三 系统软件设计

    1. 软件结构和流程

    整个软件由服务器端和客户端两部分组成，服务器端和客户端通过Socket套接字在整个IP网络上进行通信，系统主要模块和整个软件流程如图2所示。

    系统服务器端除了图2中所示的模块外，还包括报警检测、视频存储、检索播放、串口通信等模块，主要负责视频数据的采集、编码、传输、保存、报警以及对云台的控制等，客户端则主要负责视频数据接收、显示及远程控制等。服务器端对于视频数据的压缩采用MPEG-4技术，对于客户端的请求采用组播的方式进行发送，同时服务器端对MPEG-4编码的各项参数进行配置，优化传输，防止网络拥塞。系统在实现时，各模块分别封装成相互独立的类，便于以后系统的升级和维护。

    2. 编程框架

    为了支持多媒体信息的采集、压缩、解压和回放，在Windows中，微软提供了两种多媒体开发框架：一种是Video For Windows（简称VFW），另一种是DirectShow。VFW是Microsoft于1992年推出的关于数字视频的一个软件包，VFW给视频处理带来了较大的便利，它能把模拟视频转换为数字信号并进行播放，VFW的主要特点是视频采集是与设备无关的。DirectShow是微软公司推出的新一代基于COM的多媒体开发包，它主要负责在Internet网上音频和视频流的捕捉和回放，它解决了以前16位的媒体控制接口（MCI）先天受到很多限制的难题，采用组件对象模型（COM），使原有MCI接口不一致的问题，在采用多线程多任务的DirectShow以后成为历史，它还支持宽松的格式变化，包括高级流格式（ASF），Motion Picture Experts Group（MPEG）以及AVI和WAV文件等。由于DirectShow支持多种音视频编解码器和多种媒体类型，加之DirectShow可以提供高品质的媒体流解码和回放，为播放视频监控中涉及到的各种类型的音频、视频数据提供了非常有效的途径。VFW使用简单、方便，但可控制性差，因此本系统采用DirectShow进行开发，以便于灵活、方便地操作硬件并获得各种需要的视频数据。

    3. MPEG-4编解码

    随着CPU主频的快速提升，计算机整体性能的不断提高，对于数字视频监控和视频会议等应用，纯软件编解码器即可以满足应用要求。本系统即采用纯软件编解码，这样即满足了性能要求又降低了成本。

    目前在Windows平台上比较实用的MPEG-4视频编解码器主要有：由微软公司开发的Microsoft MPEG-4 Codec v1/v2/v3，主要是配合微软公司的流媒体技术使用；在Microsoft MPEG-4 v3的基础上，由DivXNetworks公司开发的DivX Codec；在OpenDivX的基础，遵循GPL开发的开源XviD Codec。XviD的各种算法设计都具有代表性，XviD支持多种编码模式，除了最原始的估定码流压缩（1-pass CBR）之外，XviD提供了包括：模式动态码流压缩、量化以及包括外部控制和内部控制的两种双重（2-pass）动态码流压缩模式等。XviD是目前PC上的 MPEG-4编码内核中，可选模式最多的视频编码器，在量化方面，XviD不仅提供了标准的MPEG量化方式，还特地提供了更适合低码流压缩的h.263量化方式，并且XviD还可以在双重（2-pass）运算时，根据对画面信息的综合分析，动态地决定某段场景的画面量化方式。XviD的主要特点还包括运动侦测和曲线平衡分配、动态关键帧距、心理视觉亮度修正、B帧技术等，在此不一一详述。基于XviD上述的一系列特点，在本系统中，采用XviD编解码器。