H.264是國際標準化組織(ISO)和國際電信聯(lián)盟(ITU)共同提出的繼MPEG4之后的新一代數(shù)字視頻壓縮格式,它既保留了以往壓縮技術的優(yōu)點和精華,又具有其他壓縮技術無法比擬的許多優(yōu)點:
1、低碼流(Low Bit Rate):和MPEG2和MPEG4 ASP等壓縮技術相比,在同等圖像質量下,采用H.264技術壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/8, MPEG4的1/3。顯然,H.264壓縮技術的采用將大大節(jié)省用戶的下載時間和數(shù)據(jù)流量收費。
2、高質量的圖象:H.264能提供連續(xù)、流暢的高質量圖象(DVD質量)。
3、容錯能力強:H.264提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡環(huán)境下容易發(fā)生的丟包等錯誤的必要工具。
4、網(wǎng)絡適應性強:H.264提供了網(wǎng)絡抽取層(Network Abstraction Layer), 使得采用H.264壓縮的視頻圖像能容易地在不同網(wǎng)絡上傳輸(例如互聯(lián)網(wǎng),CDMA,GPRS,WCDMA,CDMA2000等)。
而針對網(wǎng)絡攝像機視頻需要網(wǎng)絡傳輸?shù)奶匦?,H.264算法在概念上可以分為兩層:視頻編碼層(VCL:Video Coding Layer)負責高效的視頻內容表示,網(wǎng)絡提取層(NAL:Network Abstraction Layer)負責以網(wǎng)絡所要求的恰當?shù)姆绞綄?shù)據(jù)進行打包和傳送。在VCL和NAL之間定義了一個基于分組方式的接口,打包和相應的信令屬于NAL的一部分。這樣,高編碼效率和網(wǎng)絡友好性的任務分別由VCL和NAL來完成。
VCL層包括基于塊的運動補償混合編碼和一些新特性。與前面的視頻編碼標準一樣,H.264沒有把前處理和后處理等功能包括在草案中,這樣可以增加標準的靈活性。
NAL負責使用下層網(wǎng)絡的分段格式來封裝數(shù)據(jù),包括組幀、邏輯信道的信令、定時信息的利用或序列結束信號等。例如,NAL支持視頻在電路交換信道上的傳輸格式,支持視頻在Internet上利用RTP/UDP/IP傳輸?shù)母袷?。NAL包括自己的頭部信息、段結構信息和實際載荷信息,即上層的 VCL數(shù)據(jù)。(如果采用數(shù)據(jù)分割技術,數(shù)據(jù)可能由幾個部分組成)。
H.264 規(guī)范中包含了用于差錯消除的工具,便于壓縮視頻在誤碼、丟包多發(fā)環(huán)境中傳輸,如移動信道或IP信道中傳輸?shù)慕研浴?/p>
為了抵御傳輸差錯,H.264視頻流中的時間同步可以通過采用幀內圖像刷新來完成,空間同步由條結構編碼(slice structured coding)來支持。同時為了便于誤碼以后的再一次同步,在一幅圖像的視頻數(shù)據(jù)中還提供了一定的重同步點。另外,幀內宏塊刷新和多參考宏塊允許編碼器在決定宏塊模式的時候不僅可以考慮編碼效率,還可以考慮傳輸信道的特性。
除了利用量化步長的改變來適應信道碼率外,在H.264中,還常利用數(shù)據(jù)分割的方法來應對信道碼率的變化。從總體上說,數(shù)據(jù)分割的概念就是在編碼器中生成具有不同優(yōu)先級的視頻數(shù)據(jù)以支持網(wǎng)絡中的服務質量 QoS。例如采用基于語法的數(shù)據(jù)分割(syntax-based data partitioning)方法,將每幀數(shù)據(jù)按其重要性分為幾部分,這樣允許在緩沖區(qū)溢出時丟棄不太重要的信息。還可以采用類似的時間數(shù)據(jù)分割方法,通過在P幀和B幀中使用多個參考幀來完成。
在無線通信的應用中,可以通過改變每一幀的量化精度或空間/時間分辨率來支持無線信道的大比特率變化??墒?,在多播的情況下,要求編碼器對變化的各種比特率進行響應是不可能的。因此,不同于MPEG-4中采用的精細分級編碼FGS(Fine Granular Scalability)的方法(效率比較低),H.264采用流切換的SP幀來代替分級編碼。
結語
隨著網(wǎng)絡攝像機視頻壓縮技術的日益完善并深入人心,網(wǎng)絡建設基本完成,平安城市如火如荼開展,更加說明網(wǎng)絡攝像機的潛在市場。2008年北京奧運會網(wǎng)絡監(jiān)控項目的成功實施; 2010年上海世博會的成功實施;2011年深圳大運會中的大展手腳,中國這個世界人口最多的國家將營造一個史無前例的監(jiān)控市場,而網(wǎng)絡攝像機作為第三代網(wǎng)絡監(jiān)控技術的新寵將走在風口浪尖,尤其高清H.264網(wǎng)絡攝像機的市場需求,將會獲得長足的發(fā)展。