网络摄像机编码标准和传输协议简析.docVIP

网络摄像机编码标准及传输协议简析 视频监控系统从第一代模拟系统（VCR）到第二代部分数字化系统（DVR/NVR）,再到第三代完全数字化系统（网络摄像机，网络视频服务器），三个阶段的发展演变预示着全数字化视频监控系统不久将成为安防市场的主角。 近年来，随着网络环境、嵌入式软硬件技术、计算机存储技术和处理技术的成熟，各种先进的视频图像处理技术不断出现，并伴随硬件成本逐年的持续下降，视频监控的广泛应用，及其数字化、网络化、智能化的发展出现突飞猛进的趋势。 数字化视频监控系统的开放性、集成性和灵活性为视频监控系统的整体性能提升创造了必要条件，同时也为安防产业的增值服务提供了更加广阔的发展空间。 在数字化视频监控系统里，网络摄像机充当着“内核”的角色。高度集成化的网络摄像机具备音视频的采集，编码、通过网络传输数据，管理PTZ和输入输出设备的功能，因此网络摄像机的功能将直接关系到网络视频监控系统方案的成功实施。 从网络摄像机工作机制来讲，基本分为三大功能模块：音视频编码、PTZ和I/O设备管理、网络数据传输。 网络摄像机音视频编码模块是指将采集到的图像和声音进行模数转换，然后对其进行编码，也就是对数字图像和声音进行压缩，以此减小原始图像和 声音的比特流，在保证某种音视频质量的前提下，尽量适应普通网络传输带宽。所以音视频编码采用了很多音频和图像编码技术去解决音视频质量和网络带宽之间的 平衡问题。 编码标准概述 编码标准 网络摄像机常用的视频编码标准有Motion-JPEG、H.263、MPEG-2、MPEG-4、H.264和AVS（中国标准）。 Motion-JPEG是以提供序列JPEG图像的方式来提供视频。网络摄像机就象是数字静态图片照相机，捕捉单幅图像并将其压缩为 JPEG格式。网络摄像机每秒捕捉和压缩30张图像，并以连续图像流的方式通过网络发送到客户端。当帧率达到或超过16fps时，用户就可以浏览到感觉比 较实时的画面。 H.263压缩技术主要面对固定比特率的视频传输应用。但当画面中的物体移动时，仍使用固定比特率，图像的质量就会有所降低。由于H.263最初是为视频会议应用而开发的，因此对于要求更多图像细节的监视系统来讲并不适合。 MPEG-2从MPEG-1压缩技术扩展而来，帧率被锁定在25fps(PAL)/30fps(NTSC),主要针对高质量数字视频 (DVD)，数字高清电视(digital high-definition TV，HDTV)，交互式存储媒体(interactive storage media，ISM)，数字广播视频(digital broadcast video，DBV)，和有线电视(cable TV，CATV)。网络传输MPEG-2编码的视频流需要较高的带宽，在安防监控行业，很少有网络摄像机采用MPEG-2编码方案。 MPEG-4从MPEG-2发展而来，MPEG-4编码方案内建很多工具，可用来降低比特率，以满足特定应用或场景对图像质量的需求。 而且MPEG-4帧率没有被锁定25fps(PAL)/30(NTSC)fps。采用MPEG-4编码方案的网络摄像机，往往在低带宽的网络环境下，通过 降低帧率来完成视频传输。MPEG-4引入很多工具来降低比特率，但针对网络视频实时性没有内建优化工具，编解码时间消耗增加，视频流传输往往表现出延 迟，抖动现象。 H.264编码方案，也称为MPEG-4(Part10)或高级视频编码(AVC)，是H.263开发小组和MPEG-4开发小组合并 后推出了新的下一代视频压缩标准。该标准只增加了有限的编码复杂度，用于实现极高的数据压缩，该标准在比原先压缩标准的比特率小很多的条件下仍可提供高质 量的视频。国内市场新推出的网络摄像机，很多都采用了H.264编码方案，由于编解码计算复杂度高，能提供实时视频流的网络摄像机很少。很多的网络摄像机 生产厂商都看好H.264编码方案，随着各种优化技术的成熟，H.264编码方案将来可能会成为市场的主流。 AVS编码方案是中国具备自主知识产权的第二代信源编码标准，编码效率比MPEG-2高2-3倍，与H.264相当，而且技术方案简 洁。AVS通过一站式许可政策，解决MPEG-4/H.264专利许可问题。2006年2月22日，国家标准化管理委员会颁布通知AVS视频部分正式成为 国家标准。一些IT厂商对该编码方案已经开始测试。虽然AVS标准已经包含视频会议与视频监控优化工具，但目前市场上还没有出现采用AVS编码的网络摄像 机。由于其目的是绕开国外高额的专利授权费用，很受到国内音视频设备上游生产厂商的关注。 以上编码方案各有优缺点，Motion-JPEG编解码简单，可以提供高分辨率图像，也常在客户端实现智能化图像处理，但采用 Motion-J