基于H.264的嵌入式网络视频服务器

摘　要：介绍了一种不同于其它软件算法实现H.264视频压缩技术的嵌入式网络视频服务器的设计方案，采用以硬件方式实现H.264视频压缩的双核处理器，配以音视频解码模块、以太网模块、存储模块、各种接口模块等，设计出真正实现H.264的网络视频服务器。

关键词：网络视频服务器；视频压缩；H.264；双核处理器

0 引言
　　在视频监控领域，H.264是目前技术最先进、压缩比最高的视频压缩技术。首先，在带宽受限或紧缺的应用场合，H.264大大降低了网络带宽需求，同时其自适应传输能力大大提高了系统抗抖动性能，使得以前无法满足客户需要的视频服务成为现实，并且显著提高画面质量，或降低后端服务器建造成本，而在存储代价敏感的应用场合，H.264的高压缩比技术大大降低了系统和终端产品存储容量 ，并且可以依托现在资源十分丰富的互联网络，可以十分容易的完成数据的传输，也为客户节省一大笔布线的开支。H.264 不仅比 H.263 和 MPEG-4 节约了 50%的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能，能适应于不同网络中的视频传输，网络亲和性好。网络视频服务器是视频监控领域现在最流行的产品，将逐步取代以前的硬盘录像机（DVR），现在很多厂商都已开始或已经研制出了部分具有一定H.264特色的产品，但都是采用在DSP芯片上运行H.264压缩算法的方法，还要再加处理器进行调度、管理，属于软件实现方式，具有结构复杂、实现困难、功能不全面、成本高的缺点，本方案提出了一种全新的硬件实现H.264的嵌入式网络视频服务器的设计方法。
1 系统设计
　　网络视频服务器即DVS（Digital?Vide?Server的简称），主要功能是将模拟视频信号转换、压缩、合成为数字视频流后，通过网络传输到远方计算机或其它视频解压缩设备，达到远程浏览或存储的目的。
　　网络视频服务器在视频监控系统中的应用如图1所示，摄像机采集到的模拟信号经过DVS（网络视频服务器）后转换为压缩过的数字视频流，可以经过ADSL或局域网连入广域网络，远端连在网络上的用户可以浏览、存储图像或直接通过解码器解码把图像显示在屏幕上。

图1  网络视频服务器应用系统示意图
2 主要模块设计
2.1 核心处理器模块
　　主要包含Hi3510处理器和外围的FLASH、SDRAM、DDR SDRAM，负责音视频的压缩、解压以及各功能模块的控制。

　　核心处理器模块主要由Hi3510 处理器及其外围MEMORY 芯片组成。Hi3510 完成全部的协议处理、各种业务应用的处理、视音频的编码或解码，同时完成对平台其他模块的管理和驱动，是整块单板的核心。
2.2 视频解码（A/D）模块
　　模块的典型信号连接框图如图2所示：

图2  视频解码模块硬件结构框图

　　视频模块信号流程为：记录时，4路视频输入的CVBS格式图像信号，由TW2834经过A/D转换、画面分割处理，可以合路成1路D1, 形成标准的ITU-BT656图像数据流，送给CPU+DSP处理单元；回放时：标准的ITU-BT656图像数据流，由CPU＋DSP处理单元送出，输入到TW2834，由TW2834经过D/A转换，变成监视器能识别的格式输出。其中54MHz的时钟为TW2834的工作提供时钟源，SDRAM存放的是TW2834的初始化信息。
3  结论
    用本方案设计的产品已投入实际运行，具有功能齐全、性能稳定，网络传输带宽低，图像质量好、能适应恶劣网络环境的优异性能，具有较高的推广价值。

参考文献：
[1] 毕厚杰.新一代视频压缩编码标准--H.264/AVC.人民邮电出版社[M].2005.5-18.
[2] ITU-T. H.261:1993 用于 px64Kbps 音频/视频业务的视频编解码技术[S] .
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[4] ISO/IEC. 13818-2:1995 动态图像及相关音频信息的通用编码：音频[S].
[5] 邵坤.基于H.264的网络视频监控系统设计[J].中国科技信息,2010,14:52-54.