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高清H.264网络监控摄像机的特征以及优势所在

作者:九阳安防 来源:互联网 发表时间:

      H.264是国际标准化组织(ISO)和国际电信联盟(ITU)共同提出的继MPEG4之后的新一代数字视频压缩格式,它既保留了以往压缩技术的优点和精华,又具有其他压缩技术无法比拟的许多优点:

  1、低码流(Low Bit Rate):和MPEG2和MPEG4 ASP等压缩技术相比,在同等图像质量下,采用H.264技术压缩后的数据量只有MPEG2的1/8, MPEG4的1/3。显然,H.264压缩技术的采用将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。

  2、高质量的图象:H.264能提供连续、流畅的高质量图象(DVD质量)。

  3、容错能力强:H.264提供了解决在不稳定网络环境下容易发生的丢包等错误的必要工具。

  4、网络适应性强:H.264提供了网络抽取层(Network Abstraction Layer), 使得采用H.264压缩的视频图像能容易地在不同网络上传输(例如互联网,CDMA,GPRS,WCDMA,CDMA2000等)。

  而针对网络摄像机视频需要网络传输的特性,H.264算法在概念上可以分为两层:视频编码层(VCL:Video Coding Layer)负责高效的视频内容表示,网络提取层(NAL:Network Abstraction Layer)负责以网络所要求的恰当的方式对数据进行打包和传送。在VCL和NAL之间定义了一个基于分组方式的接口,打包和相应的信令属于NAL的一部分。这样,高编码效率和网络友好性的任务分别由VCL和NAL来完成。

  VCL层包括基于块的运动补偿混合编码和一些新特性。与前面的视频编码标准一样,H.264没有把前处理和后处理等功能包括在草案中,这样可以增加标准的灵活性。

  NAL负责使用下层网络的分段格式来封装数据,包括组帧、逻辑信道的信令、定时信息的利用或序列结束信号等。例如,NAL支持视频在电路交换信道上的传输格式,支持视频在Internet上利用RTP/UDP/IP传输的格式。NAL包括自己的头部信息、段结构信息和实际载荷信息,即上层的 VCL数据。(如果采用数据分割技术,数据可能由几个部分组成)。

  H.264 规范中包含了用于差错消除的工具,便于压缩视频在误码、丢包多发环境中传输,如移动信道或IP信道中传输的健壮性。

  为了抵御传输差错,H.264视频流中的时间同步可以通过采用帧内图像刷新来完成,空间同步由条结构编码(slice structured coding)来支持。同时为了便于误码以后的再一次同步,在一幅图像的视频数据中还提供了一定的重同步点。另外,帧内宏块刷新和多参考宏块允许编码器在决定宏块模式的时候不仅可以考虑编码效率,还可以考虑传输信道的特性。

  除了利用量化步长的改变来适应信道码率外,在H.264中,还常利用数据分割的方法来应对信道码率的变化。从总体上说,数据分割的概念就是在编码器中生成具有不同优先级的视频数据以支持网络中的服务质量 QoS。例如采用基于语法的数据分割(syntax-based data partitioning)方法,将每帧数据按其重要性分为几部分,这样允许在缓冲区溢出时丢弃不太重要的信息。还可以采用类似的时间数据分割方法,通过在P帧和B帧中使用多个参考帧来完成。

  在无线通信的应用中,可以通过改变每一帧的量化精度或空间/时间分辨率来支持无线信道的大比特率变化。可是,在多播的情况下,要求编码器对变化的各种比特率进行响应是不可能的。因此,不同于MPEG-4中采用的精细分级编码FGS(Fine Granular Scalability)的方法(效率比较低),H.264采用流切换的SP帧来代替分级编码。

   结语

  随着网络摄像机视频压缩技术的日益完善并深入人心,网络建设基本完成,平安城市如火如荼开展,更加说明网络摄像机的潜在市场。2008年北京奥运会网络监控项目的成功实施; 2010年上海世博会的成功实施;2011年深圳大运会中的大展手脚,中国这个世界人口最多的国家将营造一个史无前例的监控市场,而网络摄像机作为第三代网络监控技术的新宠将走在风口浪尖,尤其高清H.264网络摄像机的市场需求,将会获得长足的发展。


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