视频编码技术

MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC、VC-1、RealVideo等几种视频编码技术。主要用于监控。对于最终用户来说,他主要关心的是:清晰度、存储容量(带宽)、稳定性和价格。使用不同的压缩技术会极大地影响上述因素。

MJPEG

MJPEG(运动JPEG)压缩技术主要是基于静态视频压缩。它的主要特点是基本不考虑视频流中不同帧之间的变化,只压缩某一帧。

MJPEG压缩技术可以获得高清视频图像,并动态调整帧率和分辨率。但是由于没有考虑到帧间的变化,重复存储了大量的冗余信息,所以一个单帧视频占用的空间很大,流行的MJPEG技术最好的监控和视频编码也只能做到每帧3千字节,通常是8 ~ 20千字节!

MPEG-1/2

MPEG-1标准主要针对SIF标准的分辨率(NTSC制式为352X240;PAL制是352X288)。压缩比特率的主要目标是1.5Mb/s/s,与MJPEG技术相比,MPEG1在实时压缩、每帧数据量和处理速度上都有显著的提升。但是MPEG1也有很多缺点:存储容量还是太大,清晰度不够高,网络传输困难。

MPEG-2在MPEG-1的基础上进行了扩展和升级,MPEG-1的向后兼容主要用于存储媒体、数字电视、高清等应用领域。分辨率为:低分辨率(352x288)、中分辨率(720x480)和第二高分辨率(1440x65438)。与MPEG-1相比,MPEG-2视频提高了分辨率,满足了用户对高清的要求。但由于压缩性能提升不大,存储容量仍然过大,不适合网络传输。

MPEG-4

与MPEG-1/2相比,MPEG-4视频压缩算法在低比特率压缩方面有显著的改进。在CIF(352*288)或更高清晰度(768*576)的情况下,视频压缩在清晰度和存储容量上比MPEG-1有更大的优势,更适合网络传输。此外,MPEG-4可以方便地动态调整帧速率和比特率,以减少存储容量。

由于MPEG-4的系统设计过于复杂,MPEG-4很难完全实现兼容,在视频会议、可视电话等领域也很难实现,偏离了初衷。此外,我国企业还面临着高额专利费的问题,其中规定:

-每个解码设备需要支付MPEG-LA 0.25。

-编解码设备也需要按时间付费(4分钱/天=1.2美元/月=14.4美元/年)。

H.264/AVC

视频压缩的国际标准主要有ITU-T制定的H.261、H.262、H.263和H.264以及MPEG制定的MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4,其中H.262/MPEG-2和H.264/MPEG-4 AVC由。

简单来说,H.264是一种视频编码技术,与微软的WMV9属于同一种技术,即压缩动态图像数据的“编解码”程序。

一般来说,如果不经压缩使用动态图像数据,数据量非常大,容易造成通信线路故障和数据存储容量不足。因此,在发送动态图像时,或者在DVD上保存图像内容时,或者在使用存储介质容量较小的数码相机或拍照手机拍摄图像时,有必要使用编解码器。虽然有很多种编解码器,但MPEG-2主要用于DVD视频和微波数字电视,MPEG-4主要用于数码相机。

作为一种压缩视频编码技术,H.264在视频压缩中起着最重要的作用。人们熟悉的MPEG2-2,最常用的DVD视频编码技术,已经落后了。

对于最想要的HDTV节目,如果广播时间约为2小时,则使用MPEG2-2只能压缩到30GB,而使用H.264和WMV9-9等高压缩率编解码器可以压缩到15GB以下,图像质量没有任何下降。

上面的例子说明了H.264的技术优势,一般来说,H.264的数据压缩率是MPEG2的2倍以上,是MPEG4的1.5倍。理论上,在相同画质和容量的情况下,它可以比DVD光盘保存图像的时间长2倍以上。编解码器广泛用作视频内容,如电影和音乐会以及便携式设备。

大家都还记得当年的视频解压卡,也就是DVD/VCD解压卡。这个东西的原理很简单,就是把DSP芯片安装在卡上,这个芯片唯一的作用就是解压特殊格式的代码。当显卡性能逐渐增强满足视频播放需求时,视频解压卡就消失了。

ATI的做法是,最新的R520 VPU包含H.264解码技术。这种特殊的算法直接交给显卡VPU进行运算,而不是完全交给CPU,这样CPU就可以腾出手来进行更复杂的运算。

H.264集中了以往标准的优点,在多个领域取得了突破性进展,使其获得了比以往标准好得多的整体性能:

-与H.263+和MPEG-4 SP相比,可节省高达50%的码率,大大降低存储容量;

H.264可以在不同分辨率、不同码率下提供高视频质量;

-采用“网络友好”的结构和语法,使其更有利于网络传输。

H.264采用简单的设计,比MPEG4-4更容易普及,更容易在视频会议和可视电话中实现,更容易实现互联互通,可以很容易地与G.729等低比特率语音压缩结合,形成一个完整的系统。

MPEG LA吸收了MPEG-4高昂的专利费,很难普及。MPEG LA制定了以下低成本的H.264收费标准:H.264在播放时基本不收费;H.264编解码器嵌入产品时,年产量小于65438+万台,大于65438+万台为0.2美元,大于500万台为0.1美元。低专利费让中国H.264监控产品更容易走向世界。

H.264发展历史

随着NGN、3G和3G的演进以及NGBW对视频、多媒体业务和网络应用的快速发展需求,高效视频数字压缩编码技术作为视频业务和存储应用的核心技术,越来越受到人们的关注,成为广播、视频和多媒体通信领域的一个亮点和热点,其中H.264视频编码标准是一个家喻户晓的名字。

早在1993年,ITU-T(国际电信联盟电信标准化部)就制定了首个视频编码标准H.261,输出速率为p*64 kbit/s,主要用于ISDN、ATM等准宽带和宽带信道视频。随着时间的不断发展,经历了1996年的H.263,1998年的H.263+,2000年的H.263++。到2001年,MPEG意识到了H.264/AVC的潜在优势和与VCEG合作的必要性,于是两者合作成立。这个标准叫做H.264在ITU-T;在ISO/IEC中称为MPEG 4-Part 10 AVC(高级视频编码,Part 10),也就是我们今天都在说的H.264/AVC。

与以前的一些编码标准相比,H.264标准继承了H.263和MPEG1/2/4视频标准协议的优点,但结构没有改变,只是在各个主要功能模块中采用了一些先进的技术,提高了编码效率。其主要表现是编码不再基于8×8块,而是基于4×4块,进行残差变换编码。采用的变换编码方法不再是DCT变换,而是整数变换编码。采用编码效率更高的上下文自适应二进制算术编码(CABAC),也不同于相应的量化过程。H.264标准是一种更加实用有效的图像编码标准,具有简单易实现、精度高无溢出、运算速度快、占用内存小、弱化块效应等优点。

与H.263/MPEG-4相比,H.264/AVC在压缩编码效率、视频内容的自适应处理能力和网络层次上都有了很大的提高,尤其是自适应处理能力、抗干扰能力以及对IP网络和移动网络的鲁棒性,这也造成了H.264被炒热的局面。应该说H.264/AVC的应用相当广泛,包括固定或移动可视电话、手机、实时视频会议、视频监控、流媒体、多媒体视频、互联网视频和多媒体、IPTV、手机电视、宽带电话和视频信息存储等。,这也是业界普遍看好它的重要原因。