視頻監控高清圖像編碼的四種算法對比

　　高清視頻編碼最常用的編碼格式是MPEG2-TS、MPEG4、H.264和VC-1這四種算法。

　　MPEG2由MPEG(Moving Picture Experts Group)運動(dòng)圖像專(zhuān)家組制定，這是國際標準化組織(ISO)于1988年成立的專(zhuān)責制定有關(guān)運動(dòng)壓縮編碼標準的工作組，制定的標準是國際通用標準。DVD即是MPEG2編碼，隨著(zhù)技術(shù)的改進(jìn)，它在高清視頻方面也得到了應用。MPEG2最大的缺點(diǎn)就是文件體積過(guò)大，不過(guò)它也有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是相對于另外兩種編碼，它對于系統資源的消耗是最小的。但是隨著(zhù)硬件技術(shù)的發(fā)展，H.264和VC-1的解碼必然會(huì )成為DVD那樣，任何主流的配置都能流暢播放。

　　MPEG4主要用于低帶寬應用和交互式圖形應用(游戲等合成內容)、交互式多媒體(WWW等內容分發(fā)和訪(fǎng)問(wèn)技術(shù))應用，MPEG專(zhuān)家組成立了MPEG4工作組，以促進(jìn)上述三個(gè)領(lǐng)域的集成。1999年初，定義標準框架的MPEG4(第一版)成為國際標準(ISO/IEC14496-1)，提供多種算法和工具的第二版已于1999年底成為國際標準(ISO/IEC14496-2)。

　　H.264也許是最有前途的一個(gè)了，相對于MPEG2、MPEG4而言，其壓縮效率是三種編碼中最高的。H.264標準由國際電信聯(lián)盟電信標準化部(ITU-T)和國際標準化組織/國際電工委員會(huì )(ISO/IEC)共同研究發(fā)布，因此H.264有兩個(gè)名稱(chēng)，一個(gè)是沿用ITU-T組織的H.26x名稱(chēng)，叫“H.264”，另一個(gè)則是AVC(高級視頻編碼)。H.264格式的最大特點(diǎn)是在保證畫(huà)面質(zhì)量的情況下，它可以把文件大小控制在MPEG2格式的二分之一甚至三分之一。所以其更高的壓縮比、更好的IP和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )信道的適應性，在數字視頻通信和存儲領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用。但是需要注意的是，H.264獲得優(yōu)越性能的代價(jià)是計算復雜度增加，因此H.264的硬件要求是最高的。

　　微軟公司在2003年9月提出了VC-1編碼格式(開(kāi)發(fā)代號Corona)，目前已經(jīng)得到了Movie eam、Modeo等不少公司的采納，同時(shí)也包含在HDDVD和藍光中，包括華納和環(huán)球等影業(yè)公司也有采用這種格式的意向。VC-1基于微軟windows Media Video9(WMV9)格式，而WMV9格式現在已經(jīng)成為VC-1標準的實(shí)際執行部分。VC-1是最后被認可的高清編碼格式，因為有微軟的后臺，所以這種編碼格式不能小窺，相對于MPEG2，VC-1的壓縮比更高;但相對于H.264而言，編碼解碼的計算則要稍小一些。

　　AVS是基于我國自主創(chuàng )新技術(shù)和國際公開(kāi)技術(shù)所構建的標準，主要面向高清晰度和高質(zhì)量數字電視廣播、網(wǎng)絡(luò )電視、數字存儲媒體和其他相關(guān)應用，具有性能高(與H.264相當)、復雜度低(算法復雜度比H.264明顯低)、我國掌握主要知識產(chǎn)權、專(zhuān)利授權模式簡(jiǎn)單且費用低等特點(diǎn)?；诖?，可以認為AVS標準是能夠支撐國家數字音視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要標準，也是安防監控行業(yè)應該采納的重要標準。

　　JPEG2000是一種圖像編碼格式，而并不是視頻編碼格式，設計之初是用于取代JPEG，而視頻序列的每一幀畫(huà)面也相當于是一幅圖像，與其前輩JPEG相比，JPEG2000放棄了以離散余弦變換DCT為主的區塊編碼方式，而改為采用以小波變換為主的多解析編碼方式，壓縮率比JPEG高約30%左右，同時(shí)JPEG2000支持有損和無(wú)損壓縮。

　　JPEG2000有幾個(gè)重要特性，支持“漸進(jìn)傳輸”及“感興趣區域編碼”。在清晰度方面，它可以先解碼一副畫(huà)面的四分之一尺寸，然后再二分之一，最后解碼出整幅畫(huà)面;在圖像質(zhì)量方面，它可以先傳輸圖像的輪廓，然后逐步傳輸數據，不斷提高圖像質(zhì)量，讓圖像由朦朧到清晰顯示;“感興趣區域”是指用戶(hù)可以任意指定圖像上感興趣區域的壓縮質(zhì)量，還可以選擇指定的部份先解壓縮，便于突出重點(diǎn)。但JPEG2000計算量太大，壓縮率不高，目前很難在嵌入式實(shí)時(shí)系統中實(shí)現，對存儲傳輸也提出了較高的要求，目前僅有一些高清專(zhuān)用系統采用了這個(gè)算法。

　　在編碼芯片上，一般有DSP、ASIC等可供選擇。DSP方案，如達芬奇數字媒體處理器TMS320DM6467，是基于DSP的SOC(片上系統)，集成了300MHz的ARM內核和600MHz的DSP內核，并采用高清視頻協(xié)處理器，在執行H.264HP(1080p30fps、1080i60fps、720p60fps)的同步多格式高清編碼、解碼與轉碼方面，表現出色。還有一款高清入門(mén)級的TI芯片DM355，它內置了編解碼算法實(shí)現，能夠以720p格式與每秒30幀的速度提供高清MPEG4SP編解碼能力，是快速開(kāi)發(fā)入門(mén)級高清編碼產(chǎn)品的不錯選擇。ASIC方案，如海思3511的處理器，一款基于A(yíng)RM9處理器內核以及視頻硬件加速引擎的高性能通信媒體處理器，具有高集成、可編程、支持H.264和MJPEG(MotionJPEG是一種視頻壓縮格式，其中每一幀圖像都分別使用JPEG編碼)等多協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應用于實(shí)時(shí)視頻通信、數字圖像監控、網(wǎng)絡(luò )攝像機等領(lǐng)域。