效的算法模塊。應用范圍包括實時視聽通信、多媒體通信、遠地監(jiān)測/監(jiān)視、VOD、家庭購物/娛樂等。
JVT:新一代的視頻壓縮標準
JVT是由ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG成立的聯(lián)合視頻工作組(Joint Video Team),致力于新一代數(shù)字視頻壓縮標準的制定。
JVT標準在ISO/IEC中的正式名稱為:MPEG-4 AVC(part10)標準;在ITU-T中的名稱:H.264(早期被稱為H.26L)
H264/AVC
H264集中了以往標準的優(yōu)點,并吸收了以往標準制定中積累的經(jīng)驗, 采用簡潔設計,使它比MPEG4更容易推廣。H.264創(chuàng)造性了多參考幀、多塊類型、整數(shù)變換、幀內(nèi)預測等新的壓縮技術,使用了更精細的分象素運動矢量(1/4、1/8)和新一代的環(huán)路濾波器,使得壓縮性能大大提高,系統(tǒng)更加完善。
H.264主要有以下幾大優(yōu)點:
1、高效壓縮:與H.263+和MPEG4 SP相比,減小50%比特率
2、 延時約束方面有很好的柔韌性
3、 容錯能力
4、編/解碼的復雜性可伸縮性
5、解碼全部細節(jié):沒有不匹配
6、高質(zhì)量應用
7、 網(wǎng)絡友善
監(jiān)控中的視頻編碼技術
目前監(jiān)控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等幾種視頻編碼技術。對于最終用戶來言他最為關心的主要有:清晰度、存儲量(帶寬)、穩(wěn)定性還有價格。采用不同的壓縮技術,將很大程度影響以上幾大要素。
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MJPEG
MJPEG(Motion JPEG)壓縮技術,主要是基于靜態(tài)視頻壓縮發(fā)展起來的技術,它的主要特點是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化,只單獨對某一幀進行壓縮。
MJPEG壓縮技術可以獲取清晰度很高的視頻圖像,可以動態(tài)調(diào)整幀率、分辨率。但由于沒有考慮到幀間變化,造成大量冗余信息被重復存儲,因此單幀視頻的占用空間較大,目前流行的MJPEG技術最好的也只能做到3K字節(jié)/幀,通常要8~20K!
MPEG-1/2
MPEG-1標準主要針對SIF標準分辨率(NTSC制為352X240;PAL制為352X288)的圖像進行壓縮. 壓縮位率主要目標為1.5Mb/s.較MJPEG技術,MPEG1在實時壓縮、每幀數(shù)據(jù)量、處理速度上有顯著的提高。但MPEG1也有較多不利地方:存儲容量還是過大、清晰度不夠高和網(wǎng)絡傳輸困難。
MPEG-2 在MPEG-1基礎上進行了擴充和提升,和MPEG-1向下兼容,主要針對存儲媒體、數(shù)字電視、高清晰等應用領域,分辨率為:低(352x288),中(720x480),次高(1440x1080),高(1920x1080)。MPEG-2視頻相對MPEG-1提升了分辨率,滿足了用戶高清晰的要求,但由于壓縮性能沒有多少提高,使得存儲容量還是太大,也不適和網(wǎng)絡傳輸。
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MPEG-4
MPEG-4視頻壓縮算法相對于MPEG-1/2在低比特率壓縮上有著顯著提高,在CIF(352*288)或者更高清晰度(768*576)情況下的視頻壓縮,無論從清晰度還是從存儲量上都比MPEG1具有更大的優(yōu)勢,也更適合網(wǎng)絡傳輸。另外MPEG-4可以方便地動態(tài)調(diào)整幀率、比特率,以降低存儲量。
MPEG-4由于系統(tǒng)設計過于復雜,使得MPEG-4難以完全實現(xiàn)并且兼容,很難在視頻會議、可視電話等領域?qū)崿F(xiàn),這一點有點偏離原來地初衷。另外對于中國企業(yè)來說還要面臨高昂的專利費問題,目前規(guī)定:
1、每臺解碼設備需要交給MPEG-LA 0.25美元
2、編碼/解碼設備還需要按時間交費(4美分/天=1.2美元/月 =14.4美元/年)
H.264/AVC
H.264集中了以往標準的優(yōu)點,在許多領域都得到突破性進展,使得它獲得比以往標準好得多整體性能:
1、和H.263+和MPEG-4 SP相比最多可節(jié)省50%的碼率,使存儲容量大大降低;
2、 H.264在不同分辨率、不同碼率下都能提供較高的視頻質(zhì)量;
3、 采用“網(wǎng)絡友善”的結構和語法,使其更有利于網(wǎng)絡傳輸。
H.264采用簡潔設計,使它比MPEG4更容易推廣,更容易在視頻會議、視頻電話中實現(xiàn),更容易實現(xiàn)互連互通,可以簡便地和G.729等低比特率語音壓縮組成一個完整的系統(tǒng)。
MPEG LA吸收MPEG-4的高昂專利費而使它難以推廣的教訓,MPEG LA制定了以下低廉的H.264收費標準:H.264廣播時基本不收費;產(chǎn)品中嵌入H.264編/解碼器時,年產(chǎn)量10萬臺以下不收取費,超過10萬臺每臺收取0.2美元,超過500萬臺每臺收取0.1美元。低廉的專利費使得中國H.264監(jiān)控產(chǎn)品更容易走向世界。
四、監(jiān)控中視頻編碼分辨率的選擇
目前監(jiān)控行業(yè)中主要使用以下分辨率:SQCIF、QCIF、CIF、4CIF。
SQCIF和QCIF的優(yōu)點是存儲量低,可以在窄帶中使用,使用這種分辨率的產(chǎn)品價格低廉;缺點是圖像質(zhì)量往往很差、不被用戶所接受。
CIF是目前監(jiān)控行業(yè)的主流分辨率,它的優(yōu)點是存儲量較低,能在普通寬帶網(wǎng)絡中傳輸,價格也相對低廉,它的圖像質(zhì)量較好,被大部分用戶所接受。缺點是圖像質(zhì)量不能滿足高清晰的要求。
4CIF是標清分辨率,它的優(yōu)點是圖像清晰。缺點是存儲量高,網(wǎng)絡傳輸帶寬要求很高,價格也較高。
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2CIF(704x288)已被部分產(chǎn)品采用,用來解決CIF清晰度不夠高和4CIF存儲量高、價格高昂的缺點。但由于704x288只是水平分辨率的提升,圖像質(zhì)量提高不是特別明顯。