MPEG4是适用于监控领域的压缩技术
摘要:
MPEG4于1998年11月公布,原预计1999 年1月投入使用的国际标准MPEG4不仅是 针对一定比特率下的视频、音频编码,更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG专家组的专家们正在为MPEG-4的制定努力工作。MPEG-4标准主要应用于视像电话(Video Phone),视像电子邮件(Video Email)和电子新闻(Electronic News)等,其传输速率要求较低,在4800-64000bits/sec之间,分辨率为176X144。MPEG-4利用很窄的带宽,通过帧重建技术,压缩和传输数据,以求得最少的数据获得最佳的图象质量。
与MPEG-1和MPEG-2相比,MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。MPEG-4是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看,允许你加入其中,即有交互性)的动态图象标准;它的另一个特点是其综合性;从根源上说,MPEG-4试图将自然物体与人造物体相溶合(视觉效果意义上的)。MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。MPEG4 试图达到两个目标:
1.低比特率下的多媒体通信;
2.是多工业的多媒体通信的综合。
据此目标,MPEG4 引入AV 对象(Audio/Visaul Objects), 使得更多的交互操作成为可能。MPEG-4的视频质量分辨率比较高,而数据速率相对较低。主要原因在于,MPEG-4采用ACE(高级译码效率)技术,它是一套首次使用于MPEG-4的编码运算规则。与ACE有关的目标定向可以启用很低的数据率。它与MPEG-2相比,可节省90%的储存空间。MPEG-4还可以在声频与视频流中广泛的升级。当视频在5kb/s与10Mb/s之间变化时,声频信号可以在2kb/s与24kb/s之间进行处理。特别要强调的是MPEG-4标准是面向对象的压缩方式,不是像MPEG-1和MPEG-2简单地将图像分为一些像块,而是根据图像内容,将其中的对象(物体、人物、背景)分离出来分别进行帧内、帧间编码压缩,并允许在不同的对象之间灵活分配码率,对重要的对象分配较多的字节,对次要的对象分配较少的字节,从而大大提高了压缩比,使其在较低的码率下获得较好的效果。MPEG-4的面向对象的压缩方式也使图像探测功能和准确性更分体现,该图像探测功能使硬盘录像机系统具有较好的视频移动报警功能。
总之MPEG-4是一种崭新的低码率、高压缩比的视频编码标准,传输速率为4.8"64kbit/s,使用时占用的存储空间比较小,例如:对于清晰度352×288的彩色画面,其每帧占用空间为1.3KB时,选25帧/秒,则每小时需120KB、每天10小时、每月30天,则每路每月需36GB。若是8路则需288GB,这显然是能接受的。
目前这方面的技术有多种,但是最基本同时应用最广泛的就是MPEG1、MPEG2、MPEG4等技术。MPEG1是一种压缩比高但图像质量稍差的技术;而MPEG2技术主要专注于图像质量,压缩比小,因此需要的存储空间就大;MPEG4技术是时下比较流行的技术,使用这种技术可以节省空间、图像质量高、对网络传输带宽要求不高。相比之下,MPEG4技术在国内比较普及,同时也得到了业界专家的认同。
据介绍,由于MPEG4标准是利用电话线作为传输介质,可根据应用的不同要求现场配置解码器。它与基于专用硬件的压缩编码方法不同之处是编码系统是开放的,可以随时加入新的有效的算法模块。MPEG4是根据对图像的空间和时间特征来调整压缩方法,从而可以获得比MPEG1更大的压缩比、更低的压缩码流和更佳的图像质量。它的应用目标是针对窄带传输、高画质压缩、交互式操作以及将自然物体与人造物体相融合的表达方式,同时还特别强调广泛的适应性和可扩展性。
因此,MPEG4基于场景描述和面向带宽设计的特点,使得它非常适合用于视频监控领域,主要体现在以下几个方面:
1、存储空间得到节省--采用MPEG4所需要的空间是MPEG1或M-JPEG的1/10。此外,MPEG4因能根据场景变化自动调整压缩方法,故能对静止图像、一般运动场景、剧烈活动场景均能保证图像质量不会劣化,是更有效的视频编码方式。
2、图像质量高--MPEG4的最高图像分辨率为720x576,接近DVD的画面效果。MPEG4基于AV对像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度,间/时间/画质具有可调性。
