視頻壓縮技術(shù)MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.264等數(shù)字算法已被引入安防視頻監(jiān)控領(lǐng)域，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，一次次地改變著安防監(jiān)控行業(yè)的歷史，推動著安防行業(yè)向深度和廣度發(fā)展。現(xiàn)階段MPEG-4和H.264等視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)面臨著網(wǎng)絡(luò)及存儲帶來的雙重壓力，間接阻礙著安防視頻的進(jìn)一步發(fā)展，安防視頻需要更高效的壓縮技術(shù)來推進(jìn)安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，開發(fā)符合當(dāng)下及未來發(fā)展的新型視頻壓縮技術(shù)顯得尤為重要。

　　現(xiàn)有編解碼技術(shù)優(yōu)缺點

　　目前在視頻監(jiān)控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC、VC-1、RealVideo等幾種視頻編解碼技術(shù)。對于最終用戶而言，他們最為關(guān)心的有：清晰度、存儲量(帶寬)、穩(wěn)定性還有價格，而不同的壓縮技術(shù)，會很大程度影響這幾個要素。與其他幾種編解碼技術(shù)相比H.264由于編解碼更為簡便，畫質(zhì)效果更好得到廣泛的應(yīng)用。但總的來說，這幾種編解碼技術(shù)各有優(yōu)缺點：

　　MJPEG(Motion JPEG)壓縮技術(shù)，主要是基于靜態(tài)視頻壓縮發(fā)展起來的技術(shù)，它的主要特點是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化，只單獨對某一幀進(jìn)行壓縮。MJPEG壓縮技術(shù)可以獲取清晰度很高的視頻圖像，動態(tài)調(diào)整幀率、分辨率。但由于沒有考慮到幀間變化，會造成大量冗余信息被重復(fù)存儲，因此單幀視頻的占用空間較大。

　　MPEG-1標(biāo)準(zhǔn), 幀內(nèi)/幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)必須同時使用。幀內(nèi)壓縮算法與JPEG壓縮算法大致相同，采用基于DCT的變換編碼技術(shù)，用以減少空域冗余信息。幀間壓縮算法，采用預(yù)測法和插補法。預(yù)測誤差可在通過DCTB變換編碼處理，進(jìn)一步壓縮。幀間編碼技術(shù)可減少時間軸方向的冗余信息.主要針對SIF標(biāo)準(zhǔn)分辨率(NTSC制為352X240;PAL制為352X288)的圖像進(jìn)行壓縮. 壓縮位率主要目標(biāo)為1.5Mb/s.與MJPEG技術(shù)相比較，MPEG1在實時壓縮、每幀數(shù)據(jù)量、處理速度上有顯著的提高，但也存在許多不足之處：存儲容量過大、清晰度不夠高等。

　　MPEG-2在MPEG-1基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)充和提升，分辨率有：低((352x288)、中(720x480)、次高(1440x1080)、高(1920x1080)幾個等級。MPEG-2視頻相對MPEG-1提升了分辨率，滿足了用戶對高清晰度的要求，但由于壓縮性能沒有顯著提高，使得存儲容量還是太大，并不適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。

　　MPEG-4視頻壓縮算法，與前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同，它定義的是一種格式、一種框架，而不是具體算法。相對于MPEG-2在低比特率壓縮上有著顯著提高，在CIF(352x288)或者更高清晰度(768x576)情況下的視頻壓縮，無論從清晰度還是從存儲量上都比MPEG1具有更大的優(yōu)勢，也更適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。另外MPEG-4可以方便地進(jìn)行動態(tài)調(diào)整幀率、比特率，以降低存儲量。但由于系統(tǒng)設(shè)計過于復(fù)雜，使得MPEG-4的功能難以完全實現(xiàn)，也難以與其他程序完全兼容，很難在視頻會議、可視電話等領(lǐng)域應(yīng)用，這一問題偏離了設(shè)計者的初衷，另外高昂的專利費問題也制約其進(jìn)一步發(fā)展。

　　H.264/AVC視頻壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)主要有由ITU-T制定，創(chuàng)造性了多參考幀、多塊類型、整數(shù)變換、幀內(nèi)預(yù)測等新的壓縮技術(shù)，使用了更精細(xì)的分象素運動矢量(1/4、1/8)和新一代的環(huán)路濾波器，使得壓縮性能大大提高，系統(tǒng)更加完善。簡單來說H.264就是一種視頻編碼技術(shù)，H.264最大的作用是對視頻高效的壓縮。

　　H.264的技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在：H.264的數(shù)據(jù)壓縮率在MPEG2的2倍以上、MPEG4的1.5倍以上。從理論上來說，在相同畫質(zhì)、相同容量的情況下，H.264集中了以往標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點，在許多領(lǐng)域都得到突破性進(jìn)展，使得它獲得比以往標(biāo)準(zhǔn)好得多的整體性能;產(chǎn)品中若嵌入H.264編/解碼器設(shè)備，年產(chǎn)十萬臺以下不收取費，超過十萬臺每臺收取0.2美元，超過500萬臺每臺收取0.1美元。低廉的專利費使得H.264技術(shù)得以更快發(fā)展和普及。

