硬盤(pán)錄像機中的錄像技術(shù)

　　硬盤(pán)錄像機，嚴格來(lái)講是數字錄像機，是CPU性能、多媒體技術(shù)、存儲技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，它是一種將視音頻信號數字化后壓縮，然后記錄在硬盤(pán)上的設備。目前，硬盤(pán)錄像機主要有兩種：基于PC平臺的硬盤(pán)錄像機（PC-basedDVR）和基于嵌入式平臺的硬盤(pán)錄像機（EmbeddedDVR）。硬盤(pán)錄像機不僅具有傳統模擬錄像機的所有功能，并且由于其數字特性，具有傳統模擬錄像機所不具備的功能。

　　與傳統的模擬錄像機相比，硬盤(pán)錄像機具有較大優(yōu)越性，表現在：錄像時(shí)間長(cháng)，最大錄像時(shí)間取決于連接的存儲設備的容量，一般可達幾百小時(shí)；支持的視音頻通道數多，可同時(shí)進(jìn)行幾路、十幾路、甚至幾十路同時(shí)錄像；記錄圖像質(zhì)量不會(huì )隨時(shí)間的推移而變差；功能更為豐富，不象傳統的模擬錄像機那么單一。

　　1、硬盤(pán)錄像機的功能

　　不同的應用領(lǐng)域對硬盤(pán)錄像機有不同的功能要求。例如用于監控行業(yè)的硬盤(pán)錄像機應當具備以下功能：

　　1)壓縮功能：能對輸入的模擬視音頻信號進(jìn)行數字化采樣，然后對采樣數據進(jìn)行壓縮；

　　2)錄像功能：能把數字化后壓縮的視音頻信號記錄到硬盤(pán)上，并具備多種錄像觸發(fā)方式，如手動(dòng)錄像、定時(shí)（計劃）錄像、報警錄像、移動(dòng)偵測錄像等等；

　　3)放像功能：能把記錄在硬盤(pán)上的視音頻信號在模擬監視器上或電腦顯示器上回放；

　　4)備份功能：能把記錄在硬盤(pán)上的視音頻信號通過(guò)USB接口或1394接口備份到各種移動(dòng)介質(zhì)上；

　　5)網(wǎng)絡(luò )功能：能數字化后壓縮的視音頻信號或記錄在硬盤(pán)上的視音頻信號通過(guò)網(wǎng)口輸出；

　　6)云臺、鏡頭控制功能：能通過(guò)鍵盤(pán)、面板或網(wǎng)絡(luò )控制云臺、鏡頭；

　　7)報警輸入輸出：能接受、處理和輸出報警信號，即具備報警聯(lián)動(dòng)功能。

　　不同廠(chǎng)商設計、生產(chǎn)的硬盤(pán)錄像機并不一定具備上面所列的所有功能，當然，也有可能具備上面所沒(méi)有列出的功能。功能設置的依據，完全是廠(chǎng)商對用戶(hù)需求的把握。

　　2、硬盤(pán)錄像機中的錄像技術(shù)

　　在硬盤(pán)錄像機中，錄像功能和很多其它功能相關(guān)聯(lián)，如放像功能、網(wǎng)絡(luò )功能、備份功能等等，因此采用什么樣的錄像技術(shù)，直接關(guān)系到整個(gè)硬盤(pán)錄像機的性能和硬盤(pán)故障率。錄像技術(shù)分兩個(gè)方面：

　　1)采用什么樣的文件系統，這通常與采用的操作系統有關(guān)，不容易自主選擇；

　　2)在已選定文件系統的條件下，應用系統如何發(fā)揮文件系統的優(yōu)勢，同時(shí)避免其弱點(diǎn)對整個(gè)系統造成影響。

　　目前市場(chǎng)上，PC式DVR一般基于Windows系統，文件系統一般采用NTFS或FAT32；而嵌入式DVR所采用的文件系統則與廠(chǎng)商選擇的嵌入式操作系統有密切的關(guān)系。目前嵌入式DVR中所采用的嵌入式操作系統有pSOS、EmbeddedLinux、vxWorks等等，而采用的文件系統則有較多種類(lèi)，如MS-DOS兼容文件系統、UNIX兼容文件系統、Windows兼容文件系統，還有各種專(zhuān)有的文件系統等等。選定哪一種文件系統作為嵌入式硬盤(pán)錄像機中的文件系統，取決于很多因素，如公司的研發(fā)能力、財力、文件系統本身的特性等。應該說(shuō)，選擇任何一種文件系統都不會(huì )妨礙嵌入式硬盤(pán)錄像機中錄像功能的實(shí)現。有的公司甚至自己組織開(kāi)發(fā)文件系統來(lái)滿(mǎn)足需求，當然我們并不贊同這樣做，原因在于這樣做可能會(huì )花費較長(cháng)的時(shí)間來(lái)穩定，從而使設備上市的時(shí)間延長(cháng)；另外，這種做法不符合現代社會(huì )分工越來(lái)越細、越來(lái)越專(zhuān)業(yè)的潮流，很難做到像專(zhuān)業(yè)軟件廠(chǎng)商推出的文件系統那樣穩定可靠。

