高清視頻采集編碼格式MPEG系列視頻編碼技術(shù)

　　圖像采集卡高清視頻捕獲卡是目前在高清網(wǎng)絡(luò)傳輸、高清視頻會議、高清遠(yuǎn)程教學(xué)、高清醫(yī)療錄像等行業(yè)領(lǐng)域中，　視頻采集卡的主要功能是將視頻源的視頻信號采集、傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中成為可以壓縮和編碼的格式文件，由于視頻質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)帶寬占用時相互矛盾的，所以通常都需要對采集的視頻信號壓縮，其中編碼技術(shù)就是以zui小的損失壓縮成zui小的格式，其中視頻采集圖像編碼是非常重要的一個步驟，直接關(guān)系到zui重視頻效果以及文件大小，目前視頻行業(yè)的編碼技術(shù)主要有H.264系列和MPEG系列，即現(xiàn)在高清視頻采集卡常用的編碼格式有MPEG2-TS、MPEG4、H.264和VC-1這四種算法。

　　視頻編碼定義

　　所謂視頻編碼方式就是指通過特定的壓縮技術(shù)，將某個視頻格式的文件轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式。

　　視頻采集卡它的主要功能是將視頻源信號傳輸采集到計算機(jī)中，再利用第三方軟件進(jìn)行編碼處理。如同三維系列高清視頻采集卡中，其都能兼容各種Directshow標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的視頻應(yīng)用軟件，包括微軟Amcap、Media Encoder等，這樣就能使用用戶需求的軟件進(jìn)行操作處理。T200AE高清VGA采集卡，其隨卡配有專業(yè)的視頻錄播軟件，錄制格式包括RMS文件-（H.264,AAC）、RMS文件-（MPEG-4,MP3）、HTML課件（MPEG-4,MP3）等，這樣滿足了各種行業(yè)用戶的需求。

　　視頻編碼技術(shù)

　　目前主要有MJPEG、MPEG1/2、MPEG4（SP/ASP）、H.264/AVC等幾種視頻編碼技術(shù)。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。同三維視頻的高清視頻采集卡、高清VGA采集卡、高清DVI采集卡、高清HDMI采集卡，在media encoder下表現(xiàn)尤為出現(xiàn)，可達(dá)到1920*1080的1080P全高清效果，同時在VGA采集下還能采集任意自定義分辨率。對于zui終用戶來言他zui為關(guān)心的主要有：清晰度、存儲量（帶寬）、穩(wěn)定性還有價格。采用不同的壓縮技術(shù)，將很大程度影響以上幾大要素。

　　視頻編碼原理

　　視頻圖像數(shù)據(jù)有*的相關(guān)性，也就是說有大量的冗余信息。其中冗余信息可分為空域冗余信息和時域冗余信息。壓縮技術(shù)就是將數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉（去除數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性），壓縮技術(shù)包含幀內(nèi)圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和熵編碼壓縮技術(shù)。

　　高清視頻采集卡結(jié)合軟件其功能也越來越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也越來越廣，如采集電腦屏幕信號，可以通過同三維T200AE高清VGA采集卡來實現(xiàn)，其能逐行采集1080P的VGA信號，通過軟件可以對信號進(jìn)行壓縮編碼處理，直接保存為各種視頻文件格式，zui終在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)?。隨著近年來軟件編碼壓縮技術(shù)的不斷進(jìn)步，高清視頻編碼格式也越來越多，如MPEG2-TS、WMV-HD、H.264和VC-1都已經(jīng)在各種流媒體視頻中應(yīng)用。

　　目前視頻行業(yè)的編碼技術(shù)主要有MPEG系列和H.264系列：

　　MPEG是活動圖像專家組（Moving Picture Exports Group）的縮寫，于1988年成立，是為數(shù)字視/音頻制定壓縮標(biāo)準(zhǔn)的專家組，目前已擁有300多名成員，包括IBM、SUN、BBC、NEC、IN、AT&T等世界公司。MPEG組織zui初得到的*是制定用于“活動圖像”編碼的各種標(biāo)準(zhǔn)，隨后擴(kuò)充為“及其伴隨的音頻”及其組合編碼。后來針對不同的應(yīng)用需求，解除了“用于數(shù)字存儲媒體”的限制，成為現(xiàn)在制定“活動圖像和音頻編碼”標(biāo)準(zhǔn)的組織。MPEG組織制定的各個標(biāo)準(zhǔn)都有不同的目標(biāo)和應(yīng)用，目前已提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21標(biāo)準(zhǔn)。

