1、選擇低噪聲的圖像傳感器
圖像傳感器是獲取視頻信號的源頭，選擇高信噪比的低噪聲傳感器是必須的，這為后續(xù)處理提供了基礎(chǔ)條件。
2、注重降噪的圖像處理過程（ISP）
清晰而且低噪聲的圖像是獲得低碼率視頻的首要條件，圖像噪聲混入到圖像細(xì)節(jié)特征中，會大大增加后續(xù)編碼過程的信息量，從而增加碼流。所以首先要獲取清晰而且低噪聲的圖像，這對圖像處理過程（ISP）提出了一些要求。ISP主要包括demosaic、濾波、銳化、白平衡、曝光控制、gamma校正等處理過程，其中濾波和銳化處理對噪聲影響最大。濾波算法很多，我們需要選擇能保持邊緣信息的濾波算法，這樣才不會降低清晰度;應(yīng)用3D濾波也是一個不錯的選擇，它可以利用到幀間信息。濾波和銳化共同作用的結(jié)果，才能獲得低噪聲的清晰圖像，然后進(jìn)行下一步的視頻編碼處理。
3、選擇高壓縮率的視頻編碼器
H.264作為一個成熟的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)廣泛使用在網(wǎng)絡(luò)攝像機中，而且也被智能手機普遍支持?；谶@個原因，如同其他攝像機廠商一樣，我們也同樣選擇H.264視頻編碼器來進(jìn)行視頻編碼。再進(jìn)一步，我們選擇了MainProfile，理由是可以使用B幀和CABAC編碼。這兩個功能對降低碼率有很大的作用，B幀可以進(jìn)行雙向預(yù)測，使得預(yù)測更加準(zhǔn)確，可以減少碼流;同時還可以設(shè)置解碼后的B幀不再做為參考幀，這樣就可以把量化造成的誤差局限在本幀范圍內(nèi)而不繼續(xù)擴散，因此可以適當(dāng)增大B幀的量化參數(shù)，減少碼流的同時而不對視頻質(zhì)量造成明顯損害。相對于CAVLC編碼，在相同編碼信息源數(shù)據(jù)的情況下，CABAC編碼可以節(jié)約10%左右的碼流，這個差距足以令CABAC成為我們的不二的選擇。
4、優(yōu)化視頻編碼碼流
H.264編碼中存在I幀，P幀和B幀。其中I幀是幀內(nèi)預(yù)測編碼，盡可能實現(xiàn)全部幀內(nèi)預(yù)測方式，這樣可以提高預(yù)測準(zhǔn)確性，減少殘差數(shù)據(jù)量，從而降低碼流。在一個GOP中，P幀和B幀的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于I幀，所以這兩種幀編碼是決定視頻碼流大小的主要因素。對于P幀和B幀編碼，幀間預(yù)測的準(zhǔn)確性直接決定了殘差信息量，因此必須盡可能提高預(yù)測準(zhǔn)確性，手段包括增加參考幀和擴大搜索范圍;受硬件資源的制約，在攝像機中實現(xiàn)全像素搜索是不現(xiàn)實的，但是搜索點數(shù)太少會嚴(yán)重影響搜索精度，因此應(yīng)該盡可能增加搜索點數(shù)，獲得高的搜索精度，最后再用1/2像素和1/4像素匹配最佳位置。
5、根據(jù)像素信息重要性分配宏塊QP
量化參數(shù)QP直接決定了畫面質(zhì)量，同時對碼率大小也有極大影響。增加QP，量化誤差增大，畫面細(xì)節(jié)丟失，碼率變小;減小QP則會產(chǎn)生相反的影響;這就為選擇合適的QP值帶來困惑。理想的解決方式是：畫面中包含重要信息的部分需要細(xì)節(jié)，這些部分應(yīng)該使用較小的QP值;畫面的其他部分則不需要過多細(xì)節(jié)，這些地方可以使用相對較大的QP值。通過這種變化QP的方式，可以大大減少畫面中不關(guān)注細(xì)節(jié)部分的編碼碼流，同時又不會危害到畫面中的監(jiān)控對象畫面，這是降低碼流的一個重要環(huán)節(jié)。
6、實施智能分析
智能分析是指對圖像進(jìn)行分析，主要有兩個功能：運動分析和圖像區(qū)域分析。運動分析是為了獲得視頻中的運動物體，如人和車輛等物體，分析結(jié)果可以進(jìn)一步用于入侵檢測等告警規(guī)則;圖像區(qū)域分析是實現(xiàn)QP分配的基礎(chǔ)條件，分析結(jié)果是獲得運動區(qū)域和靜止區(qū)域的分布，通常靜止區(qū)域都是一些背景區(qū)域，這些區(qū)域可以在H.264編碼過程中應(yīng)用較大的QP值，達(dá)到減小碼率的目的。
7、應(yīng)用碼率智能自適應(yīng)控制
3G網(wǎng)絡(luò)的實時有效帶寬處于一個不斷變化的波動狀態(tài)，及時有效地匹配視頻輸出碼率和實時可用帶寬，可以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，從而在相同條件下為客戶端提供更好質(zhì)量的視頻碼流。網(wǎng)絡(luò)實時帶寬是不可預(yù)知因素，考慮到瞬間的帶寬抖動不會對通信造成實質(zhì)影響，我們只需要針對作用時間較長的慢速抖動進(jìn)行處理，可以預(yù)設(shè)一個基本帶寬參數(shù)，然后檢測碼流發(fā)送過程中的TCP的擁塞狀態(tài)，據(jù)此進(jìn)行修正，作為實時帶寬的近似值。
場景內(nèi)容(包括環(huán)境光線條件)的變化是引起碼率主動變化的主要因素，而碼率適應(yīng)過程則是需要動態(tài)調(diào)整若干參數(shù)，這些參數(shù)包括：視頻幀率、量化參數(shù)QP、視頻濾波強度、圖像銳化強度和圖像分析靈敏度等，分別分布在ISP、智能分析、H.264編碼等多個處理環(huán)節(jié)。每個參數(shù)對碼率的影響不同，需要調(diào)整哪些參數(shù)，以及調(diào)整的幅度，需要一個比較復(fù)雜的控制策略來實現(xiàn)，這個過程就是碼率智能自適應(yīng)控制。碼率自適應(yīng)控制需要較高的實時性;另外，為了保證碼率變化的平滑過渡，參數(shù)調(diào)整過程也需要進(jìn)行漸變過渡，這樣才能獲得較佳的視覺效果。
8、主芯片的選擇
目前，網(wǎng)絡(luò)攝像機基本上都采用單芯片的解決方案，可供選擇的主要包括ASIC和FPGA，傳統(tǒng)高清攝像機大多采用ASIC芯片廠商提供的攝像機解決方案，所以這些攝像機都不能實現(xiàn)低碼流高清。為了實現(xiàn)低碼流高清，可采用FPGA方案，該方案具有并行處理機制能帶來實時性和高性能，而且設(shè)計靈活，便于實現(xiàn)低碼率目標(biāo)所需要的全部處理過程。
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