Die Komprimierungsmethode ist die Kerntechnologie des DVR. Die Komprimierungsmethode bestimmt weitgehend die Bildqualität, das Komprimierungsverhältnis, die Übertragungseffizienz, die Übertragungsgeschwindigkeit und andere Leistungen. Dies ist ein wichtiger Teil der Bewertung der DVR-Leistung. Mit der Entwicklung der Multimedia-Technologie wurden nacheinander viele Komprimierungscodierungsstandards eingeführt. Derzeit gibt es hauptsächlich die Standards JPEG/M-JPEG, H.261/H.263 und MPEG.
1, JPEG/M-JPEG
①. JPEG ist ein Komprimierungsstandard für Standbilder, bei dem es sich um eine standardmäßige Codierungsmethode für die Intra-Frame-Komprimierung handelt. Wenn die Hardware-Verarbeitungsgeschwindigkeit schnell genug ist, kann JPEG zur Videokomprimierung von Echtzeit-Bewegtbildern verwendet werden. Es kann bei kleinen Bildänderungen eine recht gute Bildqualität liefern, die Übertragungsgeschwindigkeit ist hoch und die Verwendung ist recht sicher. Der Nachteil besteht darin, dass die Datenmenge groß ist.
②. M-JPEG ist von der JPEG-Komprimierungstechnologie abgeleitet. Es handelt sich um eine einfache Intra-Frame-JPEG-Komprimierung. Die komprimierte Bildqualität ist besser und es gibt kein Mosaik unter der Bedingung, dass sich das Bild ändert. Aufgrund der Einschränkungen dieser Komprimierungstechnologie kann jedoch keine groß angelegte Komprimierung erreicht werden. , Bei der Aufzeichnung von etwa 1-2 GB Speicherplatz pro Stunde erfordert die Netzwerkübertragung eine Bandbreite von 2 MB, sodass unabhängig von der Aufzeichnung oder Netzwerkübertragung viel Festplattenkapazität und Bandbreite verbraucht wird, was für langfristige kontinuierliche Aufzeichnungsanforderungen nicht geeignet und nicht praktisch ist Video Netzwerkübertragung von Bildern.
2, H.261/H.263
① Der H.261-Standard wird üblicherweise P*64 genannt. H.261 kann eine höhere Komprimierungsrate für die Vollfarbübertragung von Bewegtbildern in Echtzeit erreichen. Der Algorithmus besteht aus Intra-Frame-Komprimierung sowie Inter-Frame-Komprimierung und -Codierung, um eine schnelle Videoverarbeitung durch Komprimierung und Dekomprimierung zu ermöglichen. Da im Inter-Frame-Komprimierungsalgorithmus nur das letzte Bild vorhergesagt wird, hat dies einen Vorteil in der Dauer, aber es ist schwierig, eine hohe Bildqualität zu erreichen, und es ist unmöglich, große Komprimierungsverhältnisse und Videoaufzeichnungen mit variabler Rate zu erreichen.
② Die grundlegende Codierungsmethode von H.263 ist die gleiche wie die von H.261, bei beiden handelt es sich um gemischte Codierungsmethoden. H.263 hat jedoch in allen Aspekten der Codierung Verbesserungen vorgenommen, um sich an die Übertragung mit extrem niedrigen Bitraten anzupassen, beispielsweise beim Speichern von Codes. Um die Qualität codierter Bilder zu verbessern, absorbiert H.263 auch die bidirektionale Bewegungsvorhersage von MPEG und andere Maßnahmen, um die Vorhersagegenauigkeit der Inter-Frame-Codierung weiter zu verbessern. Im Allgemeinen beträgt die Verwendung von H.263 bei niedriger Bitrate nur die halbe Rate. Es kann eine mit H.261 vergleichbare Bildqualität erzielt werden.