　　MPEG-1/2

　　MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)用于數(shù)字存儲體上活動圖像及其伴音的編碼，其數(shù)碼率為1.5Mb/s。 MPEG-1的視頻原理框圖和H.261的相似。

　　MPEG-1視頻壓縮技術(shù)的特點(diǎn)：1. 隨機(jī)存取;2. 快速正向/逆向搜索;3 .逆向重播;4. 視聽同步;5. 容錯性;6. 編/解碼延遲。MPEG-1視頻壓縮策略：為了提高壓縮比，幀內(nèi)/幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)必須同時使用。幀內(nèi)壓縮算法與JPEG壓縮算法大致相同，采用基于DCT的變換編碼技術(shù)，用以減少空域冗余信息。幀間壓縮算法，采用預(yù)測法和插補(bǔ)法。預(yù)測誤差可在通過DCT變換編碼處理，進(jìn)一步壓縮。幀間編碼技術(shù)可減少時間軸方向的冗余信息。

　　MPEG-2被稱為“21世紀(jì)的電視標(biāo)準(zhǔn)”，它在MPEG-1的基礎(chǔ)上作了許多重要的擴(kuò)展和改進(jìn)，但基本算法和MPEG-1相同。ITU-T的H.264標(biāo)準(zhǔn)和ISO/IECMPEG-4第10部分（正式名稱是ISO/IEC 14496-10）在編解碼技術(shù)上是相同的，這種編解碼技術(shù)也被稱為AVC,即視頻編碼（Advanced Video Coding）。H.264編碼方式的視頻效果明顯優(yōu)于MPEG-2。

　　MPEG-4

　　MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)并非是MPEG-2的替代品，它著眼于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。MPEG-4的制定初衷主要針對視頻會議、超低比特率壓縮（小于64Kb/s）的需求。在制定過程中，MPEG組織深深感受到人們對媒體信息，特別是對視頻信息的需求由播放型轉(zhuǎn)向基于內(nèi)容的訪問、檢索和操作。

　　MPEG-4與前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同，它為多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼提供了更為廣闊的平臺，它定義的是一種格式、一種框架，而不是具體算法，它希望建立一種更自由的通信與開發(fā)環(huán)境。于是MPEG-4新的目標(biāo)就是定義為：支持多種多媒體的應(yīng)用，特別是多媒體信息基于內(nèi)容的檢索和訪問，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求，現(xiàn)場配置解---碼--器。編碼系統(tǒng)也是開放的，可隨時加入新的有效的算法模塊。應(yīng)用范圍包括實時視聽通信、多媒體通信、遠(yuǎn)地監(jiān)測/監(jiān)視、VOD、家庭購物/娛樂等。

　　對于現(xiàn)在高清行業(yè)的高速普及，流媒體的廣泛應(yīng)用，視頻編碼處理技術(shù)變得尤為重要，直接關(guān)系到視頻行業(yè)的發(fā)展方向。同三維作為專業(yè)高清視頻采集卡生產(chǎn)廠家，推出了多款高清視頻采集卡，并且其都支持標(biāo)準(zhǔn)的Directshow進(jìn)行開發(fā)可以在各種流媒體軟件中直接應(yīng)用。

　　通過以上知識介紹，相信大家現(xiàn)在對視頻編碼技術(shù)和MPEG系列都有了較為清楚的認(rèn)識，選擇上主要根據(jù)自己的需求和軟件方式進(jìn)行選擇，目前同三維推出的多款專業(yè)視頻采集卡，其在兼容性上都具有*的優(yōu)勢，不僅支持各種標(biāo)準(zhǔn)Directshow進(jìn)行開發(fā)的視頻軟件，還可以在微軟Amcap、Media Encoder，Real公司Real Producer等各種常用使用軟件下使用，并帶有的二次開發(fā)包SDK。

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