H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)拓展視頻監(jiān)控的潛力

    視頻壓縮通過減少和去除冗余視頻數(shù)據(jù)的方式，達(dá)到有效發(fā)送和存儲(chǔ)數(shù)字視頻文件的目的。在壓縮過程中，需要應(yīng)用壓縮算法對(duì)源視頻進(jìn)行壓縮以創(chuàng)建壓縮文件，以便進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。要想播放壓縮文件，則需要應(yīng)用相反的解壓縮算法對(duì)視頻進(jìn)行還原，還原后的視頻內(nèi)容與原始的源視頻內(nèi)容幾乎完全相同。壓縮、發(fā)送、解壓縮和顯示文件所需的時(shí)間稱為延時(shí)。在相同處理能力下，壓縮算法越高級(jí)，延時(shí)就越長(zhǎng)。

    視頻編解碼器（編碼器/解碼器）是指兩個(gè)協(xié)同運(yùn)行的壓縮-解壓算法。使用不同標(biāo)準(zhǔn)的視頻編解碼器通常彼此之間互不兼容；也就是說，使用一種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮的視頻內(nèi)容無法使用另外一種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解壓縮。例如，MPEG-4Part2解碼器就不能與H.264編碼器協(xié)同運(yùn)行。這是因?yàn)橐环N算法無法正確地對(duì)另外一個(gè)算法的輸出信號(hào)進(jìn)行解碼，然而我們可以在同一軟件或硬件中使用多種不同的算法，以支持對(duì)多種格式的文件進(jìn)行壓縮。

    由于不同的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)會(huì)使用不同的方法來減少數(shù)據(jù)量，因此壓縮結(jié)果在比特率、質(zhì)量和延時(shí)方面也各不相同。

    此外，由于編碼器的設(shè)計(jì)者可能會(huì)選擇使用某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所定義的不同工具集，因此，即使是使用相同壓縮標(biāo)準(zhǔn)的編碼器之間，其壓縮結(jié)果也可能會(huì)存在差異。不過，只要編碼器的輸出信號(hào)符合標(biāo)準(zhǔn)的格式以及解碼器的要求，就可以采用不同的實(shí)施方式。這是非常有利的，因?yàn)椴煌�的�?shí)施方式可實(shí)現(xiàn)不同的目標(biāo)，滿足不同的預(yù)算要求。對(duì)用于管理光介質(zhì)存儲(chǔ)的非實(shí)時(shí)專業(yè)軟件編碼器來說，應(yīng)該能夠比用于視頻會(huì)議的集成在手持設(shè)備中的實(shí)時(shí)硬件編碼器提供質(zhì)量更高的編碼視頻。因此，即使是某個(gè)指定的標(biāo)準(zhǔn)也無法保證提供指定的比特率或質(zhì)量。而且，如果不事先確定實(shí)施方式，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就無法與其它標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行正確的性能對(duì)比，甚至也無法與同一標(biāo)準(zhǔn)的其它實(shí)施方式進(jìn)行正確的性能對(duì)比。

    與編碼器不同，解碼器必須實(shí)施某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的所有必需部分，才能對(duì)符合標(biāo)準(zhǔn)的比特流進(jìn)行解碼。這是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了解壓縮算法應(yīng)如何對(duì)壓縮視頻的每個(gè)比特進(jìn)行還原。

    下圖是在相同圖像質(zhì)量水平下，采用下列視頻標(biāo)準(zhǔn)的比特率對(duì)比：M-JPEG，MPEG-4Part2（無運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償）、MPEG-4Part2（有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償）和H.264（基準(zhǔn)類）。

圖1.對(duì)于視頻序列樣本來說，使用H.264編碼器能夠比使用有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腗PEG-4編碼器降低50%的比特率(bps)。在沒有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)那闆r下，H.264編碼器的效率至少比MPEG-4編碼器高3倍，比M-JPEG編碼器高6倍。