浅析网络摄像机的图像压缩编码标准

 　　目前，网络摄像机采用的图像压缩编码标准主要有MPEG4、H.263、H.264、M-JPEG等。

　　MPEG4

　　所谓MPEG标准就是指由ISO的活动图像专家组制定的一系列关于音视频信号以及多媒体信号的压缩与解压缩技术的标准。到目前为止，已经制定完成并批准执行的有：1991年批准的MPEG1、MP3;1994年批准的MPEG2;1999年批准的MPEG4和MP4。正在制定的标准有：MPEG7和MEPG21。

　　H.263

　　H.263是ITU-T提出的作为H.324终端使用的视频编解码建议，H.263经过不断完善和多次的升级已经日臻成熟，如今已经大部分代替了H.261，而且H.263由于能在低带宽上传输高质量的视频流而日益受到欢迎。

　　H.263是基于运动补偿的DPCM的混合编码，在运动搜索的基础上进行运动补偿，然后运用DCT变换和“之”字形扫描编码，从而得到输出码流。H.263在H.261建议的基础上，将运动矢量的搜索增加为半像素点搜索;同时又增加了无限制运动矢量、基于语法的算术编码、高级预测技术和PB帧编码等四个高级选项，从而达到了进一步降低码速率和提高编码质量的目的。

　　H.264

　　随着HDTV的兴起，H.264规范频频出现，HD-DVD和蓝光DVD均计划采用这一标准进行节目制作。而且自2005年下半年以来，无论是NVIDIA还是ATI都把支持H.264硬件解码加速作为自己最值得夸耀的视频技术，H.264到底是何方“神圣”呢?

　　H.264，同时也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T视频编码专家组(VCEG)和ISO/IEC动态图像专家组(MPEG)联合组成的联合视频组(JVT，JointVideoTeam)提出的高度压缩数字视频编解码器标准。

　　什么是H.264?H.264是一种高性能的视频编解码技术。目前国际上制定视频编解码技术的组织有两个，一个是“国际电联(ITU-T)”，它制定的标准有H.261、H.263、H.263+等，另一个是“国际标准化组织(ISO)”它制定的标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。而H.264则是由两个组织联合组建的联合视频组(JVT)共同制定的新数字视频编码标准，所以它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4高级视频编码(AdvancedVideoCoding，AVC)，而且它将成为MPEG-4标准的第10部分。因此，不论是MPEG-4AVC、MPEG-4Part10，还是ISO/IEC14496-10，都是指H.264。

　　M-JPEG

　　M-JPEG技术即运动静止图像压缩技术，它把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩技术方式单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧的编辑。但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩，不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高，图1、2为单帧/多帧技术示意图。

　　对于不同压缩算法我们也可以通过下面的图进行很直观的认识。

　　就以D1分辨率的网络摄像机来说，通过图3我们就能很直观地比较出在画面质量不变的情况下不同压缩算法对于码流的影响。

　　通过上面的压缩格式、帧率、码流对应图表1可以看到在D1的分辨率30FPS的情况下，采用H.264压缩算法的码流可以控制在1.3Mb以下;而如果采用M-JPEG压缩算法的话，码流将要达到7Mb。二种算法对于网络和存储部分的压力相差达到了5.3倍，从中也可以看出H.264相对其他压缩算法有着巨大的优势，也是客观的成本支出的比较。

　　目前，网络摄像机所采用的压缩算法的变化。

　　到2012年以后，H.264压缩算法将占到80%以上的份额。

　　按现在网络摄像机的分辨率趋势来说，百万高清必然成为2012年的主题，其市场份额也将占到80%以上的份额。下图5是各种分辨率对应屏幕尺寸。

　　高清在图像的表现上也体现了其突出的优势。通过上面的表1也可以看出未来网络摄像机将必然采用H.264进行高清图像的压缩和传输，而H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。举个例子，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为25∶1，而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB，从88GB到879MB，H.264的压缩比达到惊人的102∶1!H.264为什么有那么高的压缩比?低码率(LowBitRate)起了重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4ASP等压缩技术相比，H.264压缩技术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。尤其值得一提的是，H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像。