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      網絡攝像機的圖像壓縮編碼標準

      日期:2019-10-10 / 人氣:

      目前,網絡攝像機采用的圖像壓縮編碼標準主要有MPEG4、H.263、H.264、M-JPEG等。

        MPEG4

        所謂MPEG標準就是指由ISO的活動圖像專家組制定的一系列關于音視頻信號以及多媒體信號的壓縮與解壓縮技術的標準。到目前為止,已經制定完成并批準執行的有:1991年批準的MPEG1、MP3;1994年批準的MPEG2;1999年批準的MPEG4和MP4。正在制定的標準有:MPEG7和MEPG21。

        H.263

        H.263是ITU-T提出的作為H.324終端使用的視頻編解碼建議,H.263經過不斷完善和多次的升級已經日臻成熟,如今已經大部分代替了H.261,而且H.263由于能在低帶寬上傳輸高質量的視頻流而日益受到歡迎。

        H.263是基于運動補償的DPCM的混合編碼,在運動搜索的基礎上進行運動補償,然后運用DCT變換和“之”字形掃描編碼,從而得到輸出碼流。H.263在H.261建議的基礎上,將運動矢量的搜索增加為半像素點搜索;同時又增加了無限制運動矢量、基于語法的算術編碼、高級預測技術和PB幀編碼等四個高級選項,從而達到了進一步降低碼速率和提高編碼質量的目的。

        H.264

        隨著HDTV的興起,H.264規范頻頻出現,HD-DVD和藍光DVD均計劃采用這一標準進行節目制作。而且自2005年下半年以來,無論是NVIDIA還是ATI都把支持H.264硬件解碼加速作為自己最值得夸耀的視頻技術,H.264到底是何方“神圣”呢?

        H.264,同時也是MPEG-4第十部分,是由ITU-T視頻編碼專家組(VCEG)和ISO/IEC動態圖像專家組(MPEG)聯合組成的聯合視頻組(JVT,Joint Video Team)提出的高度壓縮數字視頻編解碼器標準。

        什么是H.264?H.264是一種高性能的視頻編解碼技術。目前國際上制定視頻編解碼技術的組織有兩個,一個是“國際電聯(ITU-T)”,它制定的標準有H.261、H.263、H.263+等,另一個是“國際標準化組織(ISO)”它制定的標準有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。而H.264則是由兩個組織聯合組建的聯合視頻組(JVT)共同制定的新數字視頻編碼標準,所以它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4高級視頻編碼(Advanced Video Coding,AVC),而且它將成為MPEG-4標準的第10部分。因此,不論是MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10,還是ISO/IEC 14496-10,都是指H.264。

        M-JPEG

        M-JPEG技術即運動靜止圖像壓縮技術,它把運動的視頻序列作為連續的靜止圖像來處理,這種壓縮技術方式單獨完整地壓縮每一幀,在編輯過程中可隨機存儲每一幀,可進行精確到幀的編輯。但M-JPEG只對幀內的空間冗余進行壓縮,不對幀間的時間冗余進行壓縮,故壓縮效率不高,圖1、2為單幀/多幀技術示意圖。

        對于不同壓縮算法我們也可以通過下面的圖進行很直觀的認識。

        就以D1分辨率的網絡攝像機來說,通過圖3我們就能很直觀地比較出在畫面質量不變的情況下不同壓縮算法對于碼流的影響。

        通過上面的壓縮格式、幀率、碼流對應圖表1可以看到在D1的分辨率30FPS的情況下,采用H.264壓縮算法的碼流可以控制在1.3Mb以下;而如果采用M-JPEG壓縮算法的話,碼流將要達到7Mb。二種算法對于網絡和存儲部分的壓力相差達到了5.3倍,從中也可以看出H.264相對其他壓縮算法有著巨大的優勢,也是客觀的成本支出的比較。

        目前,網絡攝像機所采用的壓縮算法的變化如圖4所示。

        從圖4可知,到2012年以后,H.264壓縮算法將占到80%以上的份額。

        按現在網絡攝像機的分辨率趨勢來說,百萬高清必然成為2012年的主題,其市場份額也將占到80%以上的份額。下圖5是各種分辨率對應屏幕尺寸。

        高清在圖像的表現上也體現了其突出的優勢。通過上面的表1也可以看出未來網絡攝像機將必然采用H.264進行高清圖像的壓縮和傳輸,而H.264最大的優勢是具有很高的數據壓縮比率,在同等圖像質量的條件下,H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上,是MPEG-4的1.5~2倍。舉個例子,原始文件的大小如果為88GB,采用MPEG-2壓縮標準壓縮后變成3.5GB,壓縮比為25∶1,而采用H.264壓縮標準壓縮后變為879MB,從88GB到879MB,H.264的壓縮比達到驚人的102∶1! H.264為什么有那么高的壓縮比?低碼率(Low Bit Rate)起了重要的作用,和MPEG-2和MPEG-4 ASP等壓縮技術相比,H.264壓縮技術將大大節省用戶的下載時間和數據流量收費。尤其值得一提的是,H.264在具有高壓縮比的同時還擁有高質量流暢的圖像。

      本文編輯:警視達


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