基于多線程編程的視頻監(jiān)控系統(tǒng)四路回放的設計

摘    要：本文結合H.263解碼、多線程編程和DirectDraw的應用，介紹了視頻監(jiān)控系統(tǒng)回放的軟件設計以及四路回放的實現(xiàn)。
關鍵詞：視頻監(jiān)控；多線程；四路回放；DirectDraw 

引言
目前國內(nèi)外市場上占主導地位數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。一般具有如下功能：監(jiān)視、錄像、回放、備份、報警、控制、遠程連接等。目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般只能播放一路視頻（簡稱單路回放），即同一時間只能播放一個視頻文件。如果要想同時查看多個歷史紀錄文件，這種傳統(tǒng)的回放方式略顯不足。本文提出一種能同時播放四個任意選擇的歷史文件（簡稱四路回放）的設計方案。

關鍵技術
回放主要是將存儲在硬盤中的壓縮文件解碼顯示出來，所以在設計時必須根據(jù)壓縮文件的格式，進行相應的解碼。用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的編碼標準主要有H.263、MPEG-4等。本視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的編碼標準是H.263，所以回放的解碼也要根據(jù)H.263標準進行解碼。解碼的過程大致是：首先打開編碼視頻文件，得到視頻編碼流后，先找到圖像開始碼，得到圖像頭。然后尋找?guī)瑪?shù)據(jù)宏塊信息，確定幀的編碼模式（幀內(nèi)編碼、幀間編碼或是沒有編碼），針對不同模式的編碼宏塊分別進行相應的解碼，解碼后的數(shù)據(jù)傳遞給顯示程序。不像編碼程序，解碼程序是基于宏塊進行操作的，它并不需要把關鍵幀和非關鍵幀區(qū)分開來解碼。
要把解碼后的圖像顯示出來，可以使用DirectDraw。DirectDraw是微軟發(fā)行的DirectX軟件開發(fā)工具箱（SDK）中的一部分，是圍繞OLE和COM接口來設計的。它允許程序員直接處理顯示存儲設備，支持硬件覆蓋，支持頁面翻轉，使圖形處理較傳統(tǒng)的GDI圖形處理有了較大的提高。
由于本設計的回放部分能夠同時播放四個視頻文件，若只有一個線程（線程是操作系統(tǒng)分配CPU時間的基本單位，一個線程可以執(zhí)行應用程序的任何部分，一個應用程序至少包含一個主線程）來播放，很難實現(xiàn)四個文件的同時播放。如果設計成多線程（應用程序中，除主線程外，還創(chuàng)建有其它線程），就可以有效的利用CPU資源，同時播放多個視頻文件。進行程序設計時，一般可以調用Windows API函數(shù)CreateThread。此時需要考慮線程互斥和線程同步問題，以保證應用程序的正常執(zhí)行。線程互斥是指對于共享的操作系統(tǒng)資源，在各線程訪問時的排它性。當有若干個線程都要使用某一共享資源時，任何時刻只允許一個線程去訪問，其它要使用該資源的線程必須等待，直到占用該資源者釋放了該資源。線程同步是指若干個線程之間具有一種制約關系，一個線程執(zhí)行依賴于另一個線程的消息，當一個線程沒有等到另一個線程的消息時，應該等待，直到消息到達時，才被喚醒。

系統(tǒng)軟件設計
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的回放部分一般具有：歷史文件搜索、基本播放控制以及對搜索出來的文件進行備份（單個文件或所有文件備份光盤），保存和打印播放視頻文件的當前幀等其它功能。
根據(jù)上述基本功能，采用面向對象的程序設計方法，對回放部分進行設計的程序流程圖如圖 1 所示。
在圖 1 所示的框圖中，進入回放時，首先要進行系統(tǒng)變量、DirectDraw的初始化以及分配一些系統(tǒng)資源。退出回放時，若有回放線程在運行，首先要關閉回放線程，然后關閉解碼器，釋放系統(tǒng)資源，以便下次能夠進入回放。根據(jù)文件的記錄位置和文件名的特點（文件的記錄位置為  Drivers：file記錄通道日期，文件名為時和分的組合，例如，D:file120030620