主頁（http://www.130131.com）：高清視頻效果源高清信息采集技術 【中國集群通信網】高清的視頻效果的保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，無法談及后端的高清效果。無論是槍機、一體機還是網絡攝像機、模擬攝像機，采集的原理都是一致的，只是技術和器件上的區(qū)別。對于高清監(jiān)控系統(tǒng)，前端采集設備一般使用網絡攝像機。我們知道，攝像機的清晰度主要取決于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS兩種，在高清監(jiān)控領域，也都有所應用。 CCD 英文全名 Charge CoupLED Device，感光耦合元件。CCD為數位相機中可記錄光線變化的半導體，它是一種半導體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優(yōu)點。CCD對監(jiān)控場景的適應性更佳，在低照度下效果表現更好。CCD由以前1/4英寸到現在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等，代表了其技術的不斷發(fā)展，再經過圖像處理芯片的配合，能夠達到分辨率720P甚至1080i的輸出。 CMOS英文全名 Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互補性氧化金屬半導體，CMOS和CCD一樣同為在數碼相機中可記錄光線變化的半導體，而隨著CMOS在制造工藝和影像處理技術上的不斷突破，業(yè)內對CMOS的前景預測也越來越樂觀。高清數字影像的普及更是CMOS技術發(fā)展的一個難得機遇。而且，與CCD相比，CMOS的制造原理更加簡單，體積更小，功耗可以大大的降低，種種跡像表明：圖像傳感器的領域正面臨著一個重大轉折，盡管從目前的狀況看，CMOS與CCD圖像傳感器的應用市場仍然有一個分界，但這個界限似乎越來越模糊。有專家預言，隨著300萬像素的CMOS圖像傳感器的上市，圖像傳感器即將進入“CMOS時代”。CMOS在高像素方面有著一定的優(yōu)勢。 另外，鏡頭要能夠保證進光量和角度，同時還要有一個適宜調焦和光圈來配合感光元器件的成像，因為高清的視頻通常依賴于一個調焦的操作。對于焦距和光圈不滿足實際需求來說，高清攝像機也惘然。在一體機中通常配合較高的變倍來更好的體現高清的效果。當然，評價一個高清攝像機，除了清晰度外，還有其他許多影響圖像質量的因素，如超寬動態(tài)、自動白平衡、自動測光補償等等。 高清編碼標準 除了采集外，高清圖像編碼也是重要環(huán)節(jié)，高清視頻編碼最常用的編碼格式是MPEG2-TS、MPEG4、H.264和VC-1這四種算法。 MPEG2由MPEG(Moving Picture Experts Group)運動圖像專家組制定，這是國際標準化組織(ISO)于1988年成立的專責制定有關運動壓縮編碼標準的工作組，制定的標準是國際通用標準。DVD即是MPEG2編碼，隨著技術的改進，它在高清視頻方面也得到了應用。MPEG2最大的缺點就是文件體積過大，不過它也有一個優(yōu)點，那就是相對于另外兩種編碼，它對于系統(tǒng)資源的消耗是最小的。但是隨著硬件技術的發(fā)展，H.264和VC-1的解碼必然會成為DVD那樣，任何主流的配置都能流暢播放。 MPEG4主要用于低帶寬應用和交互式圖形應用(游戲等合成內容)、交互式多媒體( W W W 等內容分發(fā)和訪問技術)應用， MPEG專家組成立了MPEG4工作組，以促進上述三個領域的集成。1999年初，定義標準框架的MPEG4(第一版)成為國際標準(ISO/IEC 14496-1)，提供多種算法和五金|工具的第二版已于1999年底成為國際標準(ISO/IEC 14496-2)。 H.264也許是最有前途的一個了，相對于MPEG2、 MPEG4而言，其壓縮效率是三種編碼中最高的。