IPB幀編解碼順序

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音視頻編碼卡的視頻編碼算法從JPEG 發(fā)展到MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.264。JPEG是一種著名的圖像壓縮方法，最初由Joint Photographic Experts Group在1986年提出并于1992年正式成為ISO標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC 10918),主要應(yīng)用于靜態(tài)圖像壓縮，如果把它用在運(yùn)動(dòng)圖像壓縮的時(shí)候，就是我們通常所說(shuō)的Motion-JPEG，由于JPEG相當(dāng)于MPEG的幀內(nèi)壓縮，因而沒(méi)有去除時(shí)域上的冗余，所以在保證一定圖像質(zhì)量的時(shí)候，壓縮比不高，通常只有10-30倍，但是它有一個(gè)固定的優(yōu)點(diǎn)，就是延遲在40ms，實(shí)時(shí)性很好，所以在某些特殊應(yīng)用的場(chǎng)合仍然可以看到它的蹤影。MPEG運(yùn)動(dòng)圖像編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是由Motion Picture Experts Group在1988年提出，并于1992年11月通過(guò)，1993年8月作為ISO/IEC 11172標(biāo)準(zhǔn)公布，這就是通常所說(shuō)的MPEG-1。MPEG-1為了追求更高的壓縮效率，更注重去除圖像系列的時(shí)間冗余度。因此引入了I幀(幀內(nèi)編碼)、P幀(前向預(yù)測(cè)編碼)、B幀(雙向預(yù)測(cè)編碼)。P幀由前一個(gè)I幀或P幀圖像來(lái)預(yù)測(cè)，而B(niǎo)幀由前后的兩個(gè)P幀或一個(gè)I幀和一個(gè)P幀來(lái)預(yù)測(cè)，因而編解碼和幀的顯示順序有所不同，如圖1所示
I B B P B B P…B B I    I P B B P B B … I B B
1 2 3 4 5 6 7 …        1 4 2 3 7 5 6 …
  (a) 顯示順序          (b) 編解碼順序
                  圖 1
        在此有兩個(gè)問(wèn)題需要說(shuō)明：首先是插多少B 幀最合適？理論上說(shuō)I、P之間插入的B幀越多，壓縮比越高，但是編解碼器所需的幀存儲(chǔ)器也越大，因此實(shí)際應(yīng)用中一般最多兩個(gè)。其次，B幀的引入會(huì)增加編解碼端的延遲，如果追求網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視的時(shí)延，最好是不使用B幀。
        MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)成功應(yīng)用范例是小型激光視盤(pán)(VCD)。由于它的壓縮比相對(duì)于M- JPEG大為提高，因而在數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。但是并不是最適合數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在碼率固定，代價(jià)是引起圖像質(zhì)量的抖動(dòng)，而數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)最需要的不是恒定碼率，而是恒定質(zhì)量。同時(shí)MPEG-1本身的技術(shù)限制，其壓縮比也沒(méi)有達(dá)到用戶滿意的程度。而2000年提出的MPEG-4不僅是一個(gè)非常開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，而且增加了許多新的工具，以達(dá)到降低某些應(yīng)用或圖像場(chǎng)景中要求的圖像質(zhì)量所需的比特率。值得注意的是雖然大部分用來(lái)降低比特率的工具是為非實(shí)時(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的，無(wú)法使用到數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中，但是相對(duì)MPEG-1，由于使用半像素和1/4像素圖像匹配、幀內(nèi)預(yù)測(cè)、高級(jí)運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)等新的技術(shù)，因而采用MPEG-4的壓縮標(biāo)準(zhǔn)之后，在PAL CIF 25fps情況下，大部分情況下碼率在300k-500k的MPEG-4壓縮圖像質(zhì)量超過(guò)1.25Mbit的MPEG-1圖像，因而在數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中得到最廣泛和成功的應(yīng)用。


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