MPEG1、MPEG2图像压缩

mpeg1、mpeg2图像压缩
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。

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