网络摄像机技术术语(2)

    七、图像分辨率 

    图像分辨率的概念简单说就是指屏幕水平和方向垂直方向所显示的点数。比如1024×768，其中“1024”表示屏幕上水平方向显示的点数，“768”表示垂直方向显示的点数。分辨率越高，图像也就越清晰，且能增加屏幕上的信息容量。分辨率越高说明网络摄像机对图像的显示越清晰。 

    八、图像压缩方式-JPEG、MJPEG、MPEG1、MPEG2、MPEG-4 

    JPEG压缩技术可以说是所有图像压缩技术的基础。它适合静态图像的压缩，直接处理整个画面，压缩倍数为20-80倍，分辨率没有选择的余地。所以要等到整个压缩档案传输完成才开始进行解压缩成影像画面，而这样的方式造成传输一个高解析画面时须耗时数十秒甚至数分钟。 而MJPEG(Motion JPEG)是在JPEG基础发展起来的动态图像压缩技术，它只单独的对某一帧进行压缩，而基本不考虑视频流中不同帧之间的变化。使得可获取清晰度很高的视频图像，而且可灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。其压缩后的画面还可任意剪接。但它的缺陷也非常明显，其一：丢帧现象严重、实时性差，在保证每路都必须是高清晰的前提下，很难完成实时压缩。其二：压缩效率低，存储占用空间较大。 后来又出现了多层式JPEG（ML-JPEG）压缩技术，它采取渐层式技术，先传输低解析的图档，然后再补送更细节的压缩资料，使画面品质改善。这种方式所需的时间虽然与原先的方式一样。但由于可以先看到画面，所以使用者会觉得这种方式较好。

    MPEG-1 MPEG-1制定于1992年，为工业级标准而设计，它可针对SIF标准分辨率(对于NTSC制为352X240；对于PAL制为352X288)的图像进行压缩，传输速率为1.5Mbits/sec，每秒播放30帧，具有CD(指激光唱盘)音质，质量级别基本与VHS相当。MPEG的编码速率最高可达4- 5Mbits/sec，但随着速率的提高，其解码后的图象质量有所降低。 MPEG-1也被用于数字电话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路(ADSL)，视频点播(VOD)，以及教育网络等。同时，MPEG-1也可被用做记录媒体或是在INTERNET上传输音频。 MPEG1曾经是VCD的主要压缩标准，是目前实时视频压缩的主流，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD、CD-I。与M-JPEG技术相比较，在实时压缩、每帧数据量、处理速度上均有显著的提高。MPEG1可以满足多达16路以上25帧/秒的压缩速度，在500kbit/s的压缩码流和352像素×288行的清晰度下，每帧大小仅为2k。若从VCD到超级VCD到DVD的不同格式来看，MPEG1的352 ×288格式，MPEG2可有576×352、704 ×576等，用于CDROM上存储同步和彩色运动标视频信号，旨在达到VCR（模拟式磁带录放机Video Cassette Recorder；VCR）质量，其视频压缩率为26：1。MPEG1可使图像在空间轴上最多压缩1/38，在时间轴上对相对变化较小的数据最多压缩1/5。MPEG1压缩后的数据传输率为1.5Mbps，压缩后的源输入格式SIF（Source Input Format），分辨率为352像素×288行（PAL制），亮度信号的分辨率为360×240，色度信号的分辨率为180×120，每秒30帧。MPEG1对色差分量采用4：1：1的二次采样率。MPEG1、MPEG2是传送一张张不同动作的局部画面。在实现方式上，MPEG1可以借助于现有的解码芯片来完成，而不像M-JPEG那样过多依赖于主机的CPU。与软件压缩相比，硬件压缩可以节省计算机资源，降低系统成本。 但也存在着诸多不足。一是压缩比还不够大，在多路监控情况下，录像所要求的磁盘空间过大。尤其当DVR主机超过8路时，为了保存一个月的存储量，通常需要10个80G硬盘，或更多，硬盘投资大，而由此引起的硬盘故障和维护更是叫人头疼。二是图像清晰度还不够高。由于MPEG1最大清晰度仅为352 X 288，考虑到容量、模拟数字量化损失等其它因素，回放清晰度不高，这也是市场反应的主要问题。三是对传输图像的带宽有一定的要求，不适合网络传输，尤其是在常用的低带宽网络上无法实现远程多路视频传送。四是MPEG1的录像帧数固定为每秒25帧，不能丢帧录像，使用灵活性较差。从目前广泛采用的压缩芯片来看，也缺乏有效的调控手段，例如关键帧设定、取样区域设定等等，造成在保安监控领域应用不适合，造价也高。 总体看来M-JPEG与MPEG1由于技术成熟，是目前DVR市场的主流技术，但两者的致命弱点就是硬盘耗费量大，且不能同时满足保安与实时录像场合的需要。

