數(shù)字監(jiān)控核心技術的發(fā)展概述

    一、  概述

    數(shù)字視頻監(jiān)控相關產品的技術和產業(yè)化發(fā)展近幾年來一直是國內安防行業(yè)的一個熱點，通過國內整個行業(yè)的不斷努力目前數(shù)字監(jiān)控的技術水平達到了國際先進水平，開始直接參與國際競爭，同時產品已經開始進入國際市場。我們在國際市場上的競爭力來源于我們掌握了相關的核心技術，核心技術決定了產品在市場上的競爭力。

    本文內容主要介紹一下目前數(shù)字監(jiān)控行業(yè)相關的技術以及應用前景，探討下一代產品的應用發(fā)展趨勢。內容主要包括以下幾個方面：

    視頻壓縮算法：這是決定產品主要特性的技術，壓縮算法在不斷發(fā)展之中。

    網絡技術：面向未來多用途的視頻多媒體設備以及大規(guī)模數(shù)字視頻多媒體網絡系統(tǒng)的構成基礎。

    智能化技術：數(shù)字視頻系統(tǒng)根據(jù)應用領域的不同可以提供各種智能化的功能，這樣才能夠拓展市場，提升產品的競爭力。

    二、  視頻壓縮算法

    1.     H.264壓縮算法

    目前壓縮算法分為兩大類：標準算法和專用算法。標準算法為國際組織ISO/ITU發(fā)布，早期的JPEG壓縮比太小，傳輸網絡帶寬要求過高；后期MPEG 1算法壓縮比有所提高，但是還不能適應目前的寬帶網絡；近兩年來MPEG 4/H.263 的推廣使得遠程傳輸成為可能。專用算法為一些專業(yè)公司開發(fā)的壓縮技術，通用性較差，性能也千差萬別，針對網絡傳輸?shù)乃惴�可以支持低帶寬網絡，但是圖像效果不令人滿意。

    H.264是最新的國際視頻編碼標準，由ITU-T和ISO/IEC兩個國際標準化組織聯(lián)合制定。標準在ITU-T將被最終通過為H.264；在ISO/IEC，通過后，被稱為國際標準14496-10（MEPG-4 第10部分）。因此可見H.264并不是比MPEG-4先進，他們其實是一回事。以前大量使用的MPEG-4 是采用了標準的MEPG-4 第10部分以前版本，目前名稱對應的關系為：

    H.264 Baseline Profile對應MPEG-4 SP

    H.264 Main Profile對應MPEG-4 ASP

    H.264 Extended Profile對應MPEG-4 ARTS or FGS

    H.264 Baseline Profile對應MPEG-4 Studio

    作為目前最新的視頻編碼技術H.264，在安防行業(yè)應用有著非常大的前景。H.264標準采用了很多新技術用來提高壓縮比降低碼流，主要是采用了高精度、多模式預測技術。H.264 標準針對網絡傳輸?shù)男枰�設計了視頻編碼層VCL和網絡提取層NAL結構，網絡抽象層是提供“網絡友好”的界面，從而使視頻編碼層能夠在各種系統(tǒng)中得到有效的應用。H.264 標準針對網絡傳輸?shù)男枰�設計了差錯消除的工具便于壓縮視頻在誤碼、丟包多發(fā)環(huán)境中傳輸，從而保證了視頻傳輸?shù)挠行�性�?/P>

    2.     H.264壓縮算法的實現(xiàn)難度

    H.264算法分為Baseline Profile、Main Profile、Extended Profile和High Profile四層，H.264算法與以前的算法相比：

    算法復雜度：H.264 Baseline Profile是以前MPEG-4的2倍左右，H.264 Main Profile是MPEG-4的10倍以上，High Profile復雜度最高。

    壓縮碼流：Base Profile低于MPEG-4 10-20%，Main Profile低于MPEG-4的一半。

    大家可以看出，實現(xiàn)H.264 Main Profile 算法后可以使視頻碼流降低一半，可以實現(xiàn)CIF格式視頻在普通的ADSL上實時連續(xù)傳輸，即使在網絡有波動的情況下也不會受到影響。同時由于H.264算法具有網絡編碼層和網絡傳輸層結構，這樣對于普通的寬帶網絡和無線網絡的適應性大大加強，不會由于網絡的誤碼影響傳輸?shù)馁|量。

    然而目前的芯片處理能力還不能夠實現(xiàn)完整的H.264算法，現(xiàn)在只能實現(xiàn)H.264算法中的部分功能，因此需要一個過程才能夠體驗到H.264給大家?guī)�來的�?yōu)點。

    3.     H.264壓縮算法的實現(xiàn)平臺

    在JPEG和MPEG-1/2的時代壓縮芯片以ASIC芯片為主，從MPEG-4開始壓縮芯片已經過度到DSP時代，使用ASIC芯片的產品越來越少。這是由于芯片處理能力逐步提高，可以適應算法的不斷優(yōu)化，ASIC技術產品化周期長，已經無法適應目前算法進步的步伐。

    由于DSP體系結構的限制，面對復雜的H.264算法實現(xiàn)低成本的實時壓縮已經非常困難。在算法和芯片技術成熟以后，未來的主流壓縮平臺應該是ASIC的天下，當然ASIC和DSP技術相結合的芯片，同樣具有誘惑力，能夠適合未來算法發(fā)展的需要。