分析網絡攝像機的壓縮編碼標準核心技術

    壓縮方式是網絡視頻服務器和網絡攝像機的核心技術，壓縮方式很大程度上決定著圖像的質量、壓縮比、傳輸效率、傳輸速度等性能，它是評價網絡視頻服務器和網絡攝像機性能優(yōu)劣的重要一環(huán)。隨著多媒體技術的發(fā)展，相繼推出了許多壓縮編碼標準，目前主要有JPEG/M-JPEG、H.261/H.263和MPEG等標準。

    1、JPEG/M-JPEG

    ①、JPEG是一種靜止圖像的壓縮標準，它是一種標準的幀內壓縮編碼方式。當硬件處理速度足夠快時，JPEG能用于實時動圖像的視頻壓縮。在畫面變動較小的情況下能提供相當不錯的圖像質量，傳輸速度快，使用相當安全，缺點是數據量較大。

    ②、M-JPEG源于JPEG壓縮技術，是一種簡單的幀內JPEG壓縮，壓縮圖像質量較好，在畫面變動情況下無馬賽克，但是由于這種壓縮本身技術限制，無法做到大比例壓縮，錄像時每小時約1-2GB空間，網絡傳輸時需要2M帶寬，所以無論錄像或網絡發(fā)送傳輸，都將耗費大量的硬盤容量和帶寬，不適合長時間連續(xù)錄像的需求，不大實用于視頻圖像的網絡傳輸。

    2、H.261/H.263

    ①、H.261標準通常稱為P*64，H.261對全色彩、實時傳輸動圖像可以達到較高的壓縮比，算法由幀內壓縮加前后幀間壓縮編碼組合而成，以提供視頻壓縮和解壓縮的快速處理。由于在幀間壓縮算法中只預測到后1幀，所以在延續(xù)時間上比較有優(yōu)勢，但圖像質量難以做到很高的清晰度，無法實現大壓縮比和變速率錄像等。

    ②、H.263的基本編碼方法與H.261是相同的，均為混合編碼方法，但H.263為適應極低碼率的傳輸，在編碼的各個環(huán)節(jié)上作了改進，如以省碼字來提高編碼圖像的質量，此外，H.263還吸取了MPEG的雙向運動預測等措施，進一步提高幀間編碼的預測精度，一般說，在低碼率時，采用H.263只要一半的速率可獲得和H.261相當的圖像質量。

    3、MPEG

    MPEG是壓縮運動圖像及其伴音的視音頻編碼標準，它采用了幀間壓縮，僅存儲連續(xù)幀之間有差別的地方，從而達到較大的壓縮比。MPEG現有MPEG—1、MPEG—2和MPEG—4三個版本，以適應于不同帶寬和圖像質量的要求。

    ①、MPEG—1的視頻壓縮算法依賴于兩個基本技術，一是基于16*16（像素*行）塊的運動補償，二是基于變換域的壓縮技術來減少空域冗余度，壓縮比相比M-JPEG要高，對運動不激烈的視頻信號可獲得較好的圖像質量，但當運動激烈時，圖像會產生馬賽克現象。MPEG-1以1.5Mbps的數據率傳輸視音頻信號，MPEG-1在視頻圖像質量方面相當于VHS錄像機的圖像質量，視頻錄像的清晰度的彩色模式≥240TVL,兩路立體聲伴音的質量接近CD的聲音質量。MPEG-1是前后幀多幀預測的壓縮算法，具有很大的壓縮靈活性，能變速率壓縮視頻，可視不同的錄像環(huán)境，設置不同的壓縮質量，從每小時80MB至400MB不等，但數據量和帶寬還是比較大。

    ②、MPEG-2它是獲得更高分辨率（720*572）提供廣播級的視音頻編碼標準。

    MPEG-2作為MPEG-1的兼容擴展，它支持隔行掃描的視頻格式和許多高級性能包括支持多層次的可調視頻編碼，適合多種質量如多種速率和多種分辨率的場合。它適用于運動變化較大，要求圖像質量很高的實時圖像。對每秒30幀、720*572分辨率的視頻信號進行壓縮，數據率可達3-10Mbps。由于數據量太大，不適合長時間連續(xù)錄像的需求。

    ③、MPEG-4是為移動通信設備在Internet網實時傳輸視音頻信號而制定的低速率、高壓縮比的視音頻編碼標準。MPEG-4標準是面向對象的壓縮方式，不是像MPEG-1和MPEG-2那樣簡單地將圖像分為一些像塊，而是根據圖像的內容，其中的對象（物體、人物、背景）分離出來，分別進行幀內、幀間編碼，并允許在不同的對象之間靈活分配碼率，對重要的對象分配較多的字節(jié)，對次要的對象分配較少的字節(jié)，從而大大提高了壓縮比，在較低的碼率下獲得較好的效果，MPEG-4支持MPEG-1、MPEG-2中大多數功能，提供不同的視頻標準源格式、碼率、幀頻下矩形圖形圖像的有效編碼。

    總之，MPEG-4有三個方面的優(yōu)勢：

    ①、具有很好的兼容性；

    ②、MPEG-4比其他算法提供更好的壓縮比，最高達200：1；

    ③、MPEG-4在提供高壓縮比的同時，對數據的損失很小。所以，MPEG-4的應用能大幅度的降低錄像存儲容量，獲得較高的錄像清晰度，特別適用于長時間實時錄像的需求，同時具備在低帶寬上優(yōu)良的網絡傳輸能力。

    4，H.264是ITU-T的VCEG（視頻編碼專家組）和ISO/IEC的MPEG（活動圖像編碼專家組）的聯(lián)合視頻組（JVT：jointvideoteam）開發(fā)的一個新的數字視頻編碼標準，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。1998年1月份開始草案征集，1999年9月，完成第一個草案，2001年5月制定了其測試模式TML-8，2002年6月的JVT第5次會議通過了H.264的FCD板。目前該標準還在開發(fā)之中，預計明年上半年可正式通過。

    H.264和以前的標準一樣，也是DPCM加變換編碼的混合編碼模式。但它采用“回歸基本”的簡潔設計，不用眾多的選項，獲得比H.263++好得多的壓縮性能；加強了對各種信道的適應能力，采用“網絡友好”的結構和語法，有利于對誤碼和丟包的處理；應用目標范圍較寬，以滿足不同速率、不同解析度以及不同傳輸（存儲）場合的需求；它的基本系統(tǒng)是開放的，使用無需版權。

    在技術上，H.264標準中有多個閃光之處，如統(tǒng)一的VLC符號編碼，高精度、多模式的位移估計，基于4×4塊的整數變換、分層的編碼語法等。這些措施使得H.264算法具有很的高編碼效率，在相同的重建圖像質量下，能夠比H.263節(jié)約50％左右的碼率。H.264的碼流結構網絡適應性強，增加了差錯恢復能力，能夠很好地適應IP和無線網絡的應用。

    其實現在多數的什么H.264都是H.263＋＋通過改進后的算法，是壓縮率變的小了點！如果是從單個畫面清晰度比較，MPEG4有優(yōu)勢；從動作連貫性上的清晰度，H.264有優(yōu)勢！