主頁(yè)（http://www.130131.com）：視頻編碼參數(shù)的功能和相互作用(2)

    在建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，用戶最為關(guān)心的效果之一就是回放效果�；胤判Ч�與很多環(huán)節(jié)有關(guān)，例如攝像機(jī)的采集效果（線數(shù)、信噪比等）、傳輸效果（傳輸線路質(zhì)量、干擾程度）、編碼質(zhì)量（碼率大小、分辨率大小等）、顯示設(shè)備的顯示效果（顯示分辨率、顯示質(zhì)量等）�；胤判Ч�是一個(gè)廣義的概念，它與圖像的清晰度、流暢性、連貫性有關(guān)，有時(shí)甚至與實(shí)時(shí)性有關(guān)。在這里，只討論編碼質(zhì)量對(duì)回放效果的影響。

    從視頻編碼的角度出發(fā)，回放效果好的標(biāo)準(zhǔn)要符合兩個(gè)條件：首先是圖像所包含的信息量要充分，就是說(shuō)要確保用戶盡可能多地獲取現(xiàn)場(chǎng)的信息；其次是盡可能確保畫(huà)面中的細(xì)節(jié)清晰。

    在上文介紹的六個(gè)參數(shù)中，與回放效果直接相關(guān)的參數(shù)有三個(gè)——分辨率、碼率、幀率。分辨率和幀率主要是確保圖像信息量充分，碼率則主要是確保畫(huà)面細(xì)節(jié)清晰。它們之間的關(guān)系可以用一個(gè)代數(shù)式來(lái)表示，假設(shè)：回放效果=P，分辨率=x，碼率=y，幀率=z，那么有下面的關(guān)系式： P= f（x ，y ，z） 

    首先看分辨率。從通常的認(rèn)識(shí)來(lái)說(shuō)，分辨率越高，圖像質(zhì)量越好，分辨率越低，圖像質(zhì)量越差。但如果拋開(kāi)了碼率來(lái)談的話，上述觀點(diǎn)是站不住腳的。實(shí)際上為了獲得好的回放質(zhì)量，除了提高分辨率以外，更重要的還要同時(shí)提高編碼碼率，否則效果可能適得其反。

    其次看碼率。一般而言，碼率越高，圖像質(zhì)量相對(duì)越好，碼率越低，圖像質(zhì)量相對(duì)越差，但這個(gè)說(shuō)法也只在一定范圍內(nèi)成立。所謂的范圍，就是圖1中所標(biāo)示的碼率范圍，因?yàn)閳D像質(zhì)量的提升并不與碼率的提升成線性關(guān)系。

    最后看幀率。事實(shí)上，幀率對(duì)圖像質(zhì)量并不起直接的作用，幀率的高低只是影響圖像的連貫性。在某些場(chǎng)合下，圖像的連貫性也會(huì)被作為回放效果的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)之一（注意回放效果與圖像質(zhì)量的區(qū)別）。 但在某些特殊情況下，通過(guò)調(diào)整幀率，也能在有限的碼率下獲得好的圖像質(zhì)量。例如在ADSL線路上傳輸圖像，上行帶寬只有512Kbps，但要傳輸4路CIF分辨率的圖像。按照常規(guī)，CIF分辨率建議碼率是512Kbps，那么照此計(jì)算就只能傳一路，降低碼率勢(shì)必會(huì)影響圖像質(zhì)量。那么為了確保圖像質(zhì)量，就必須降低幀率，這樣一來(lái)，即便降低碼率也不會(huì)影響圖像質(zhì)量，但在圖像的連貫性上會(huì)有影響。
最后，本文討論一個(gè)經(jīng)常被提起的問(wèn)題——碼流是如何產(chǎn)生的呢？

    這就要從數(shù)字視頻監(jiān)控的最基礎(chǔ)概念說(shuō)起。眾所周知目前的錄像和存儲(chǔ)技術(shù)是基于數(shù)字技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。但視頻圖像是屬于模擬技術(shù)的領(lǐng)域，那么數(shù)字視頻監(jiān)控就是解決從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和傳輸?shù)募夹g(shù)。

    模擬圖像信號(hào)要經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程才能形成數(shù)字信號(hào)，這個(gè)過(guò)程稱之為“A/D轉(zhuǎn)換”，或稱之為“采集”過(guò)程。經(jīng)過(guò)采集，模擬信號(hào)已經(jīng)“變成”數(shù)字信號(hào)了，是不是就可以直接進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸了？答案是否定的，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候的數(shù)字信息容量特別巨大，例如，以CIF分辨率，25幀/秒進(jìn)行采集，1個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)量就達(dá)到25.5GB。也就是說(shuō)，一塊1TB容量的硬盤(pán)只能錄制不到兩天的錄像，這樣的成本是誰(shuí)也承受不起的，因此需要對(duì)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。

    所謂壓縮就是采用特定的算法，將一種數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為另一種形態(tài)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)量要小于轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)量。視頻壓縮就是采用某種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)（例如H.264、MPEG4等）將采集得到的原始圖像數(shù)據(jù)流進(jìn)行壓縮，得到最終所需要的產(chǎn)品——錄像數(shù)據(jù)。

    壓縮算法有個(gè)特點(diǎn)——它是可逆的。如果對(duì)壓縮算法進(jìn)行逆運(yùn)算，可以還原出它壓縮前的狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程在視頻編碼技術(shù)中稱之為“解壓縮”或“解碼”。所看到的錄像回放就是解壓縮的結(jié)果，這個(gè)過(guò)程類似于在電腦中對(duì)某個(gè)文件進(jìn)行壓縮，然后又解壓縮還原。如圖2、圖3所示：

    但與電腦中對(duì)文件進(jìn)行壓縮的過(guò)程不同，視頻解壓縮的過(guò)程并不能100%還原出圖像的原始狀態(tài)，只是盡可能完整地還原出原始圖像。還原越完整，說(shuō)明采集和編碼過(guò)程中丟失的信息越少，看到的圖像質(zhì)量就越好，所需要的數(shù)據(jù)量就越大。解碼還原越不完整，說(shuō)明采集和編碼過(guò)程中所丟棄的信息越多，看到的圖像質(zhì)量就越差，但是所需要的數(shù)據(jù)量就越少。
這個(gè)過(guò)程就體現(xiàn)在錄像碼率的設(shè)置上。當(dāng)設(shè)置的錄像碼率越高，說(shuō)明壓縮編碼的過(guò)程中保留的信息越多；錄像碼率越低，說(shuō)明壓縮編碼的過(guò)程中丟棄的信息越多，這是一個(gè)量化控制的過(guò)程。 (作者：廣東省從化市公安局 郭軍)