高质量的视频数据传输视频编码技术



2012-05-30 15:09　作者：九视电子　出处：www.360tsw.com

　　高清视频信号的实时采集传输离不开高清视频采集卡和视频编码技术。电脑通过视频采集卡将视频源信号采集传输到计算机后，都需要对其进行编码处理，这样保存的多媒体文件才能在网络上传输，占用体积小等。

　　在数字传输通道中传输视频信息或者采用数字信号对视频信息进行存储，原始视频信息量非常庞大，在保证图像质量和传输带宽(或者存储空间)的平衡中，采用数字信号处理技术尽可能降低视频编码比特率。经过多年技术研究，在视讯业务中产生了数量众多的视频编解码技术，不同的视频编解码适用于不同的视讯业务，可根据视讯业务对图像质量、实时性等需求采用不同的编解码技术。

　　MPEG-4视频编码技术可以在较小的带宽下传输高质量的视频数据，节省大量存储空间，但编码复杂度也较高，目前丰要有3种实现方案：在通用PC上编程实现;通过ASIC硬件实现以及使用通用DSP芯片实现。与前两者相比，通用DSP芯片实现方案具有以下优势：运算性能强;可升级性好，与PC类似，通用DSP芯片的功能仍是通过编程来实现的，能快速、方便地进行软件升级及添加新的功能，以适应技术发展和市场变化;成本低、功耗低、适应场合广泛。

　　MPEG-4编码器主要由形状编码、纹理编码和运动编码三部分组成。帧格式分为I-VoP，P-VOP和B-VOP。这里只讨论I-VOP和P-VOP。I-VOP采用纹理编码来消除一帧图像数据间的空间冗余度;P-VOP是参考前一帧图像，并采用两种参数来编码。一种是当前要编码的图像与参考图像之间的差值;另一种是运动矢量。

　　在MPEG出现之前，关于图像压缩已经有两个标准，即用于静态图像数据压缩的JPEG和用于电视电话、会议电视图像压缩的H.261，但是他们都与计算机数据标准无关。这就要求制定一个图像、伴音、存储和传输四个方面的计算机系统和广播电视都统一的标准，从而有利于各种媒体广泛交流，因此MPEG就应运而生了。

　　MPEG-1标准有3个组成部分：MPEG视频、MPEG音频、MPEG系统。所以MPEG涉及的问题是视频压缩、音频压缩及多种压缩数据流的复合和同步问题。MPEG-1标准是适用于传输1.5Mbps数据传输率的数字存储媒体动力图像及其伴音的编码标准，可以处理各种类型的活动图像，其基本算法对于压缩水平方向360个象素、竖直方向288个象素的空间分辨力，每秒24至30幅画面的运动图像有很好的效果。

　　H.264作为新一代压缩标准，与MPEG-2相比，其算法更趋完备，能够达到更高的压缩效率，能更有效的实现高清编码;AVS是具有自主知识产权的、我国制定的数字音视频信源标准,可以达到与H.264相当的高压缩比。因此运营商以现有的设施为基础，采用H.264，AVS等高效编码方式，可传送更多高质量的内容，大大降低高清节目在有线、卫星和电信网络中传送的成本。

　　为了提高视频信号的信噪比、抗干扰能力，便于存储、处理和交换，需要对模拟视频信号进行数字化处理。视频信号的数字化需要进行采样、量化和编码过程。　随着视频处理设备新概念的不断发展，平衡新功能和能耗效率成为一个首要问题。在其它条件都同等的情况下，一块复杂具有更多器件的卡会比器件较少的卡耗散更多的热量。继续追求低成本、低功耗和小封装的FPGA，使FPGA能够广泛用于大批量的产品和应用，包括移动通信和消费电子产品。在这些市场中，FPGA可以取代多数ASIC和ASSP的设计解决方案。由于降低了成本和功耗，FPGA器件成为针对移动和消费电子产品的现实设计的替代品。

　　虽然传统的基于ISA，PCI等总线的图像采集卡已经应用非常广泛，但速度慢、处理功能简单。此类图像采集卡采用更多的ASIC(Applica tion-specific integrated circuits)和可编程器件以减少电子器件的数量，而达到更高的功能。目前视频处理、通信基础设施等嵌入式系统的需求主要集中在提高性能、降低功耗、减小面积、降低成本方面，FPGA提供具有安全、可靠、低功耗特性、并且采用集成技术如嵌入式微控制器、嵌入式快闪存储器以及嵌入式模拟资源的解决方案。。九视电子专业音视频流媒体采集卡，耗用CPU时间的缩放和去隔行等图像处理在FPGA内完成，极大的减少了CPU的负担，同时高效率 DMA传输方式进一步解放了CPU的能力，从而让CPU专注与用户指定的工作。九视电子专业音视频采集卡支持标准的Directshow进行开发，可广泛应用于网络视频直播、视频会议、录播产品、医疗图像处理、雷达信号数据采集、多屏显示等各个领域。