3、对网络传输带宽要求不高--由于MPEG4的压缩比是同质量MPEG1和M-JPEG的10倍多,所以网络传输时占用的带宽仅是同质量MPEG1和M-JPEG的1/10左右。在相同的画质要求下,MPEG4只需要更窄的带宽。
与MPEG-1和MPEG-2相比,MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。MPEG-4是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看,允许你加入其中,即有交互性)的动态图象标准;它的另一个特点是其综合性;从根源上说,MPEG-4试图将自然物体与人造物体相溶合(视觉效果意义上的)。MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。MPEG4 试图达到两个目标:
1.低比特率下的多媒体通信;
2.是多工业的多媒体通信的综合。
据此目标,MPEG4 引入AV 对象(Audio/Visaul Objects), 使得更多的交互操作成为可能。MPEG-4的视频质量分辨率比较高,而数据速率相对较低。主要原因在于,MPEG-4采用ACE(高级译码效率)技术,它是一套首次使用于MPEG-4的编码运算规则。与ACE有关的目标定向可以启用很低的数据率。它与MPEG-2相比,可节省90%的储存空间。MPEG-4还可以在声频与视频流中广泛的升级。当视频在5kb/s与10Mb/s之间变化时,声频信号可以在2kb/s与24kb/s之间进行处理。特别要强调的是MPEG-4标准是面向对象的压缩方式,不是像MPEG-1和MPEG-2简单地将图像分为一些像块,而是根据图像内容,将其中的对象(物体、人物、背景)分离出来分别进行帧内、帧间编码压缩,并允许在不同的对象之间灵活分配码率,对重要的对象分配较多的字节,对次要的对象分配较少的字节,从而大大提高了压缩比,使其在较低的码率下获得较好的效果。MPEG-4的面向对象的压缩方式也使图像探测功能和准确性更分体现,该图像探测功能使硬盘录像机系统具有较好的视频移动报警功能。
总之MPEG-4是一种崭新的低码率、高压缩比的视频编码标准,传输速率为4.8"64kbit/s,使用时占用的存储空间比较小,例如:对于清晰度352×288的彩色画面,其每帧占用空间为1.3KB时,选25帧/秒,则每小时需120KB、每天10小时、每月30天,则每路每月需36GB。若是8路则需288GB,这显然是能接受的。
目前这方面的技术有多种,但是最基本同时应用最广泛的就是MPEG1、MPEG2、MPEG4等技术。MPEG1是一种压缩比高但图像质量稍差的技术;而MPEG2技术主要专注于图像质量,压缩比小,因此需要的存储空间就大;MPEG4技术是时下比较流行的技术,使用这种技术可以节省空间、图像质量高、对网络传输带宽要求不高。相比之下,MPEG4技术在国内比较普及,同时也得到了业界专家的认同。
据介绍,由于MPEG4标准是利用电话线作为传输介质,可根据应用的不同要求现场配置解码器。它与基于专用硬件的压缩编码方法不同之处是编码系统是开放的,可以随时加入新的有效的算法模块。MPEG4是根据对图像的空间和时间特征来调整压缩方法,从而可以获得比MPEG1更大的压缩比、更低的压缩码流和更佳的图像质量。它的应用目标是针对窄带传输、高画质压缩、交互式操作以及将自然物体与人造物体相融合的表达方式,同时还特别强调广泛的适应性和可扩展性。
因此,MPEG4基于场景描述和面向带宽设计的特点,使得它非常适合用于视频监控领域,主要体现在以下几个方面:
1、存储空间得到节省--采用MPEG4所需要的空间是MPEG1或M-JPEG的1/10。此外,MPEG4因能根据场景变化自动调整压缩方法,故能对静止图像、一般运动场景、剧烈活动场景均能保证图像质量不会劣化,是更有效的视频编码方式。
2、图像质量高--MPEG4的最高图像分辨率为720x576,接近DVD的画面效果。MPEG4基于AV对像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度,间/时间/画质具有可调性。
3、对网络传输带宽要求不高--由于MPEG4的压缩比是同质量MPEG1和M-JPEG的10倍多,所以网络传输时占用的带宽仅是同质量MPEG1和M-JPEG的1/10左右。在相同的画质要求下,MPEG4只需要更窄的带宽。
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