視頻編碼的基本原理二

     效的算法模塊。應(yīng)用范圍包括實(shí)時(shí)視聽通信、多媒體通信、遠(yuǎn)地監(jiān)測(cè)/監(jiān)視、VOD、家庭購(gòu)物/娛樂(lè)等。

JVT：新一代的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)

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(biāo)準(zhǔn)的制定。

JVT標(biāo)準(zhǔn)在ISO/IEC中的正式名稱為：MPEG-4 AVC(part10)標(biāo)準(zhǔn)；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(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，并吸收了以往標(biāo)準(zhǔn)制定中積累的經(jīng)驗(yàn), 采用簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì),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(yù)測(cè)等新的壓縮技術(shù)，使用了更精細(xì)的分象素運(yùn)動(dòng)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(diǎn)：

1、高效壓縮：與H.263+和MPEG4 SP相比，減小50%比特率

2、 延時(shí)約束方面有很好的柔韌性

3、 容錯(cuò)能力

4、編/解碼的復(fù)雜性可伸縮性

5、解碼全部細(xì)節(jié)：沒有不匹配

6、高質(zhì)量應(yīng)用

7、 網(wǎng)絡(luò)友善

監(jiān)控中的視頻編碼技術(shù)

    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(shù)。對(duì)于最終用戶來(lái)言他最為關(guān)心的主要有：清晰度、存儲(chǔ)量（帶寬）、穩(wěn)定性還有價(jià)格。采用不同的壓縮技術(shù)，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(shù)，主要是基于靜態(tài)視頻壓縮發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，它的主要特點(diǎn)是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化，只單獨(dú)對(duì)某一幀進(jìn)行壓縮。

    MJPEG壓縮技術(shù)可以獲取清晰度很高的視頻圖像，可以動(dòng)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(fù)存儲(chǔ)，因此單幀視頻的占用空間較大，目前流行的MJPEG技術(shù)最好的也只能做到3K字節(jié)/幀，通常要8~20K！

MPEG-1/2

    MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)SIF標(biāo)準(zhǔn)分辨率(NTSC制為352X240；PAL制為352X288)的圖像進(jìn)行壓縮. 壓縮位率主要目標(biāo)為1.5Mb/s.較MJPEG技術(shù)，MPEG1在實(shí)時(shí)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(chǔ)容量還是過(guò)大、清晰度不夠高和網(wǎng)絡(luò)傳輸困難。

    MPEG-2 在MPEG-1基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)充和提升，和MPEG-1向下兼容，主要針對(duì)存儲(chǔ)媒體、數(shù)字電視、高清晰等應(yīng)用領(lǐng)域，分辨率為：低(352x288)，中(720x480)，次高(1440x1080)，高(1920x1080)。MPEG-2視頻相對(duì)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(chǔ)容量還是太大，也不適和網(wǎng)絡(luò)傳輸。

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MPEG-4

    MPEG-4視頻壓縮算法相對(duì)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(wú)論從清晰度還是從存儲(chǔ)量上都比MPEG1具有更大的優(yōu)勢(shì)，也更適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。另外MPEG-4可以方便地動(dòng)態(tài)調(diào)整幀率、比特率，以降低存儲(chǔ)量。

    MPEG-4由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，使得MPEG-4難以完全實(shí)現(xiàn)并且兼容，很難在視頻會(huì)議、可視電話等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)，這一點(diǎn)有點(diǎn)偏離原來(lái)地初衷。另外對(duì)于中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)還要面臨高昂的專利費(fèi)問(wèn)題，目前規(guī)定：

 1、每臺(tái)解碼設(shè)備需要交給MPEG-LA 0.25美元

 2、編碼/解碼設(shè)備還需要按時(shí)間交費(fèi)（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(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都得到突破性進(jìn)展，使得它獲得比以往標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)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(luò)友善”的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法，使其更有利于網(wǎng)絡(luò)傳輸。

    H.264采用簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì),使它比MPEG4更容易推廣，更容易在視頻會(huì)議、視頻電話中實(shí)現(xiàn)，更容易實(shí)現(xiàn)互連互通，可以簡(jiǎn)便地和G.729等低比特率語(yǔ)音壓縮組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

    MPEG LA吸收MPEG-4的高昂專利費(fèi)而使它難以推廣的教訓(xùn)，MPEG LA制定了以下低廉的H.264收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：H.264廣播時(shí)基本不收費(fèi)；產(chǎn)品中嵌入H.264編/解碼器時(shí)，年產(chǎn)量10萬(wàn)臺(tái)以下不收取費(fèi)，超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)每臺(tái)收取0.2美元，超過(guò)500萬(wàn)臺(tái)每臺(tái)收取0.1美元。低廉的專利費(fèi)使得中國(guó)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(diǎn)是存儲(chǔ)量低，可以在窄帶中使用，使用這種分辨率的產(chǎn)品價(jià)格低廉；缺點(diǎn)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(diǎn)是存儲(chǔ)量較低，能在普通寬帶網(wǎng)絡(luò)中傳輸，價(jià)格也相對(duì)低廉，它的圖像質(zhì)量較好，被大部分用戶所接受。缺點(diǎn)是圖像質(zhì)量不能滿足高清晰的要求。

    4CIF是標(biāo)清分辨率，它的優(yōu)點(diǎn)是圖像清晰。缺點(diǎn)是存儲(chǔ)量高，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬要求很高，價(jià)格也較高。

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分辨率新的選擇－528x384

    2CIF（704x288）已被部分產(chǎn)品采用，用來(lái)解決CIF清晰度不夠高和4CIF存儲(chǔ)量高、價(jià)格高昂的缺點(diǎn)。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。