壓縮編碼M-JPEG、MPEG4、H.264

M-JPEG、MPEG4、H.264

壓縮方式是 網絡 視訊 伺服器和網絡 錄影機 的核心 技術 ，壓縮方式很大程度上決定着圖像的品質、壓縮比、 傳輸 效率、傳輸速度等性能，它是評價網絡視訊伺服器和網 絡錄影機性能優劣的重要一環。 随着多媒體技術的 發展 ，相繼推出了許多壓縮編碼标準，目前主要有 JPEG/M-JPEG、H.261/H.263和MPEG等标準。 1、JPEG/M-JPEG 　　①、JPEG是一種靜止圖像的壓縮标準，它是一種标準的幀内壓縮編碼方式。                 當硬體處理速度足夠快時，JPEG能用于實時動圖像的視訊壓縮。                 在畫面變動較小的情況下能提供相當不錯的圖像品質，傳輸速度快，使用相當安全，缺點是資料量較大。 　　②、M-JPEG源于JPEG壓縮技術，是一種簡單的幀内JPEG壓縮，壓縮圖像品質較好，在畫面變動情況下無馬賽克，但是由于這種壓縮本身技術限 制，無法做到大比例壓縮，錄像時每小時約1-2GB空間，網絡傳輸時需要2M帶寬，是以無論錄像或網絡發送傳輸，都将耗費大量的硬碟容量和帶寬，不适合長 時間連續錄像的需求，不大實用于視訊圖像的網絡傳輸。 2、H.261/H.263 　　①、H.261标準通常稱為 P*64，H.261對全色彩、實時傳輸動圖像可以達到較高的壓縮比，算法由幀内壓縮加前後幀間壓縮編碼組合而成，以提供視訊壓縮和解壓縮的快速處理。                 由于在幀間壓縮算法中隻預測到後1幀，是以在延續時間上比較有優勢，但圖像品質難以做到很高的清晰度，無法實作大壓縮比和變速率錄像等。 　　②、 H.263的基本編碼方法與H.261是相同的，均為混合編碼方法，但H.263為适應極低碼率的傳輸，在編碼的各個環節上作了改進，如以省碼字來提高編 碼圖像的品質，此外，H.263還吸取了MPEG的雙向運動預測等措施，進一步提高幀間編碼的預測精度，一般說，在低碼率時，采用H.263隻要一半的速 率可獲得和H.261相當的圖像品質。 3、MPEG         MPEG是壓縮運動圖像及其伴音的視音頻編碼标準，它采用了幀間壓縮，僅存儲連續幀之間有差别的地方 ，進而達到較大的壓縮比。         MPEG現有MPEG—1、MPEG—2和MPEG—4三個版本，以适應于不同帶寬和圖像品質的要求。 　　①、MPEG—1的視訊壓縮算法依賴于兩個基本技術，一是基于16*16（像素*行）塊的運動補償，二是基于變換域的壓縮技術來減少空域備援度，壓縮 比相比M-JPEG要高，對運動不激烈的視訊信号可獲得較好的圖像品質，但當運動激烈時，圖像會産生馬賽克現象。                  MPEG-1以1.5Mbps的資料率傳輸視音頻信号，MPEG-1在視訊圖像品質方面相當于VHS錄像機的圖像品質，視訊錄像的清晰度的彩色模式 ≥240TVL,兩路立體聲伴音的品質接近CD的聲音品質。                  MPEG-1是前後幀多幀預測的壓縮算法，具有很大的壓縮靈活性，能變速率壓縮視訊，可視不同的錄像環境，設定不同的壓縮品質，從每小時80MB至 400MB不等，但資料量和帶寬還是比較大。 　　②、MPEG-2它是獲得更高分辨率（720*572）提供廣播級的視音頻編碼标準。                 MPEG-2作為MPEG-1的相容擴充，它支援隔行掃描的視訊格式和許多進階性能包括支援多層次的可調視訊編碼，适合多種品質如多種速率和多種分辨率的 場合。                 它适用于運動變化較大，要求圖像品質很高的實時圖像。                 對每秒30幀、720*572分辨率的視訊信号進行壓縮，資料率可達3-10Mbps。                 由于資料量太大，不适合長時間連續錄像的需求。 　　③、MPEG-4是為移動通信裝置在Internet網實時傳輸視音頻信号而制定的低速率、高壓縮比的視音頻編碼标準。                 