主页（http://www.pttcn.net）：H.264视频编解码技术探讨 【中国集群通信网】视频压缩标准和演进历史 在视频监控历史上，曾先后有多种视频压缩标准。如图1所示，由国际电信联盟ITU定义的专用于低比特率视频电话的标准，包括H.261/2/3;由国际标准化组织ISO针对消费类应用的，对运动图像压缩定义了MPEG标准，包括MPEG1/2/4;由ITU与ISO根据目标应用合作(联合视频小组JVT)定义了H.264编解码技术，有些标准至今仍并存着。图1简要说明了视频编解码标准的发展历程。 MPEG1和MPEG2是早期使用比较多的标准，现在已基本退出舞台。目前主要在应用中的是M-JPEG，MPEG4及H.264三种，我们通过以下几点对这些标准进行比较。由于MPEG1和MPEG2标准已淡出，在此就不做太多分析。 ·实现成本：包括算法实现的复杂度和资源占有程度，技术获取的难度和代价，以及其最终体现在产品中的成本高低; ·编码性能：主要体现在同等主、客观视觉质量情况下，压缩后所得到的码流大小，这对于网络传输和存储都非常关键; ·网络支持：对网络支持的好坏主要取决于对网络丢包和出错的容错能力与支持网络的自适应能力; ·应用支持范围：由于视频监控领域的应用需求千变万化，一个平台对不同需求的支持能力也非常重要; ·未来潜力：以发展的眼光来看，一个标准的潜力大小体现在未来被行业接受的广泛程度，在相关应用上转化的平滑程度，和对互联互通的支持程度等方面。
 M-JPEG在实现成本上来说可能是最低。实际上现在有很多视频前端采集芯片都已集成M-JPEG，可直接输出M-JPEG的编码码流，这也是为什么M-JPEG在很多低端产品中仍有应用的主要原因。同时M-JPEG各帧编码是相互独立的，有利于视频编辑等方面的应用，受网络应用中的丢包问题影响较小，但因其远大于其他标准的码流严重影响了它提供高质量网络视频的能力。在其他三个方面，M-JPEG和MPEG4、H.264相比处于明显劣势。随着视频监控市场对视频压缩要求的整体提高和MPEG4、H.264实现成本的持续下降，M-JPEG的市场分额在未来可能会继续降低。 MPEG4的实现成本随着方案的成熟这几年来已经下降很多，方案选择余地也相应扩大，从DSP到ASIC均有提供。但在编码性能上较H.264仍有较大差距。MPEG4在制定时对网络环境的支持考虑略显不足，而视频监控领域中网络化时代的到来使得用户对网络支持方面的考虑越来越多，MPEG4的编码效率在一定程度上制约了其对广阔应用环境的支持能力。归根结底，MPEG4从制定之初就决定了其作为过渡性标准的命运，标准委员会之所以要在短时间内再重新制定H.264标准就是为了要代替它。 H.264标准从实现成本上来看，目前应该是所有标准中最高的，这和它制定出来时间最晚也有一定的关系，当然其运算复杂度确实要远高于其他标准。但随着H.264在视频监控领域应用的越来越广泛，可看到其实现成本也在不断下降。从编码性能上看，H.264要远优于MPEG4，平均节约39%的传输码流，这可以极大地提高存储设备的效率和网络的利用率。卓越的编码性能决定了H.264有能力支持更加广泛和多变的应用环境，包括对网络环境自适应的能力。从网络支持的角度来看，无论是有线还是无线，网络应用是H.264制定时所针对的一个重要方向之一，其码流的语法定义和不同的编码选项有利于H.264获得不错的容错能力。从全球视频应用市场来看，H.264在诸如电视、3G等领域都已成为主流标准，在视频监控领域也迅速成长为主流标准之一，其取代MEPG4的趋势清晰可见。而随着大规模视频监控网络的建设和互联互通要求的增强，在全球范围内H.264必将成为必须要支持的主流视频标准。 表1通过对每个视频标准进行逐项特性打分的方法来给出一个比较直观的比较结果(打分采用5分制方法，0分为最差，5分为最高)。
 H.264标准应用分析 在视频监控产品中，编码器始终是方案的重点，一个合适的编码器方案往往能够决定一个产品的成败。H.264编码方案正在成为市场的主流，其以卓越的编码性能和良好的网络适应性得到了市场的广泛认同。它不仅可以支持宽广的应用环境，还可满足不同分辨率、不同码率以及不同传输和存储环境的需求。采用何种实现方式才能既充分发挥H.264标准本身的优点，又能充分满足未来一段时间视频监控行业的要求呢? 视频监控经过十几年的不断进步，到目前已完成从模拟存贮到数字存贮的升级换代，PC式DVR和嵌入式DVR都得到了广泛的应用，且随着网络的普及和带宽的不断改善，视频监控的数字化及网络化正获得越来越多的重视并很有可能在不久的将来成为视频监控的主流应用。另一方面，自9·11以来全球范围对社会公共安全关注度的显著提高，视频监控的规模已和上个世纪不可同日而语。仅以中国为例，得益于政府“3111”工程在全国范围内的广泛开展，而视频监控规模与层次的不断提高也促使其远远超越了初期的监视、存储和回放等基本功能，越来越多的视频智能分析功能被加入到视频监控系统中。为了满足现代视频监控应用的要求，消费者期望可以通过网络以更灵活的方式从更大的范围中获得含有更多信息量的视频信息。 新的视频监控要求对视频编解码技术提出了新的挑战，其中视频编码模块作为连接视频前端和监控系统间的极为重要的一环，如何创造性地将整个系统融合贯通，将对提升整个系统的有效性、功能性和产品性价比起到显著的作用。我们认为参考视频监控行业的技术现状和未来发展趋势，对新一代的视频编码器会有如下要求： ·支持高分辨率：在未来几年，D1(704×576)将成为必需满足的需求，在某些应用中720P(1280×720)高清甚至也会成为必需。编码器越能够提供高的视频质量，越能够为后端的智能分析提供好的支持; ·支持多通道：编码器必须能够灵活切换支持多个编码通道，比如4个D1或16个CIF，并且最好能够是单芯片方案; ·高编码效率：编码器最好能够在1Mbps带宽下提供较好的全实时D1编码，H.264标准基本成为必选; ·高性价比：作为视频监控系统中的一个重要模块，编码器的性能价格比在任何时候都是一个重要的因素;
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