目前,隨著視頻監(jiān)控行業(yè)向數(shù)字高清的方向不斷發(fā)展,圖像質(zhì)量越來越高。因而對視頻的存儲也提出了更高的要求,怎樣才能在盡量減少存儲空間的情況下又保證圖像的質(zhì)量呢?這就有賴于數(shù)字圖像的壓縮技術(shù)。
壓縮技術(shù)大體可分為幀內(nèi)壓縮(Interframe)和幀間壓縮(Intraframe)兩大類??傮w來說,幀內(nèi)壓縮圖像效果更好而幀間壓縮壓縮的幅度更大。
幀內(nèi)壓縮(Interframe)
幀內(nèi)壓縮方式是把一幅動畫分解成若干個固定的畫面一幅一幅地傳輸,Wavelet和M-JPEG是此種方式的代表。
Wavelet即小波變換圖像壓縮,小波變換作為信號分析方法,具有多尺度、多分辨率分析和時域局部化等優(yōu)點(diǎn),能有效應(yīng)用于視頻信號的編碼與解碼。
Motion JPEG是一種基于靜態(tài)圖像壓縮技術(shù)JPEG發(fā)展起來的動態(tài)圖像壓縮技術(shù),可以生成序列化的運(yùn)動圖像。其主要特點(diǎn)是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化,只單獨(dú)對某一幀進(jìn)行壓縮。M-JPEG壓縮技術(shù)可以獲取清晰度很高的視頻圖像,壓縮的圖像很難修改,因此許多國家可以把它作為法庭上的證據(jù)。
幀間壓縮(Intraframe)
幀間壓縮可區(qū)分每幅影像的差異并且只傳送影像不同的部分,這種格式的代表是MPEG1、 MPEG2、 MPEG4、H.264和AVS 。特別是MPFG4、H.264因使用圖層(Layer)方式而能夠智能化選擇影像的不同之處,從而使圖像存儲容量大幅度下降,加速圖像的傳輸速率,為DVR廠商樂于采用,但畫質(zhì)不如Wavelet和M-JPEG。
與M-JPEG技術(shù)相比較,MPEGl在實(shí)時壓縮、每幀數(shù)據(jù)量、處理速度上均有顯著的提高。MPEGl也存在著諸多不足,一是壓縮比還不夠大,在多路監(jiān)控情況下,錄像所要求的磁盤空間過大;二是圖像清晰度還不夠高,最大清晰度僅為352×288。三是對傳輸圖像的帶寬有一定的要求,難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端傳輸。
MPEG-1、MPEG-2都屬于第一代信源壓縮標(biāo)準(zhǔn), MPEG-1初期主要用于VCD光盤的刻錄播放,MPEG-2初期主要用于DVD光盤的刻錄播放。它們均為將視頻節(jié)目中的視頻、音頻、數(shù)據(jù)內(nèi)容等組成部分復(fù)合成單一的比特流,以使在網(wǎng)上傳送或者在存儲設(shè)備中存放的壓縮格式。國內(nèi)初期的DVR大多數(shù)采用MPEG-2壓縮格式。
MPEG-4是基于幀重建算法來壓縮和傳輸數(shù)據(jù),通過動態(tài)地監(jiān)測圖像各個區(qū)域的變化,根據(jù)對象的空間和時間特征來調(diào)整壓縮方法,從而可以獲得比MPEGl更大的壓縮比、更低的壓縮碼流和更佳的圖像質(zhì)量。MPEG4的應(yīng)用目標(biāo)是針對窄帶傳輸、高畫質(zhì)壓縮、交互式操作,以及將自然物體與人造物體相融合的表達(dá)方式,同時還特別強(qiáng)調(diào)廣泛的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。和MPEGl及MPEG2相比較,MPEG4能更加節(jié)身省存儲空間,在傳輸時對帶寬的需求更小。
H.264( 即MPEG-4 Part10) 是MPEG工作組和ITU -T (國際電信聯(lián)盟的音視頻壓縮工作組) 合作制定的第二代音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264(ITU-T命名),或稱之為MPEG-4 AVC(ISO/IEC命名),是一種由ITU-T與ISO/IEC聯(lián)合進(jìn)行開發(fā)的視頻編解碼方案,為MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第10部分(ISO MPEG-4 Part 10)。H.264最具價值的部分無疑是更高的數(shù)據(jù)壓縮比。在同等的圖像質(zhì)量條件下,H.264的數(shù)據(jù)壓縮比能比當(dāng)前DVD系統(tǒng)中使用的 MPEG-2高2-3倍,比MPEG4 ASP 高1.5-2倍。H.264是目前安防監(jiān)控生產(chǎn)廠商采用最廣泛的壓縮技術(shù)。
AVS是我國具備自主知識產(chǎn)權(quán)的第二代信源編碼標(biāo)準(zhǔn)。AVS標(biāo)準(zhǔn)是《信息技術(shù) 先進(jìn)音視頻編碼》系列標(biāo)準(zhǔn)的簡稱。AVS是一套包含系統(tǒng)、視頻、音頻、媒體版權(quán)管理在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系,為數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)提供更全面的解決方案。TCL、創(chuàng)維、華為、中興通訊、長虹、浪潮等企業(yè)聯(lián)合成立了AVS產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。AVS是基于我國創(chuàng)新技術(shù)和部分公開技術(shù)的自主標(biāo)準(zhǔn),編碼效率比MPEG-2高2-3倍,與MPEG-4 AVC相當(dāng),而且技術(shù)方案簡潔,芯片實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低。國內(nèi)展訊、龍晶、博通等公司提供了IPTV 系統(tǒng)的AVS終端芯片。