MPEG-4标準是面向對象的壓縮方式，不是像MPEG-1和MPEG-2那樣簡單地将圖像分為一些像塊，而是根據圖像的内容，其中的對象（物體、人物、 背景）分離出來，分别進行幀内、幀間編碼，并允許在不同的對象之間靈活配置設定碼率，對重要的對象配置設定較多的位元組，對次要的對象配置設定較少的位元組，進而大大提高 了壓縮比，在較低的碼率下獲得較好的效果， MPEG-4支援MPEG-1、MPEG-2中大多數功能，提供不同的視訊标準源格式、碼率、幀頻下矩形圖形圖像的有效編碼。 總之，MPEG-4有三個方面的優勢： 　　①、具有很好的相容性； 　　②、MPEG-4比其他算法提供更好的壓縮比，最高達 200：1； 　　③、MPEG-4在提供高壓縮比的同時，對資料的損失很小。 是以，MPEG-4的 應用 能大幅度的降低錄像存儲容量，獲得較高的錄像清晰 度，特别适用于長時間實時錄像的需求，同時具備在低帶寬上優良的網絡傳輸能力。 4，H.264是 ITU-T的VCEG（視訊編碼專家組）和ISO/IEC的MPEG（活動圖像編碼專家組）的聯合視訊組（JVT：joint video team）開發的一個新的數字視訊編碼标準，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。         1998年1月份開始草案征集，1999年9月，完成第一個草案，2001年5月制定了其測試模式TML-8，2002年6月的 JVT第5次會議通過了H.264的FCD闆。         目前該标準還在開發之中，預計明年上半年可正式通過。 　　H.264和以前的标準一樣，也是 DPCM加變換編碼的混合編碼模式。         但它采用“回歸基本”的簡潔 設計 ，不用衆多的選項，獲得比H.263++好得多的壓 縮性能；加強了對各種信道的适應能力，采用“網絡友好”的結構和文法，有利于對誤碼和丢包的處理；應用目标範圍較寬，以滿足不同速率、不同解析度以及不同 傳輸（存儲）場合的需求；它的基本 系統 是開放的，使用無需版權。         在技術上，H.264标準中有多個閃光之處，如統一的VLC符号編碼，高精度、多模式的位移估計，基于4×4 塊的整數變換、分層的編碼文法等。         這些措施使得H.264算法具有很的高編碼效率，在相同的重建圖像品質下，能夠比H.263節約50％左右的碼率。          H.264的碼流結構網絡适應性強，增加了差錯恢複能力，能夠很好地适應IP和 無線 網絡的應用。         其實作在多數的什麼H.264都是 H.263＋＋通過改進後的算法，是壓縮率變的小了點！如果是從單個畫面清晰度比較，MPEG4有優勢；從動作連貫性上的清晰度，H.264有優勢 MPEG到目前為止已經制定并正在制定以下和視訊相關的标準：     * MPEG-1：第一個官方的視訊音頻壓縮标準，随後在Video CD中被采用，其 中的音頻壓縮的第三級（MPEG-1 Layer 3）簡稱MP3，成為比較流行的音頻壓縮格 式。     * MPEG-2：廣播品質的視訊、音頻和傳輸協定。被用于無線數字電視-ATSC、 DVB以及ISDB、數字衛星電視（例如DirecTV）、數字有線電視信号，以及DVD視訊 CD光牒技術中。     * MPEG-3：原本目标是為高分辨率電視（HDTV）設計，随後發現MPEG-2已足 夠HDTV應用，故 MPEG-3的研發便中止。     * MPEG-4：2003 年釋出的視訊壓縮标準，主要是擴充MPEG-1、MPEG-2等标準 以支援視訊／音頻對象（video/audio "objects"）的編碼、3D内容、低比特率編 碼（low bitrate encoding）和數字版權管理（Digital Rights Management）， 其中第10部分由ISO/IEC和ITU-T聯合釋出，稱為H.264 /MPEG-4 Part 10。參見 H.264。     * MPEG-7：MPEG-7并不是一個視訊壓縮标準，它是一個多媒體内容的描述标 準。     * MPEG-21：MPEG- 21是一個正在制定中的标準，它的目标是為未來多媒體的 應用提供一個完整的平台