数字视频监控系统的主要挑战在于原始或未压缩的视频数据需要长期大量存储或传输。例如,标准清晰度的NTSC视频的帧频为30帧/s,采用YCrCb为4∶2∶2和分辨率为720×480时,其要求超过165Mbit/s的数据速率。保存90min的视频需要110GB空间,超过标准DVD-R存储容量的25倍。即使是视频流应用中常用的低分辨率视频(如CIF:352×288 4∶2∶0、30帧/s)也需要超过36.5Mbit/s的数据速率,这是ADSL或3G无线等宽带网络速度的许多倍。目前的宽带网只能提供1~10Mbit/s的持续传输能力。显然数字视频监控系统的存储或传输需要采用压缩技术。视频数据压缩的目的是在保持视频质量的同时占用尽可能少的空间。
模拟系统升级为半数字系统的标志正是在此,DVR中的数字处理器将监控前端采集的模拟图像信号进行数字化处理,并利用各种视频编解码标准对数字图像信号进行压缩处理,以便减少图像信号传输时所占用的网络带宽。视频编解码技术的核心是利用人的视觉心理特性(如视觉暂留、大块着色原理等)以及信息论的理论,去除视频图像中的信息冗余部分,达到数据压缩的目的。
国际广播电视视音频编解码四大标准:VC-1、国际标准化组织运动图像专家组的MPEG系列、国际电信联盟(ITU)的H.26x系列和我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准AVS标准。2011年5月1日,我国正式实施的安全防范监控数字视音频编解码技术标准SVAC标准是专门针对安全防范监控应用的视音频编解码标准。MPEG系列主要应用于视频存储、视频广播和视频流媒体、互联网或无线网上的流媒体等领域。H.26x系列主要应用于实时视频通信领域,如可视电话、会议电视等。视频编解码标准的发展历程如图3-12所示。
目前视频编解码研究的热点是MPEG-4和H.264,它们采用基于对象的动态压缩技术,可以获得更高的图像压缩比和带宽利用率,在400Kbit/s左右的码率下即可实现有效的音、视频传输,随着码率的提高可以相应地提高音频、视频质量,在2Mbit/s左右时即可达到类似DVD的效果。MPEG-4、H.264、VC-1被普遍认为是未来视频编解码的发展趋势。(www.xing528.com)
图3-12 视频编解码标准的发展历程
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