3, MPEG
MPEG ist ein Video- und Audiokodierungsstandard zum Komprimieren von bewegten Bildern und dem dazugehörigen Ton. Es verwendet eine Inter-Frame-Komprimierung und speichert nur die Unterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Frames, um ein größeres Komprimierungsverhältnis zu erreichen. MPEG verfügt über drei Versionen: MPEG-1, MPEG-2 und MPEG-4, um den Anforderungen unterschiedlicher Bandbreiten und Bildqualität gerecht zu werden.
① Der Videokomprimierungsalgorithmus von MPEG-1 basiert auf zwei Grundtechnologien: Eine ist die Bewegungskompensation basierend auf 16*16 (Pixel*Zeilen)-Blöcken und die andere ist eine Komprimierungstechnologie basierend auf der Transformationsdomäne zur Reduzierung der räumlichen Redundanz und des Komprimierungsverhältnisses ist ähnlich. Höher als bei M-JPEG kann eine bessere Bildqualität für Videosignale mit weniger intensiver Bewegung erzielt werden. Bei intensiver Bewegung weist das Bild jedoch ein Mosaikphänomen auf. MPEG-1 überträgt Video- und Audiosignale mit einer Datenrate von 1.5 Mbit/s. MPEG-1 entspricht hinsichtlich der Videobildqualität der Bildqualität eines VHS-Videorecorders. Der Farbmodus der Videoaufzeichnungsauflösung beträgt ≥240TVL und die Qualität von Zweikanal-Stereo-Audio kommt der von CD nahe. Tonqualität. MPEG-1 ist ein Komprimierungsalgorithmus zur Vorhersage mehrerer Bilder vor und nach Bildern. Es verfügt über eine große Komprimierungsflexibilität und kann Videos mit variablen Raten komprimieren. Je nach Aufnahmeumgebung können unterschiedliche Komprimierungsqualitäten eingestellt werden, die zwischen 80 MB und 400 MB pro Stunde liegen, aber die Datenmenge und die Bandbreite sind immer noch relativ groß.
②, MPEG-2 Es soll eine höhere Auflösung (720 * 572) erreichen, um Video- und Audiocodierungsstandards auf Rundfunkebene bereitzustellen. Als kompatible Erweiterung von MPEG-1 unterstützt MPEG-2 Interlaced-Videoformate und viele erweiterte Funktionen, einschließlich der Unterstützung einer mehrstufigen anpassbaren Videocodierung, die für Anlässe mit mehreren Qualitäten wie mehreren Raten und mehreren Auflösungen geeignet ist. Es eignet sich für Echtzeitbilder mit großen Bewegungsänderungen und hohen Anforderungen an die Bildqualität. Das Videosignal mit einer Auflösung von 30 Bildern pro Sekunde und 720*572 wird komprimiert und die Datenrate kann 3-10 Mbit/s erreichen. Aufgrund der großen Datenmenge ist es nicht für eine kontinuierliche Langzeitaufzeichnung geeignet.
③, MPEG-4 ist ein Video- und Audiokodierungsstandard mit niedriger Rate und hoher Komprimierung für mobile Kommunikationsgeräte, um Video- und Audiosignale in Echtzeit über das Internet zu übertragen. Der MPEG-4-Standard ist ein objektorientiertes Komprimierungsverfahren. Es unterteilt das Bild nicht einfach in Blöcke wie MPEG-1 und MPEG-2, sondern trennt die Objekte (Objekte, Zeichen, Hintergrund) entsprechend dem Inhalt des Bildes. , Führen Sie die Intra-Frame- und Inter-Frame-Codierung getrennt durch und ermöglichen Sie eine flexible Zuweisung von Coderaten zwischen verschiedenen Objekten, weisen Sie wichtigen Objekten mehr Bytes und sekundären Objekten weniger Bytes zu, wodurch die Komprimierungsrate erheblich verbessert wird und gleichzeitig bessere Ergebnisse erzielt werden können niedrigere Bitrate. MPEG-4 unterstützt die meisten Funktionen von MPEG-1 und MPEG-2 und bietet verschiedene Videostandard-Quellformate, Bitraten und Bildraten für rechteckige Grafikbilder. Effektive Codierung.
