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多路嵌入式h.264视频服务器解析
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2017-11-04
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1 引 言
随着计算机网络和视频压缩技术的快速发展，多媒体技术的研究和应用受到了越来越多的重视，其中视频服务器的发展尤为迅速，特别是嵌入式视频服务器［1］［2］，由于具有体积小，安装灵活的特点，只要能接入到Internet， 它就可以为任何授权的用户提供实时的视频监控服务，避免了铺设专门线路进行视频信号传输的昂贵费用。
嵌入式视频服务器是一种能提供视频采集，视频数据压缩，网络传输功能的一种多媒体信息服务器。其传输处理的是视频流，而视频传输具有实时性高、数据量大等特点，它需要满足以下三点要求：一：高带宽，高带宽保证大数据量的多媒体数据传输效率；二：支持QoS，保证传输的质量、资源预留；三：支持多种传输方式。由于嵌入式环境资源的限制，在视频数据的实时性传输和图象质量方面，其QoS一直得不到保证。特别是多路的情况，实时视频的传输质量随路数的增加会急剧下降。嵌入式视频服务器性能的瓶颈主要在于视频数据的传输上，因此缩短视频数据的传输时间就能提高视频服务器的性能。缩减视频数据的传输时间可以从两个方面入手：一：减少视频数据传输的信息量。主要通过采用高性能的压缩编码技术来减少传输的信息量。二：采用适合多媒体数据的传输协议。考虑到嵌入式的系统资源及其宝贵，故我们选用了目前编码效率最高的H.264［3］技术和专门为传输多媒体数据的RTP［4］传输协议设计了本文这套系统。实验结果表明，该嵌入式视频服务器在不影响图象质量的前提下，能够比以往的视频服务器占用更低的带宽。
2 系统的硬件组成
我们在设计中采用了HHARM2410嵌入式开发套件，它由核心板和底板组成，核心板上集成Samsung S3C2410 处理器（203M 的主频，100M的总线速度），64M SDRAM以及16M 的FLASH。底板上提供以下外设接口：一个四线RS-232 串口，一个USB HOST接口，一个10M/100M自适应以太网接口，一个TFT LCD接口， 一个触摸屏接口。操作系统采用裁减过的嵌入式Linux。该嵌入式视频服务器的结构框图如图1所示。
图1 嵌入式视频服务器硬件组成
应用程序通过编码器模块采集H.264视频流，按照RTP协议实时打包，并通过以太网接口 实现实时流传输（ IP Streaming） 。另外还可以扩充一块802. 11b /g无线模块，来达到无线网络传输的目的，并可通过IDE接口扩充一块IDE硬盘作为本地H.264视频图像存储之用。
随着计算机网络和视频压缩技术的快速发展，多媒体技术的研究和应用受到了越来越多的重视，其中视频服务器的发展尤为迅速，特别是嵌入式视频服务器［1］［2］，由于具有体积小，安装灵活的特点，只要能接入到Internet， 它就可以为任何授权的用户提供实时的视频监控服务，避免了铺设专门线路进行视频信号传输的昂贵费用。
嵌入式视频服务器是一种能提供视频采集，视频数据压缩，网络传输功能的一种多媒体信息服务器。其传输处理的是视频流，而视频传输具有实时性高、数据量大等特点，它需要满足以下三点要求：一：高带宽，高带宽保证大数据量的多媒体数据传输效率；二：支持QoS，保证传输的质量、资源预留；三：支持多种传输方式。由于嵌入式环境资源的限制，在视频数据的实时性传输和图象质量方面，其QoS一直得不到保证。特别是多路的情况，实时视频的传输质量随路数的增加会急剧下降。嵌入式视频服务器性能的瓶颈主要在于视频数据的传输上，因此缩短视频数据的传输时间就能提高视频服务器的性能。缩减视频数据的传输时间可以从两个方面入手：一：减少视频数据传输的信息量。主要通过采用高性能的压缩编码技术来减少传输的信息量。二：采用适合多媒体数据的传输协议。考虑到嵌入式的系统资源及其宝贵，故我们选用了目前编码效率最高的H.264［3］技术和专门为传输多媒体数据的RTP［4］传输协议设计了本文这套系统。实验结果表明，该嵌入式视频服务器在不影响图象质量的前提下，能够比以往的视频服务器占用更低的带宽。
2 系统的硬件组成
我们在设计中采用了HHARM2410嵌入式开发套件，它由核心板和底板组成，核心板上集成Samsung S3C2410 处理器（203M 的主频，100M的总线速度），64M SDRAM以及16M 的FLASH。底板上提供以下外设接口：一个四线RS-232 串口，一个USB HOST接口，一个10M/100M自适应以太网接口，一个TFT LCD接口， 一个触摸屏接口。操作系统采用裁减过的嵌入式Linux。该嵌入式视频服务器的结构框图如图1所示。
图1 嵌入式视频服务器硬件组成
应用程序通过编码器模块采集H.264视频流，按照RTP协议实时打包，并通过以太网接口 实现实时流传输（ IP Streaming） 。另外还可以扩充一块802. 11b /g无线模块，来达到无线网络传输的目的，并可通过IDE接口扩充一块IDE硬盘作为本地H.264视频图像存储之用。
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