　　文件系統選定后，可供開(kāi)發(fā)人員發(fā)揮的平臺就確定了。各個(gè)嵌入式硬盤(pán)錄像機廠(chǎng)商在選定平臺上應用系統中的錄像模塊設計的合理與否，直接決定了嵌入式硬盤(pán)錄像機推向市場(chǎng)后的表現。例如，有的廠(chǎng)商用刪除老文件的方式來(lái)達到循環(huán)錄像的目的。為了使文件刪除的時(shí)間盡可能短，就采用了每分鐘生成一個(gè)碼流文件的方式錄像；還有的廠(chǎng)商則采用每小時(shí)生成一個(gè)文件的方式來(lái)錄像。這些方式的共同弱點(diǎn)是不能保證嵌入式硬盤(pán)錄像機的長(cháng)時(shí)間穩定運行。因為壓縮芯片輸出的碼流位率變化是比較大的，這就導致每分鐘、每小時(shí)產(chǎn)生的文件的大小都不一樣，而且可能相差很大，長(cháng)時(shí)間運行后就會(huì )導致硬盤(pán)上充滿(mǎn)碎片，從而使系統運行效率急劇下降。這就是目前市場(chǎng)上有些品牌的嵌入式硬盤(pán)錄像機初期安裝時(shí)表現良好，但是過(guò)一段時(shí)間后就容易發(fā)生丟資料、壞硬盤(pán)的現象的原因。為解決這一問(wèn)題，有公司提出了磁盤(pán)預分配技術(shù)，保證在硬盤(pán)循環(huán)記錄過(guò)程中，永不出現碎片。

　　文件系統對磁盤(pán)的管理，有一套鏈表構成的文件檢索機制，包括FAT表和目錄區，如果關(guān)機的時(shí)候，正在寫(xiě)修改的FAT表或目錄區，這個(gè)FAT表扇區或目錄扇區被破壞，就會(huì )導致一組磁盤(pán)文件丟失。在硬盤(pán)錄像機的使用過(guò)程中，幾乎在不停地寫(xiě)硬盤(pán)，如果非正常關(guān)機，出現FAT表扇區或目錄扇區被破壞的概率非常高，這也是為什么非正常關(guān)機次數多了，無(wú)論PC式硬盤(pán)錄像機還是嵌入式硬盤(pán)錄像機，經(jīng)常找不到記錄文件的原因。為解決這個(gè)問(wèn)題，先進(jìn)的DVR廠(chǎng)商提出了FAT表和目錄區凍結技術(shù)，保證在非正常關(guān)機過(guò)程中，不會(huì )導致FAT表和目錄區被破壞。

　　現在的小尺寸硬盤(pán)，也叫溫盤(pán)（是IBM的專(zhuān)題小組在溫切斯特大樓發(fā)明的，叫溫切斯特硬盤(pán)，簡(jiǎn)稱(chēng)溫盤(pán)，現在都叫硬盤(pán)，非溫切斯特技術(shù)的硬盤(pán)幾乎沒(méi)有），是機械結構，有兩個(gè)電機，一個(gè)是主軸電機，一個(gè)是磁頭尋道電機（目前幾乎都采用音圈電機）。在一臺硬盤(pán)錄像機中，一般會(huì )有多個(gè)硬盤(pán)，在錄像時(shí)，多路圖像同時(shí)盡量記錄在一個(gè)硬盤(pán)上，讓其它硬盤(pán)主軸電機停止旋轉，一方面延長(cháng)硬盤(pán)壽命，同時(shí)也降低硬盤(pán)錄像機的功耗（硬盤(pán)在休眠狀態(tài)下的功耗約為正常工作下的1/10），這稱(chēng)為硬盤(pán)休眠技術(shù)。在硬盤(pán)休眠技術(shù)的基礎上，進(jìn)一步提出了低尋道技術(shù)，可以進(jìn)一步提高硬盤(pán)錄像機性能和延長(cháng)硬盤(pán)的壽命，針對硬盤(pán)盤(pán)片磁粉逐步損壞脫落及相關(guān)問(wèn)題，提出了硬盤(pán)失效預警技術(shù)。