‧ 淺析：視頻監控高清圖像編碼的四個標準

來源:全球IP通信聯盟

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

　　MPEG2由MPEG(Moving Picture Experts Group)運動圖像專家組制定，這是國際標準組織(ISO)于1988年成立的專責制定有關運動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，隨著技術的改進，它在高清視頻方面也得到了應用。MPEG2最大的缺點就是檔體積過大，不過它也有一個優點，那就是相對於另外兩種編碼，它對於系統資源的消耗是最小的。但是隨著硬體技術的發展，H.264和VC-1的解碼必然會成為DVD那樣，任何主流的配置都能流暢播放。

　　MPEG4主要用於低頻寬應用和互動式圖形應用(遊戲等合成內容)、互動式多媒體(WWW等內容分發和訪問技術)應用，MPEG專家組成立了MPEG4工作組，以促進上述三個領域的集成。1999年初，定義標準框架的MPEG4(第一版)成為國際標準(ISO/IEC14496-1)，提供多種演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了，相對於MPEG2、MPEG4而言，其壓縮效率是三種編碼中最高的。H.264標準由國際電信聯盟電信標準化部(ITU-T)和國際標準組織/國際電子電機委員會(ISO/IEC)共同研究發佈，因此H.264有兩個名稱，一個是沿用ITU-T組織的H.26x名稱，叫“H.264”，另一個則是AVC(高級視頻編碼)。H.264格式的最大特點是在保證畫面品質的情況下，它可以把檔大小控制在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和無線網路通道的適應性，在數位視訊通信和存儲領域得到越來越廣泛的應用。但是需要注意的是，H.264獲得優越性能的代價是計算複雜度增加，因此H.264的硬體要求是最高的。

　　微軟公司在2003年9月提出了VC-1編碼格式(開發代號Corona)，目前已經得到了Movie eam、Modeo等不少公司的採納，同時也包含在HDDVD和藍光中，包括華納和環球等影業公司也有採用這種格式的意向。VC-1基於微軟windows Media Video9(WMV9)格式，而WMV9格式現在已經成為VC-1標準的實際執行部分。VC-1是最後被認可的高清編碼格式，因為有微軟的後臺，所以這種編碼格式不能小窺，相對於MPEG2，VC-1的壓縮比更高;但相對於H.264而言，編碼解碼的計算則要稍小一些。

　　AVS是基於我國自主創新技術和國際公開技術所構建的標準，主要面向高清晰度和高品質數位電視廣播、網路電視、數位存儲媒體和其他相關應用，具有性能高(與H.264相當)、複雜度低(演算法複雜度比H.264明顯低)、我國掌握主要智慧財產權、專利授權模式簡單且費用低等特點。基於此，可以認為AVS標準是能夠支撐國家數位音視頻產業發展的重要標準，也是安防監控行業應該採納的重要標準。

　　JPEG2000是一種圖像編碼格式，而並不是視頻編碼格式，設計之初是用於取代JPEG，而視頻序列的每一幀畫面也相當於是一幅圖像，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，而改為採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JPEG2000支持有損和無失真壓縮。JPEG2000有幾個重要特性，支持“漸進傳輸”及“感興趣區域編碼”。在清晰度方面，它可以先解碼一副畫面的四分之一尺寸，然後再二分之一，最後解碼出整幅畫面;在圖像品質方面，它可以先傳輸圖像的輪廓，然後逐步傳輸資料，不斷提高圖像品質，讓圖像由朦朧到清晰顯示;“感興趣區域”是指使用者可以任意指定圖像上感興趣區域的壓縮品質，還可以選擇指定的部份先解壓縮，便於突出重點。但JPEG2000計算量太大，壓縮率不高，目前很難在嵌入式即時系統中實現，對存儲傳輸也提出了較高的要求，目前僅有一些高清專用系統採用了這個演算法。

　　在編碼晶片上，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，是基於DSP的SOC(片上系統)，集成了300MHz的ARM內核和600MHz的DSP內核，並採用高清視頻輔助處理器，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。還有一款高清入門級的TI晶片DM355，它內置了編解碼演算法實現，能夠以720p格式與每秒30幀的速度提供高清MPEG4SP編解碼能力，是快速開發入門級高清編碼產品的不錯選擇。ASIC方案，如海思3511的處理器，一款基於ARM9處理器內核以及視頻硬體加速引擎的高性能通信媒體處理器，具有高集成、可程式設計、支援H.264和MJPEG(MotionJPEG是一種視訊壓縮格式，其中每一幀圖像都分別使用JPEG編碼)等多協定的優點，可廣泛應用於即時視頻通信、數位圖像監控、網路攝像機等領域。