    MPEG-2 MPEG-2制定于1994年，设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率。MPEG-2所能提供的传输率在3-10Mbits/sec间,其在NTSC制式下的分辨率可达720X486，MPEG-2也可提供并能够提供广播级的视像和CD级的音质。MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道，和多达7个伴音声道(DVD可有8种语言配音的原因)。由于MPEG-2在设计时的巧妙处理，使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据，如VCD。 同时，由于MPEG-2的出色性能表现，已能适用于HDTV，使得原打算为HDTV设计的MPEG-3，还没出世就被抛弃了。(MPEG-3要求传输速率在20Mbits/sev-40Mbits/sec间，但这将使画面有轻度扭曲)。而现在网络上大行其道的数字音乐格式 MP3并不是MPEG3，而是MPEG1的第三层 (MPEG1 Layer3) 。除了作为DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于为广播，有线电视网，电缆网络以及卫星直播 (Direct Broadcast Satellite) 提供广播级的数字视频。 MPEG-2的另一特点是，其可提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。 对于最终用户来说，由于现存电视机分辨率限制，MPEG-2所带来的高清晰度画面质量(如DVD画面)在电视上效果并不明显，到是其音频特性(如加重低音，多伴音声道等)更引人注目。 MPEG2是DVD的压缩标准，对每秒30帧的720×576分辨率的视频信号进行压缩，适用于计算机显示质量的图像，压缩后的数据率为6Mbps，它将视频节目中的视频、音频、数据内容等组成部分复合成单一的比特流，以便在网上传送或者在存储设备中存放的压缩。在DVR产品中只有少量采用MPEG2压缩标准。 与前两者不同.

    MPEG4于1998 年11 月公布，原预计1999 年1月投入使用的国际标准MPEG4不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG专家组的专家们正在为MPEG-4的制定努力工作。MPEG-4标准主要应用于视像电话(Video Phone)，视像电子邮件(Video Email)和电子新闻(Electronic News)等，其传输速率要求较低，在4800-64000bits/sec之间，分辨率为176X144。MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图象质量。 与MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。MPEG-4是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性)的动态图象标准；它的另一个特点是其综合性；从根源上说，MPEG-4试图将自然物体与人造物体相溶合(视觉效果意义上的)。MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。MPEG4 试图达到两个目标： 一、 低比特率下的多媒体通信； 二、 是多工业的多媒体通信的综合。 据此目标，MPEG4 引入AV 对象（Audio/Visaul Objects）， 使得更多的交互操作成为可能。 MPEG-4是为在国际互联网络上或移动通信设备（例如移动电话）上实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准，MPEG4采用Object Based方式解压缩，压缩比指标远远优于以上几种，压缩倍数为450倍(静态图像可达800倍)，分辨率输入可从320 ×240到1280 ×1024，这是同质量的MPEG1和MJEPG的十倍多。 MPEG4使用「图层」(layer)方式，能够智能化选择影像的不同之处，是可根据图像内容，将其中的对象（人物、物体、背景）分离出来分别进行压缩，使图文件容量大幅缩减，而加速音/视频的传输，这不仅仅大大提高了压缩比，也使图像探测的功能和准确性更充分的体现出来。 在网络传输中可以设定MPEG4的码流速率，清晰度也可在一定的范围内作相应的变化，这样便于用户根据自己对录像时间、传输路数和清晰度的不同要求进行不同的设置，大大提高了系统使用时的适应性和灵活性。也可采用动态帧测技术，动态时快录，静态时慢录，从而减少平均数据量，节省存储空间。而且当在传输有误码或丢包现象时，MPEG4受到的影响很小，并且能迅速恢复。 MPEG4的应用前景将是非常广阔的。 它的出现将对以下各方面产生较大的推动作用：数字电视、动态图象、万维网（WWW）、实时多媒体监控、低比特率下的移动多媒体通信、于内容存储和检索多媒系统、Internet/Intranet上的视频流与可视游戏、基于面部表情模拟的虚拟会议、DVD上的交互多媒体应用、基于计算机网络的可视化合作实验室场景应用、演播电视等。 当然，除了MPEG 4外，还有更先进的下一个版本MPEG 7 , 准确来说， MPEG-7并不是一种压缩编码方法，而是一个多媒体内容描述接口。继MPEG4之后，要解决的矛盾就是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索。MPEG 7就是针对这个矛盾的解决方案。MPEG7力求能够快速且有效地搜索出用户所需的不同类型的多媒体材料。