H.264標準由國際電信聯盟電信標準化部(ITU-T)和國際標準化組織/國際電工委員會(ISO/IEC)共同研究發(fā)布，因此H.264有兩個名稱，一個是沿用 ITU-T組織的H.26x名稱，叫“H.264”，另一個則是A V C ( 高級視頻編碼)。H.264格式的最大特點是在保證畫面質量的情況下，它可以把文件大小控制在MPEG2格式的二分之一甚至三分之一。所以其更高的壓縮比、更好的IP和無線網絡信道的適應性，在數字視頻通信和存儲領域得到越來越廣泛的應用。但是需要注意的是，H.264獲得優(yōu)越性能的代價是計算復雜度增加，因此H.264的硬件要求是最高的。 微軟公司在2003年9月提出了VC-1編碼格式(開發(fā)代號Corona)，目前已經得到了 MovieBeam、Modeo等不少公司的采納，同時也包含在HD DVD和藍光中，包括華納和環(huán)球等影業(yè)公司也有采用這種格式的意向。VC-1基于微軟windows Media Video9 ( WMV9 )格式， 而WMV9格式現在已經成為VC-1標準的實際執(zhí)行部分。VC-1是最后被認可的高清編碼格式，因為有微軟的后臺，所以這種編碼格式不能小窺，相對于MPEG2，VC-1的壓縮比更高;但相對于H.264而言，編碼解碼的計算則要稍小一些。 AVS是基于我國自主創(chuàng)新技術和國際公開技術所構建的標準，主要面向高清晰度和高質量數字電視廣播、網絡電視、數字存儲媒體和其他相關應用，具有性能高(與H.264相當)、復雜度低(算法復雜度比H.264明顯低)、我國掌握主要知識產權、專利授權模式簡單且費用低等特點�；诖�，可以認為AVS標準是能夠支撐國家數字音視頻產業(yè)發(fā)展的重要標準，也是安防監(jiān)控行業(yè)應該采納的重要標準。 JPEG2000 是一種圖像編碼格式, 而并不是視頻編碼格式, 設計之初是用于取代JPEG , 而視頻序列的每一幀畫面也相當于是一幅圖像,與其前輩JPEG相比, JPEG2000放棄了以離散余弦變換DCT為主的區(qū)塊編碼方式, 而改為采用以小波變換為主的多解析編碼方式, 壓縮率比JPEG 高約 30 左右, 同時JPEG2000支持有損和無損壓縮。JPEG2000有幾個重要特性, 支持“漸進傳輸”及“感興趣區(qū)域編碼”。在清晰度方面, 它可以先解碼一副畫面的四分之一尺寸, 然后再二分之一, 最后解碼出整幅畫面;在圖像質量方面, 它可以先傳輸圖像的輪廓, 然后逐步傳輸數據, 不斷提高圖像質量, 讓圖像由朦朧到清晰顯示;“感興趣區(qū)域”是指用戶可以任意指定圖像上感興趣區(qū)域的壓縮質量, 還可以選擇指定的部份先解壓縮, 便于突出重點。但JPEG2000計算量太大，壓縮率不高，目前很難在嵌入式實時系統(tǒng)中實現，對存儲傳輸也提出了較高的要求，目前僅有一些高清專用系統(tǒng)采用了這個算法。 在編碼芯片上，一般有DSP、ASIC等可供選擇。DSP方案，如達芬奇數字媒體處理器TMS320DM6467，是基于DSP的SOC(片上系統(tǒng))，集成了300MHz的ARM內核和600MHz的DSP內核，并采用高清視頻協處理器，在執(zhí)行H.264 HP@L4(1080p 30fps、1080i 60fps、720p 60fps)的同步多格式高清編碼、解碼與轉碼方面，表現出色。還有一款高清入門級的TI芯片DM355，它內置了編解碼算法實現，能夠以720p格式與每秒30幀的速度提供高清MPEG4 SP編解碼能力，是快速開發(fā)入門級高清編碼產品的不錯選擇。ASIC方案，如海思3511的處理器，一款基于ARM9處理器內核以及視頻硬件加速引擎的高性能通信媒體處理器，具有高集成、可編程、支持H.264和MJPEG(Motion JPEG是一種視頻壓縮格式，其中每一幀圖像 都分別使用JPEG 編碼)等多協議的優(yōu)點，可廣泛應用于實時視頻通信、數字圖像監(jiān)控、網絡攝像機等領域。
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