网络监控中IPC视频编码技术解析

 　　一、网络摄像机发展现状

　　视频监控的数字化、网络化、集成化已成为一种发展趋势，作为视频监控前端产品的摄像机无疑在这场变革中扮演着重要角色。近年来，摄像机市场由模拟摄像机为主转向以网络摄像机为主，据资料显示，网络摄像机近年来以每年不低于50％的速度增长，网络摄像机市场迎来了飞速发展的时机。从第一颗专业的标准H.264的网络摄像机芯片解决方案开始到720P网络摄像机解决方案，再到最新的第三代监控解决方案，网络摄像机技术得到了重大突破和快速应用。作为网络摄像机的核心技术 ——视频编码技术一直受制于网络条件和编解码技术的限制，如今也逐渐成熟，并呈现出针对性强、编码方式多、性能优越、适应性高等特点。本文主要对网络摄像机的视频编码技术进行介绍分析。

　　二、网络摄像机原理架构

　　网络摄像机是真正全数字化的产品，视频信号从图像传感器（如CCD、CMOS等）采集并数字化后，后继的处理全部采用数字信号，保证了图像的清晰度，并采用网络打包和传输这些多媒体数据（视频、音频．文本信息等）。

　　1.视频采集

　　视频采集部分的核心器件——一图像传感器，主要有CCD和CMOS两种，传感器性能的高低直接决定了摄像机的级别。CMOS图像传感器具有低带宽，固有的防光晕特性，同时能保持体积小、重量轻、功耗低、集成度高、价位低等优点。CCD图像传感器由于灵敏度高、噪声低，应用较广。随着 CCD与CMOS传感器技术的进步，两者的差异将逐渐减小，在较长一段时间内二者将长期共存。目前，各式CCD和CMOS竞相推出，各厂家都有自己的接口标准，即使表面上物理接口一样，内部数据仍有不同，所以需要与传感器原厂对接。在这方面需要芯片厂商与传感器厂商进行协调合作才会有比较好的效果。这也是网络摄像机编解码芯片必须要做的功课，如Hi3515和Hi3520就把SONY的720PCCD这种原来需要CPLD转接的接口直接定义到了芯片里面，由干该CPLD的实现需要SONY原厂提供帮助，这样就直接帮助一些客户解决了原来不可获取的问题

　　2．编码算法

　　随着视频编码与处理算法研究的进展，针对不同应用需求，相继发布过多个图像和视频编码压缩标准。例如，MPEG为多媒体存储媒体和数字电视应用制定的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4；面向低码率的实时视频通信；ITU－T应用制定了H.261、H.263、H.263+、 H.264；面对当前及未来兴起的安防应用领域，我国AVS(AudioVideocodingStandard)工作组自主制定的先进数字音视频编解码技术标准AVS-S。可以说视频监控编码标准的选择有很多种，但目前网络摄像机主要采用的标准有MJPEG、MPEG4、H.264等。M-JPEG即运动静止图像压缩技术，但M-JPEG只对帧内空间冗余进行压缩，不对帧间的时间冗余进行压缩，因此压缩效率不高。MPEG-4的着眼点在于解决低带宽上音视频的传输问题，使它成为当前网络产品生产厂商开发的重要趋势之一H.264是目前主流的解决方案，具有高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性，其应用范围较广，能适应不同场合，但算法复杂度较高，需要强劲的硬件支持。

　　3.编码与网络

　　当前出于带宽和成本的考虑，用户要求在目前所能承受的成本下使用较高的码流来实现；这就对网络摄像机的编码效率提出了较高的要求。网络摄像机通过网络传输数据，在网络传输上实现方式有所不间，但过大的数据包则会导致网络堵塞，因此对编码器的内部控制非常严格，要求不能影响图像质量。随着网络摄像机实际应用需求不断发展和变化，其对芯片编码要求越来越苛刻，在更高压缩比的前提下实现更贴近现实的场景。如海思提供的压缩解决方案就可以实现720P＠2Mbps的压缩率，比一般产品动辄要3－4Mbps才提升了了至少50％压缩比，2Mbps的码率还有另外一个含义，就是用户可以不增加网络和存储成本的情况下升级到720P的体验。未来随着3G网络的快速应用，支持各种网络的编码方式也成为重要发展方向。

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