減“輕”不減清：談數(shù)字圖像的壓縮技術(shù)

　　壓縮技術(shù)大體可分為幀內(nèi)壓縮(Interframe)和幀間壓縮(Intraframe)兩大類?？傮w來說，幀內(nèi)壓縮圖像效果更好而幀間壓縮壓縮的幅度更大。

　　幀內(nèi)壓縮(Interframe)

　　幀內(nèi)壓縮方式是把一幅動(dòng)畫分解成若干個(gè)固定的畫面一幅一幅地傳輸，Wavelet和M-JPEG是此種方式的代表。

　　Wavelet即小波變換圖像壓縮，小波變換作為信號分析方法，具有多尺度、多分辨率分析和時(shí)域局部化等優(yōu)點(diǎn)，能有效應(yīng)用于視頻信號的編碼與解碼。

　　Motion JPEG是一種基于靜態(tài)圖像壓縮技術(shù)JPEG發(fā)展起來的動(dòng)態(tài)圖像壓縮技術(shù)，可以生成序列化的運(yùn)動(dòng)圖像。其主要特點(diǎn)是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化，只單獨(dú)對某一幀進(jìn)行壓縮。M-JPEG壓縮技術(shù)可以獲取清晰度很高的視頻圖像，壓縮的圖像很難修改，因此許多國家可以把它作為法庭上的證據(jù)。

　　幀間壓縮(Intraframe)

　　幀間壓縮可區(qū)分每幅影像的差異并且只傳送影像不同的部分，這種格式的代表是MPEG1、 MPEG2、 MPEG4、H.264和AVS 。特別是MPFG4、H.264因使用圖層(Layer)方式而能夠智能化選擇影像的不同之處，從而使圖像存儲容量大幅度下降，加速圖像的傳輸速率，為DVR廠商樂于采用，但畫質(zhì)不如Wavelet和M-JPEG。

　　與M-JPEG技術(shù)相比較，MPEGl在實(shí)時(shí)壓縮、每幀數(shù)據(jù)量、處理速度上均有顯著的提高。MPEGl也存在著諸多不足，一是壓縮比還不夠大，在多路監(jiān)控情況下，錄像所要求的磁盤空間過大；二是圖像清晰度還不夠高，最大清晰度僅為352×288。三是對傳輸圖像的帶寬有一定的要求，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端傳輸。

　　MPEG-1、MPEG-2都屬于第一代信源壓縮標(biāo)準(zhǔn)， MPEG-1初期主要用于VCD光盤的刻錄播放，MPEG-2初期主要用于DVD光盤的刻錄播放。它們均為將視頻節(jié)目中的視頻、音頻、數(shù)據(jù)內(nèi)容等組成部分復(fù)合成單一的比特流，以使在網(wǎng)上傳送或者在存儲設(shè)備中存放的壓縮格式。國內(nèi)初期的DVR大多數(shù)采用MPEG-2壓縮格式。

　　MPEG-4是基于幀重建算法來壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，通過動(dòng)態(tài)地監(jiān)測圖像各個(gè)區(qū)域的變化，根據(jù)對象的空間和時(shí)間特征來調(diào)整壓縮方法，從而可以獲得比MPEGl更大的壓縮比、更低的壓縮碼流和更佳的圖像質(zhì)量。MPEG4的應(yīng)用目標(biāo)是針對窄帶傳輸、高畫質(zhì)壓縮、交互式操作，以及將自然物體與人造物體相融合的表達(dá)方式，同時(shí)還特別強(qiáng)調(diào)廣泛的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。和MPEGl及MPEG2相比較，MPEG4能更加節(jié)身省存儲空間，在傳輸時(shí)對帶寬的需求更小。

　　H.264( 即MPEG-4 Part10) 是MPEG工作組和ITU -T （國際電信聯(lián)盟的音視頻壓縮工作組） 合作制定的第二代音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264（ITU-T命名），或稱之為MPEG-4 AVC（ISO/IEC命名），是一種由ITU-T與ISO/IEC聯(lián)合進(jìn)行開發(fā)的視頻編解碼方案，為MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第10部分（ISO MPEG-4 Part 10）。H.264最具價(jià)值的部分無疑是更高的數(shù)據(jù)壓縮比。在同等的圖像質(zhì)量條件下，H.264的數(shù)據(jù)壓縮比能比當(dāng)前DVD系統(tǒng)中使用的 MPEG-2高2-3倍，比MPEG4 ASP 高1.5-2倍。H.264是目前安防監(jiān)控生產(chǎn)廠商采用最廣泛的壓縮技術(shù)。

　　AVS是我國具備自主知識產(chǎn)權(quán)的第二代信源編碼標(biāo)準(zhǔn)。AVS標(biāo)準(zhǔn)是《信息技術(shù) 先進(jìn)音視頻編碼》系列標(biāo)準(zhǔn)的簡稱。AVS是一套包含系統(tǒng)、視頻、音頻、媒體版權(quán)管理在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系，為數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)提供更全面的解決方案。TCL、創(chuàng)維、華為、中興通訊、長虹、浪潮等企業(yè)聯(lián)合成立了AVS產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。AVS是基于我國創(chuàng)新技術(shù)和部分公開技術(shù)的自主標(biāo)準(zhǔn)，編碼效率比MPEG-2高2-3倍，與MPEG-4 AVC相當(dāng)，而且技術(shù)方案簡潔，芯片實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低。國內(nèi)展訊、龍晶、博通等公司提供了IPTV 系統(tǒng)的AVS終端芯片。