M-JPEG、H.261/H.263、MPEG4、H.264這4種壓縮方式有什麼區別
1、JPEG/M-JPEG
JPEG是一種靜止影象的壓縮標準,它是一種標準的幀內壓縮編碼方式。當硬體處理速度足夠快時,JPEG能用於實時動影象的視訊壓縮。在畫面變動較小的情況下能提供相當不錯的影象質量,傳輸速度快,缺點是資料量較大。
M-JPEG源於JPEG壓縮技術,是一種簡單的幀內JPEG壓縮,壓縮影象質量較好,在畫面變動情況下無馬賽克,但是由於這種壓縮本身技術限制,無法做到大比例壓縮,錄影時每小時約1-2GB空間,網路傳輸時需要2M頻寬,所以無論錄影或網路傳送傳輸,都將耗費大量的硬碟容量和頻寬,不適合長時間連續錄影的需求,不大實用於視訊影象的網路傳輸。
2、H.261/H.263
①、H.261標準通常稱為 P*64,H.261對全色彩、實時傳輸動影象可以達到較高的壓縮比,演算法由幀內壓縮加前後幀間壓縮編碼組合而成,以提供視訊壓縮和解壓縮的快速處理。
由於在幀間壓縮演算法中只預測到後1幀,所以在延續時間上比較有優勢,但影象質量難以做到很高的清晰度,無法實現大壓縮比和變速率錄影等。
②、 H.263的基本編碼方法與H.261是相同的,均為混合編碼方法,但H.263為適應極低位元速率的傳輸,在編碼的各個環節上作了改進,如以省碼字來提高編碼影象的質量,此外,H.263還吸取了MPEG的雙向運動預測等措施,進一步提高幀間編碼的預測精度,一般說,在低位元速率時,採用H.263只要一半的速率可獲得和H.261相當的影象質量。
H.264已經基本上取代了H.261/H.263。
3、MPEG
MPEG是壓縮運動影象及其伴音的視音訊編碼標準,它採用了幀間壓縮,僅儲存連續幀之間有差別的地方,從而達到較大的壓縮比。
MPEG現有MPEG1、MPEG2和MPEG4三個版本,以適應於不同頻寬和影象質量的要求。
①、MPEG1的視訊壓縮演算法依賴於兩個基本技術,一是基於16*16(畫素*行)塊的運動補償,二是基於變換域的壓縮技術來減少空域冗餘度,壓縮比相比M-JPEG要高,對運動不激烈的視訊訊號可獲得較好的影象質量,但當運動激烈時,影象會產生馬賽克現象。
MPEG-1以1.5Mbps的資料率傳輸視音訊訊號,MPEG-1在視訊影象質量方面相當於VHS錄影機的影象質量,視訊錄影的清晰度的彩色模式≥240TVL,兩路立體聲伴音的質量接近CD的聲音質量。
MPEG-1是前後幀多幀預測的壓縮演算法,具有很大的壓縮靈活性,能變速率壓縮視訊,可視不同的錄影環境,設定不同的壓縮質量,從每小時80MB至 400MB不等,但資料量和頻寬還是比較大。
②、MPEG-2它是獲得更高解析度(720*572)提供廣播級的視音訊編碼標準。MPEG-2作為MPEG-1的相容擴充套件,它支援隔行掃描的視訊格式和許多高階效能包括支援多層次的可調視訊編碼,適合多種質量如多種速率和多種解析度的場合。它適用於運動變化較大,要求影象質量很高的實時影象。對每秒30幀、720*572解析度的視訊訊號進行壓縮,資料率可達3-10Mbps。由於資料量太大,不適合長時間連續錄影的需求。
③、MPEG-4是為行動通訊裝置在Internet網實時傳輸視音訊訊號而制定的低速率、高壓縮比的視音訊編碼標準。
MPEG-4標準是面向物件的壓縮方式,不是像MPEG-1和MPEG-2那樣簡單地將影象分為一些像塊,而是根據影象的內容,其中的物件(物體、人物、背景)分離出來,分別進行幀內、幀間編碼,並允許在不同的物件之間靈活分配位元速率,對重要的物件分配較多的位元組,對次要的物件分配較少的位元組,從而大大提高了壓縮比,在較低的位元速率下獲得較好的效果, MPEG-4支援MPEG-1、MPEG-2中大多數功能,提供不同的視訊標準源格式、位元速率、幀頻下矩形圖形影象的有效編碼。
4、H.264
H.264是ITU-T的VCEG(視訊編碼專家組)和ISO/IEC的MPEG(活動影象編碼專家組)的聯合視訊組(JVT:joint video team)開發的一個新的數字視訊編碼標準,它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。1998年1月份開始草案徵集,1999年9月,完成第一個草案,2001年5月制定了其測試模式TML-8,2002年6月的 JVT第5次會議通過了H.264的FCD板。目前該標準還在開發之中,預計明年上半年可正式通過。
H.264和以前的標準一樣,也是DPCM加變換編碼的混合編碼模式。但它採用“迴歸基本”的簡潔設計,不用眾多的選項,獲得比H.263++好得多的壓縮效能;加強了對各種通道的適應能力,採用“網路友好”的結構和語法,有利於對誤碼和丟包的處理;應用目標範圍較寬,以滿足不同速率、不同解析度以及不同傳輸(儲存)場合的需求;它的基本系統是開放的,使用無需版權。
在技術上,H.264標準中有多個閃光之處,如統一的VLC符號編碼,高精度、多模式的位移估計,基於4×4塊的整數變換、分層的編碼語法等。這些措施使得H.264演算法具有很的高編碼效率,在相同的重建影象質量下,能夠比H.263節約50%左右的位元速率。H.264的碼流結構網路適應性強,增加了差錯恢復能力,能夠很好地適應IP和無線網路的應用。
其實現在多數的什麼H.264都是H.263++通過改進後的演算法,是壓縮率變的小了點(包括現在有個別的生產廠家,我同事都看到過他們的原始碼)!如果是從單個畫面清晰度比較,MPEG4有優勢;從動作連貫性上的清晰度,H.264有優勢!
H.264 不僅比H.263和MPEG-4節約了50%的位元速率,而且對網路傳輸具有更好的支援功能。它引入了面向IP包的編碼機制,有利於網路中的分組傳輸,支援網路中視訊的流媒體傳輸。H.264具有較強的抗誤碼特性,可適應丟包率高、干擾嚴重的無線通道中的視訊傳輸。H.264支援不同網路資源下的分級編碼傳輸,從而獲得平穩的影象質量。H.264能適應於不同網路中的視訊傳輸,網路親和性好。
幾種壓縮方式對比如下:
專案 |
H.264 |
MPEG4 |
MJPEG |
同位元速率畫質 |
優 |
中 |
差 |
複雜度 |
高 |
中 |
低 |
網路傳輸速度 |
快 |
中 |
慢 |
成本 |
高 |
中 |
低 |
注:PSNR[dB]值越高代表畫質越清晰
由上圖可知,在同樣的位元速率(Bitrate)下,H.264的畫質是最好的,例如在Bitrate 100kbps時,H.264大約比MPEG4好3dB(約2倍),更比MJPEG好約10dB(約10倍),換句話說,同樣容量的儲存裝置,在儲存畫質及速度一樣的情況之前,H.264可以比MPEG4多儲存2倍的時間,比MJPEG多儲存10倍的時間。
同位元速率時H.264的畫質最好
同位元速率時MPEG4的畫質字邊緣有雜點
同位元速率時MJPEG的畫質最差