Kurz gesagt hat MPEG-4 drei Vorteile:
①, mit guter Kompatibilität;
②, MPEG-4 bietet ein besseres Komprimierungsverhältnis als andere Algorithmen, bis zu 200:1;
③ MPEG-4 bietet zwar eine hohe Komprimierungsrate, der Datenverlust ist jedoch sehr gering. Daher kann die Anwendung von MPEG-4 die Videospeicherkapazität erheblich reduzieren und eine höhere Videoklarheit erzielen, was besonders für die Anforderungen einer langfristigen Echtzeit-Videoaufzeichnung geeignet ist. Gleichzeitig verfügt es über hervorragende Netzwerkübertragungsfähigkeiten bei geringer Bandbreite.
H.264 ist ein neuer digitaler Videokodierungsstandard, der vom gemeinsamen Videoteam (JVT: Joint Video Team) der VCEG (Video Coding Experts Group) der ITU-T und der MPEG (Moving Picture Coding Experts Group) der ISO / IEC entwickelt wurde. Es ist Teil 10 von H.264 von ITU-T und MPEG-4 von ISO / IEC. Die Einholung von Entwürfen begann im Januar 1998. Der erste Entwurf wurde im September 1999 fertiggestellt. Das Testmodell TML-8 wurde im Mai 2001 entwickelt. Der FCD-Vorstand von H.264 wurde auf der 5. Sitzung der JVT im Juni 2002 verabschiedet. Der Standard befindet sich derzeit in der Entwicklung und wird voraussichtlich in der ersten Hälfte des nächsten Jahres offiziell verabschiedet.
H.264 ist wie der vorherige Standard auch ein hybrider Codierungsmodus aus DPCM und Transformationscodierung. Es verfügt jedoch über ein prägnantes Design der „Rückkehr zu den Grundlagen“ ohne viele Optionen und erzielt eine viel bessere Komprimierungsleistung als H.263++; Es stärkt die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Kanäle und übernimmt eine „netzwerkfreundliche“ Struktur und Syntax. Fördert die Verarbeitung von Fehlern und Paketverlusten; eine breite Palette von Anwendungszielen, um den Anforderungen unterschiedlicher Geschwindigkeiten, unterschiedlicher Auflösungen und unterschiedlicher Übertragungs- (Speicher-) Anlässe gerecht zu werden; Das Grundsystem ist offen und für die Nutzung ist kein Urheberrecht erforderlich.
Technisch gesehen gibt es im H.264-Standard viele Highlights, wie z. B. einheitliche VLC-Symbolcodierung, hochpräzise Multimode-Verschiebungsschätzung, ganzzahlige Transformation auf Basis von 4×4-Blöcken, geschichtete Codierungssyntax usw. Diese Maßnahmen machen H. Der Algorithmus 264 verfügt über eine sehr hohe Codierungseffizienz und kann bei gleicher rekonstruierter Bildqualität etwa 50 % der Coderate im Vergleich zu H.263 einsparen. Die Code-Stream-Struktur von H.264 weist eine starke Netzwerkanpassungsfähigkeit auf, erhöht die Fehlerbehebungsfähigkeiten und kann gut an die Anwendung von IP- und drahtlosen Netzwerken angepasst werden.
Tatsächlich ist der größte Teil des aktuellen H.264 H.263++. Durch den verbesserten Algorithmus ist die Komprimierungsrate etwas kleiner geworden (einschließlich einiger einzelner Hersteller, meine Kollegen haben ihren Quellcode gesehen)! Wenn man es mit der Auflösung eines einzelnen Bildschirms vergleicht, hat MPEG4 einen Vorteil; Aus der Definition der Aktionskontinuität hat H.264 einen Vorteil!
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