視頻編碼的基本原理二

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JVT：新一代的視頻壓縮標準

JVT是由ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG成立的聯合視頻工作組（Joint Video Team），致力于新一代數字視頻壓縮標準的制定。

JVT標準在ISO/IEC中的正式名稱為：MPEG-4 AVC(part10)標準；在ITU-T中的名稱:H.264（早期被稱為H.26L）

H264/AVC

    H264集中了以往標準的優點，并吸收了以往標準制定中積累的經驗, 采用簡潔設計,使它比MPEG4更容易推廣。H.264創造性了多參考幀、多塊類型、整數變換、幀內預測等新的壓縮技術，使用了更精細的分象素運動矢量（1/4、1/8)和新一代的環路濾波器，使得壓縮性能大大提高，系統更加完善。

H.264主要有以下幾大優點：

1、高效壓縮：與H.263+和MPEG4 SP相比，減小50%比特率

2、 延時約束方面有很好的柔韌性

3、 容錯能力

4、編/解碼的復雜性可伸縮性

5、解碼全部細節：沒有不匹配

6、高質量應用

7、 網絡友善

監控中的視頻編碼技術

    目前監控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等幾種視頻編碼技術。對于最終用戶來言他最為關心的主要有：清晰度、存儲量（帶寬）、穩定性還有價格。采用不同的壓縮技術，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，主要是基于靜態視頻壓縮發展起來的技術，它的主要特點是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化，只單獨對某一幀進行壓縮。

    MJPEG壓縮技術可以獲取清晰度很高的視頻圖像，可以動態調整幀率、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存儲，因此單幀視頻的占用空間較大，目前流行的MJPEG技術最好的也只能做到3K字節/幀，通常要8~20K！

MPEG-1/2

    MPEG-1標準主要針對SIF標準分辨率(NTSC制為352X240；PAL制為352X288)的圖像進行壓縮. 壓縮位率主要目標為1.5Mb/s.較MJPEG技術，MPEG1在實時壓縮、每幀數據量、處理速度上有顯著的提高。但MPEG1也有較多不利地方:存儲容量還是過大、清晰度不夠高和網絡傳輸困難。

    MPEG-2 在MPEG-1基礎上進行了擴充和提升，和MPEG-1向下兼容，主要針對存儲媒體、數字電視、高清晰等應用領域，分辨率為：低(352x288)，中(720x480)，次高(1440x1080)，高(1920x1080)。MPEG-2視頻相對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，使得存儲容量還是太大，也不適和網絡傳輸。

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MPEG-4

    MPEG-4視頻壓縮算法相對于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，無論從清晰度還是從存儲量上都比MPEG1具有更大的優勢，也更適合網絡傳輸。另外MPEG-4可以方便地動態調整幀率、比特率，以降低存儲量。

    MPEG-4由于系統設計過于復雜，使得MPEG-4難以完全實現并且兼容，很難在視頻會議、可視電話等領域實現，這一點有點偏離原來地初衷。另外對于中國企業來說還要面臨高昂的專利費問題，目前規定：

 1、每臺解碼設備需要交給MPEG-LA 0.25美元

 2、編碼/解碼設備還需要按時間交費（4美分/天=1.2美元/月 =14.4美元/年）

H.264/AVC

    H.264集中了以往標準的優點，在許多領域都得到突破性進展，使得它獲得比以往標準好得多整體性能：

1、和H.263+和MPEG-4 SP相比最多可節省50％的碼率，使存儲容量大大降低；

2、 H.264在不同分辨率、不同碼率下都能提供較高的視頻質量；

3、 采用“網絡友善”的結構和語法，使其更有利于網絡傳輸。

    H.264采用簡潔設計,使它比MPEG4更容易推廣，更容易在視頻會議、視頻電話中實現，更容易實現互連互通，可以簡便地和G.729等低比特率語音壓縮組成一個完整的系統。

    MPEG LA吸收MPEG-4的高昂專利費而使它難以推廣的教訓，MPEG LA制定了以下低廉的H.264收費標準：H.264廣播時基本不收費；產品中嵌入H.264編/解碼器時，年產量10萬臺以下不收取費，超過10萬臺每臺收取0.2美元，超過500萬臺每臺收取0.1美元。低廉的專利費使得中國H.264監控產品更容易走向世界。

四、監控中視頻編碼分辨率的選擇

    目前監控行業中主要使用以下分辨率：SQCIF、QCIF、CIF、4CIF。

    SQCIF和QCIF的優點是存儲量低，可以在窄帶中使用，使用這種分辨率的產品價格低廉；缺點是圖像質量往往很差、不被用戶所接受。

    CIF是目前監控行業的主流分辨率，它的優點是存儲量較低，能在普通寬帶網絡中傳輸，價格也相對低廉，它的圖像質量較好，被大部分用戶所接受。缺點是圖像質量不能滿足高清晰的要求。

    4CIF是標清分辨率，它的優點是圖像清晰。缺點是存儲量高，網絡傳輸帶寬要求很高，價格也較高。

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分辨率新的選擇－528x384

    2CIF（704x288）已被部分產品采用，用來解決CIF清晰度不夠高和4CIF存儲量高、價格高昂的缺點。但由于704x288只是水平分辨率的提升，圖像質量提高不是特別明顯。