[发明专利]一种DVR多路音视频记录方法

说明书

技术领域：

本发明属多媒体信息处理技术领域。

背景技术：

随着固态存储技术及视频压缩技术的发展，DVR设备由传统的磁带式的音视频记录方式被数字式的记录方式所取代，在体积、重量和环境的适应性方面有着显著的提高。数字式DVR所记录的数据主要是一至二路的音频数据、多路（通常是三路以上）的视频数据。其工作原理大致为：对输入的音视频信号进行采集、压缩处理后，由主控程序将数据进行本地缓冲、并向固态存储器上的指定文件写入。机载数字式DVR的主要处理结构如图1所示，它由一块或一块以上的音视频压缩模块、一块控制管理模块和一块固态大容量FLASH存储盘组成。如图2所示，音视频压缩模块上包含多个压缩处理单元，每个压缩处理单元具有一路视频采集接口电路、压缩处理器、局部外部存储器和对外总线接口，具有一路视频数据的采集、压缩、缓冲和传输的功能，有的压缩处理单元还有音频采集接口，兼有音频数据采集和缓冲的功能；如图3所示，控制管理模块主要由通用处理器、片外存储器、总线接口（如CPCI等）、存储卡数据接口组成。控制管理模块通过总线接口与压缩处理模块上的各压缩处理单元进行数据交互，采用设置压缩使能标志的方式控制压缩处理单元的工作、读取压缩处理单元上的音频数据及压缩视频帧数据，将这些数据加入存储缓冲管理队列，并由存储管理进程将缓冲管理队列上的音视频数据写入固态存储器。

DVR的数据处理主要由压缩处理单元的压缩处理过程、控制管理模块上的数据访问控制进程和对存储卡的数据存储进程三个子过程组成。由于视频压缩数据在前后压缩帧之间存在数据的相关性，因此要求压缩处理后的帧数据不能随意丢弃，应完全将其存储，以保持播放解码的视频质量，这是DVR视频记录的基本要求。在理想情况下，压缩处理过程能够按其设定的固定帧率压缩视频数据，并且这些数据均能得到数据访问控制进程的及时处理，并由数据存储进程及时写入存储卡，不会造成数据的延迟或丢失。这种情况下，只要实现播放器按设定帧率的及时回放，就不会产生各路音视频间的时间不一致的问题。但是这种理想情况往往是不能够满足的，现实的情况是，上述三个处理过程之间相互影响，造成实际记录视频帧率的波动。首先，视频的压缩过程中，压缩处理的时间取决于当前视频图像的复杂度，对于内容简单的图像，压缩处理的时间较短，产生的数据量也较少，对于复杂或突变的图像帧，则压缩处理的时间会延长，产生的数据量也较大，如果持续压缩高复杂度图像，可能会造成压缩处理单元实际压缩帧率的降低，即可能会产生低于设定帧率的压缩帧率；其次，受控制管理模块的主处理器处理能力和接口传输速率的限制，压缩处理单元上的压缩数据不一定能得到及时读取，造成处理延时间隔加长，致使控制下压缩处理单元按照比设定帧率较慢的实际帧率进行压缩；再次，数据写盘操作也可能出现瓶颈问题，对于突发的大量压缩数据可能不能在预计的时间内完全写入存储卡，造成数据缓冲区用尽，导致系统阻塞，不能再从压缩处理单元取得新的数据，进而导致数据压缩处理单元减慢压缩帧率，以调整适应当前的存储带宽。上述发生的情况对于每个压缩处理单元造成的影响在程度上是独立的，即它们与理想情况相比产生的数据帧率的变化是不一致的，而且不一致的程度也各有差别，累计起来就造各路视频压缩帧数产生偏差，且偏差的程度对各路视频都不一致，许多时候这种差别可以达到数分钟的视频帧数量，如果不采取适当的同步措施，就会造成多路视频播放时发生时间上的严重不同步现象，音视频数据在时间上相互错位，无法相互对映，严重影响DVR记录数据的使用效能。

现有的音视频传输标准，如MPEG-2的TS数据流和PS流，以及国外军用标准IRIG106，均是通过在音视频数据上附加时间戳标记，指示相应的播放器按照其指定的时间间隔顺序解码音视频数据，达到音视频同步的效果，这些机制均可以在DVR及其它具有音视频记录功能的应用中采纳，但这些机制的实施，都是以实现音视频的同步采集为基础的，音视频数据同步采集的方法各异，取决于应用等级、应用条件等诸多因素。专用级的视频摄录播系统，由于采用了时钟一体化设计，以及与视频制式相配套专用处理设备，保证了内部数据采集处理的同步性，着重于单路视频与多路音轨之间的时间同步关系。