冗余，和编码冗余等。根据是否可以恢復数据信息，视频压缩编码技术可以分为两类：一是有损压缩编码;二是无损压缩编码。通常，在实际应用中，采用混合两种编码模式的方法。而且，当前H.264压缩技术已成为视频压缩最重要的技术之一。

3.2视频压缩存储技术组网技术

在硬盘播放系统中，实现信息传输，这实际上结合了信道技术和大容量内存存储特征的一种全新网络结构。其中，存储区域网络具有以下显著特征：宽带，模式基于模块的可扩展架构，高可靠性和容错性，易于管理和控制，而且其成本消耗较小。其适合大型数据量传输，实时数据处理，是为解决存储技术问题而提出的一种存储技术方法。此存储技术，为了利用网络实现电视节目的有效广播和规范管理，进而进行整合出一种技术方法。

3.3视频压缩Motion-JPEG技术编码

目前视频压缩编码方法主要是Motion-JPEG技术，此技术是一种静止状态的压缩技术，广泛应用在视频非线性编辑领域，可以精确地执行帧编辑和多层图像处理。例如，静止图像的压缩以每秒24帧的速率完成，在编辑过程中可以随机访问任何帧，能够精准地进行帧编辑。此外，Motion-JPEG的压缩和解压缩是对称的，可以通过相同的硬件和软件实现[3]。但是，Motion-JPEG仅压缩帧中的空间冗余，并且压缩效率不高。当压缩比率为7：1时，使用Motion-JPEG格式，其传输速率为20 Mbps，提供了与BetacamSP图像质量相当的程序。

3.4视频压缩H.264技术编码

H.264使用多帧压缩技术，传输速率为从2Mbps开始，在10 Mbps以下范围波动。H.264将不同的压缩编码方法应用于图像序列中的不同帧，在帧间预测压缩中，几个帧图像被处理为一个GOP。GOP中的帧数对压缩比和图像质量之间有着重要联系性。帧数越多，在相同压缩比下的图像质量越高。此外，帧内压缩和帧间压缩的组合，大大增加了压缩比率，并且不影响图像质量。因此，传输系统中的视频可以获得相同质量程序，大大节省存储空间。而且，H.264已成为视频行业传输的统一标准。

4 结论

综上所述，硬盘播放系统一个庞大而复杂的系统工程，在对其视频编码压缩处理技术进行研究时，应充分考虑系统硬件和软件，还应该考虑系统的综合运用能力。此外，在硬盘系统传输过程中，应用视频压缩存储技术组网技术，实现实时数据处理，从而解决存储技术问题。最后，视频行业系统工作人员应熟悉工作流程结构，在视频领域积累丰富的工程经验，提升自身售后服务能力，并提高系统升级能力。

参考文献：

[1] 楚红军.硬盘播出系统及关键技术的应用[J].电子技术与软件工程，2016（4）：178-178.

[2] 马宁.关于电视台硬盘播出系统关键技术的探讨与分析[J].工业，2016（9）：00280-00280.

[3] 张昭秦.电视台数字硬盘播出系统故障及处理方法探讨[J].中国传媒科技，2017（9）.