【安防知識(shí)網(wǎng)】在視頻監(jiān)控歷史上,曾先后有多種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。如圖1所示,由國際電信聯(lián)盟ITU定義的專用于低比特率視頻電話的標(biāo)準(zhǔn),包括H.261/2/3;由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO針對(duì)消費(fèi)類應(yīng)用的,對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像壓縮定義了MPEG標(biāo)準(zhǔn),包括MPEG1/2/4;由ITU與ISO根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用合作(聯(lián)合視頻小組JVT)定義了H.264編解碼技術(shù),有些標(biāo)準(zhǔn)至今仍并存著。圖1簡要說明了視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程。
MPEG1和MPEG2是早期使用比較多的標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)在已基本退出舞臺(tái)。目前主要在應(yīng)用中的是M-JPEG,MPEG4及H.264三種,我們通過以下幾點(diǎn)對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。由于MPEG1和MPEG2標(biāo)準(zhǔn)已淡出,在此就不做太多分析。
·實(shí)現(xiàn)成本:包括算法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和資源占有程度,技術(shù)獲取的難度和代價(jià),以及其最終體現(xiàn)在產(chǎn)品中的成本高低;
·編碼性能:主要體現(xiàn)在同等主、客觀視覺質(zhì)量情況下,壓縮后所得到的碼流大小,這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲(chǔ)都非常關(guān)鍵;
·網(wǎng)絡(luò)支持:對(duì)網(wǎng)絡(luò)支持的好壞主要取決于對(duì)網(wǎng)絡(luò)丟包和出錯(cuò)的容錯(cuò)能力與支持網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)能力;
·應(yīng)用支持范圍:由于視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用需求千變?nèi)f化,一個(gè)平臺(tái)對(duì)不同需求的支持能力也非常重要;
·未來潛力:以發(fā)展的眼光來看,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的潛力大小體現(xiàn)在未來被行業(yè)接受的廣泛程度,在相關(guān)應(yīng)用上轉(zhuǎn)化的平滑程度,和對(duì)互聯(lián)互通的支持程度等方面。
M-JPEG在實(shí)現(xiàn)成本上來說可能是最低。實(shí)際上現(xiàn)在有很多視頻前端采集芯片都已集成M-JPEG,可直接輸出M-JPEG的編碼碼流,這也是為什么M-JPEG在很多低端產(chǎn)品中仍有應(yīng)用的主要原因。同時(shí)M-JPEG各幀編碼是相互獨(dú)立的,有利于視頻編輯等方面的應(yīng)用,受網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的丟包問題影響較小,但因其遠(yuǎn)大于其他標(biāo)準(zhǔn)的碼流嚴(yán)重影響了它提供高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)視頻的能力。在其他三個(gè)方面,M-JPEG和MPEG4、H.264相比處于明顯劣勢(shì)。隨著視頻監(jiān)控市場(chǎng)對(duì)視頻壓縮要求的整體提高和MPEG4、H.264實(shí)現(xiàn)成本的持續(xù)下降,M-JPEG的市場(chǎng)分額在未來可能會(huì)繼續(xù)降低。
MPEG4的實(shí)現(xiàn)成本隨著方案的成熟這幾年來已經(jīng)下降很多,方案選擇余地也相應(yīng)擴(kuò)大,從DSP到ASIC均有提供。但在編碼性能上較H.264仍有較大差距。MPEG4在制定時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的支持考慮略顯不足,而視頻監(jiān)控領(lǐng)域中網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的到來使得用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)支持方面的考慮越來越多,MPEG4的編碼效率在一定程度上制約了其對(duì)廣闊應(yīng)用環(huán)境的支持能力。歸根結(jié)底,MPEG4從制定之初就決定了其作為過渡性標(biāo)準(zhǔn)的命運(yùn),標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)之所以要在短時(shí)間內(nèi)再重新制定H.264標(biāo)準(zhǔn)就是為了要代替它。
H.264標(biāo)準(zhǔn)從實(shí)現(xiàn)成本上來看,目前應(yīng)該是所有標(biāo)準(zhǔn)中最高的,這和它制定出來時(shí)間最晚也有一定的關(guān)系,當(dāng)然其運(yùn)算復(fù)雜度確實(shí)要遠(yuǎn)高于其他標(biāo)準(zhǔn)。但隨著H.264在視頻監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用的越來越廣泛,可看到其實(shí)現(xiàn)成本也在不斷下降。從編碼性能上看,H.264要遠(yuǎn)優(yōu)于MPEG4,平均節(jié)約39%的傳輸碼流,這可以極大地提高存儲(chǔ)設(shè)備的效率和網(wǎng)絡(luò)的利用率。卓越的編碼性能決定了H.264有能力支持更加廣泛和多變的應(yīng)用環(huán)境,包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自適應(yīng)的能力。從網(wǎng)絡(luò)支持的角度來看,無論是有線還是無線,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是H.264制定時(shí)所針對(duì)的一個(gè)重要方向之一,其碼流的語法定義和不同的編碼選項(xiàng)有利于H.264獲得不錯(cuò)的容錯(cuò)能力。從全球視頻應(yīng)用市場(chǎng)來看,H.264在諸如電視、3G等領(lǐng)域都已成為主流標(biāo)準(zhǔn),在視頻監(jiān)控領(lǐng)域也迅速成長為主流標(biāo)準(zhǔn)之一,其取代MEPG4的趨勢(shì)清晰可見。而隨著大規(guī)模視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和互聯(lián)互通要求的增強(qiáng),在全球范圍內(nèi)H.264必將成為必須要支持的主流視頻標(biāo)準(zhǔn)。
表1通過對(duì)每個(gè)視頻標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐項(xiàng)特性打分的方法來給出一個(gè)比較直觀的比較結(jié)果(打分采用5分制方法,0分為最差,5分為最高)。