　　編解碼技術(shù)應(yīng)用

　　視頻技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，如視頻監(jiān)控、網(wǎng)上可視會議、網(wǎng)上可視電子商務(wù)、網(wǎng)上政務(wù)、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上學(xué)校、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)上研討會、網(wǎng)上展示廳、個人網(wǎng)上聊天、可視咨詢等業(yè)務(wù)。但是要實現(xiàn)以上所有的功能都必須進(jìn)行視頻編解碼，在編碼傳輸過程中的數(shù)據(jù)量非常大，單純擴(kuò)大存儲器容量、增加通信干線的是不現(xiàn)實的，此時需借助特殊技術(shù)對龐大的信息進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)就是個行之有效的解決辦法。通過高效的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，可以把信息數(shù)據(jù)量有效降低。以壓縮形式進(jìn)行存儲、傳輸，既節(jié)約了存儲空間和成本，也提高了通信干線的傳輸效率，可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。實時處理的音頻、視頻信息，通過解碼技術(shù)可完成幾乎無損的高質(zhì)量視頻、音頻輸出和呈現(xiàn)，由此可見多媒體數(shù)據(jù)壓縮是非常必要的。

　　眾所周知多媒體聲音、數(shù)據(jù)、視像等信源數(shù)據(jù)有極強的相關(guān)性，這些數(shù)據(jù)中存在大量的冗余信息，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以將龐大數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉(去除數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性)，保留相互獨立的信息分量再進(jìn)行信息傳輸，處理過后的信息分量可以更快速的進(jìn)行傳遞。因此，發(fā)展高效的多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)時代的交互及安防視頻高速發(fā)展的時代是非常有價值的。

　　發(fā)展趨勢

　　隨著技術(shù)的進(jìn)步，2013年2月，國際電聯(lián)(ITU)就正式批準(zhǔn)通過了HEVC/H.265標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)全稱為高效視頻編碼(HighEfficiency Video Coding)，H.265標(biāo)準(zhǔn)以現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264為基礎(chǔ)，在保留原來的某些技術(shù)的前提下，對一些相關(guān)的技術(shù)加以改進(jìn)。新技術(shù)的使用可以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)置。簡而言之HEVC/H.265標(biāo)準(zhǔn)可以提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復(fù)能力、減少實時的時延、減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低復(fù)雜度等。具體來說，H.265相較于之前的H.264優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　首先，H.265/HEVC的編碼架構(gòu)大致上和H.264/AVC的架構(gòu)相似，主要也包含，幀內(nèi)預(yù)測(intra prediction)、幀間預(yù)測(inter prediction)、轉(zhuǎn)換 (transform)、量化(quantization)、去區(qū)塊濾波器(deblocking filter)、熵編碼(entropy coding)等模塊。比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具來降低碼率，以編碼單位來說，H.264中每個宏塊(macroblock/MB)大小都是固定的16x16像素，而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。

　　其次，H.265的幀內(nèi)預(yù)測模式支持33種方向(H.264只支持8種)，并且提供了更好的運動補償處理和矢量預(yù)測方法。反復(fù)的質(zhì)量比較測試已經(jīng)表明，在相同的圖象質(zhì)量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻大小將減少大約39-44%。由于質(zhì)量控制的測定方法不同，這個數(shù)據(jù)也會有相應(yīng)的變化。

　　再次，通過主觀視覺測試得出的數(shù)據(jù)顯示，在碼率減少51-74%的情況下，H.265編碼視頻的質(zhì)量還能與H.264編碼視頻近似甚至更好，其本質(zhì)上說是比預(yù)期的信噪比(PSNR)要好。這些主觀視覺測試的評判標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了許多學(xué)科，包括心理學(xué)和人眼視覺特性等，視頻樣本非常廣泛，因此，得出的測試結(jié)果非常鼓舞人心。

　　從長遠(yuǎn)角度看， 4K和8K的超高清電視(uhdtv)將會選擇H.265標(biāo)準(zhǔn)加以應(yīng)用。由于H.265旨在在有限帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻，且僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻。這使得我們的智能手機、平板機等移動設(shè)備將能夠直接在線播放1080p的全高清視頻。可以說H.265標(biāo)準(zhǔn)讓網(wǎng)絡(luò)視頻跟上了顯示屏“高分辨率化”的腳步，但也存在一些制約該技術(shù)推廣的因素。例如該標(biāo)準(zhǔn)對計算機的運算能力和內(nèi)存均有較高要求，一些配置較低的老機器運行起來可能會比較吃力。另外，與H.265相匹配的節(jié)目和顯示產(chǎn)品目前還沒有得到大面積推廣和應(yīng)用，市場上已存的可與H.265相匹配的產(chǎn)品性價比普遍不高。

　　由于H.265算法的編碼復(fù)雜度較高，如果使用DSP、x86等通用處理器進(jìn)行軟件編碼并希望獲得明顯超過H.264的性能，還需要選擇較為高端的產(chǎn)品平臺與之相配合，這就需要未來芯片公司推出支持原生H.265解碼芯片才能解決這一問題。而對于大眾消費者來說，最為關(guān)心的肯定是如何買到支持H.265/HEVC解碼的廉價設(shè)備，這一問題取決于很多因素，顯卡巨頭目前正在整合H.265，而 H.265自身還有許多新功能需進(jìn)一步完善和增加，如產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性以及配套的顯示系統(tǒng)情況等。目前H.265的主要問題在于編碼復(fù)雜度較高，產(chǎn)品的性能與成本還沒有達(dá)到平衡。相信在安防行業(yè)的共同努力下，尤其是在IC技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展后，H.265可以逐漸取代H.264成為未來的主流。