視頻圖像數據具有很強的相關性，也就是說，存在大量的冗余信息。其中，冗余信息可分為空間冗余信息和時間冗余信息。壓縮技術就是去除數據中的冗余信息(去除數據之間的相關性)。壓縮技術包括幀內圖像數據壓縮技術、幀間圖像數據壓縮技術和熵編碼壓縮技術。
時域冗余信息
幀間編碼技術可以去除時域中的冗余信息，它包括以下三個部分:
-運動補償
運動補償是通過前壹幅局部圖像對當前局部圖像進行預測和補償，是減少幀序列冗余信息的有效方法。
-運動表現
不同區域的圖像需要使用不同的運動矢量來描述運動信息。運動矢量通過熵編碼來壓縮。
-運動估計
運動估計是壹組從視頻序列中提取運動信息的技術。
註意:常見的壓縮標準都使用基於塊的memc。
去空域冗余信息
主要使用幀間編碼技術和熵編碼技術:
-變換編碼
幀內圖像和預測的差分信號具有高空間冗余信息。變換編碼將空間信號變換到另壹個正交向量空間，這降低了它的相關性和數據冗余。
-量化編碼
變換編碼後，產生若幹變換系數，這些系數被量化，使編碼器的輸出達到壹定的比特率。這壹過程導致精確度下降。
-熵編碼
熵編碼是無損編碼。它進壹步壓縮變換和量化後獲得的系數和運動信息。
視頻編碼的基本框架
H.261
H.261標準是為ISDN設計的，主要用於實時編解碼。壓縮和解壓縮信號時延不超過150ms，碼率為px64kbps(p=1~30)。
H.261標準主要采用運動補償幀間預測、DCT變換、自適應量化、熵編碼等壓縮技術。只有I幀和P幀，沒有B幀，運動估計的精度也只是在像素級別。支持兩種圖像掃描格式:QCIF和CIF。
263
H.263標準是壹種非常低比特率的圖像編碼國際標準。壹方面是基於H.261，以混合編碼為核心。它的基本原理框圖和H.261非常相似，原始數據和碼流組織也很相似。另壹方面，H.263還吸收了MPEG等其他國際標準的壹些有效合理的部分，如半像素精度運動估計、PB幀預測等，使其性能優於H.261。
H.263使用的比特率可以小於64Kb/s，傳輸比特率可以不固定(可變比特率)。H.263支持多種分辨率:SQCIF(128x96)，QCIF，CIF，4CIF，16CIF。
與H.261和H.263相關的國際標準
與H.261相關的國際標準
H.320:窄帶可視電話系統和終端設備；
H.221:視聽電信業務中64~1 920Kb/s信道的幀結構；
H.230:視聽系統的幀同步控制和指示信號；
H.242:壹種視聽終端系統，使用高達2MB/s的數字頻道..
H.263相關的國際標準
H.324:甚低比特率多媒體通信終端設備；
H.223:極低比特率多媒體通信復合協議；
H.245:多媒體通信控制協議；
G.723.1.1:傳輸速率為5.3Kb/s和6.3 KB/s的語音編碼器..
聯合圖像專家組
1986年，國際標準化組織成立了聯合攝影專家組(JPEG)，主要致力於制定連續色調、多級灰度和靜止圖像的數字圖像壓縮編碼標準。基於離散余弦變換(DCT)的常用編碼方法是JPEG算法的核心內容。
MPEG-1/2
MPEG-1標準用於在數字存儲器上對運動圖像及其伴音進行編碼，其數字速率為1.5Mb/s/s..MPEG-1的視頻原理框圖和H.261類似。
MPEG-1視頻壓縮技術的特點:1。隨機存取；2.快進/快退搜索；3.反向重放；4.視聽同步；5.容錯能力；6.編碼/解碼延遲。MPEG-1視頻壓縮策略:為了提高壓縮比，必須同時使用幀內/幀間圖像數據壓縮技術。幀內壓縮算法與JPEG壓縮算法幾乎相同，采用基於DCT的變換編碼技術，減少空間域的冗余信息。幀間壓縮算法采用預測法和插值法。預測誤差可以通過DCT變換編碼進壹步壓縮。幀間編碼技術可以減少時間軸方向的冗余信息。
MPEG-2被稱為“21世紀的電視標準”。它在MPEG-1的基礎上進行了許多重要的擴展和改進，但其基本算法與MPEG-1相同。
MPEG-4
MPEG-4標準不是MPEG-2的替代品，它側重於不同的應用領域。MPEG-4的初衷主要是針對視頻會議和可視電話對超低比特率壓縮(小於64Kb/s)的需求。在制定過程中，MPEG組織深刻感受到，人們對媒體信息尤其是視頻信息的需求已經從播放轉變為基於內容的訪問、檢索和操作。
MPEG-4與上面提到的JPEG和MPEG-1/2有很大的不同。它為多媒體數據壓縮和編碼提供了更廣闊的平臺。它定義了壹種格式和壹個框架，而不是特定的算法。它希望建立壹個更加自由的交流和發展環境。因此，MPEG-4的新目標是支持各種多媒體應用，特別是多媒體信息的基於內容的檢索和訪問，並根據不同的應用需求現場配置解碼器。編碼系統也是開放的，可以隨時添加新的有效的算法模塊。應用包括實時視聽通信、多媒體通信、遠程監控/監視、視頻點播、家庭購物/娛樂等。
JVT:新壹代視頻壓縮標準
JVT是由ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG建立的聯合視頻小組，致力於制定新壹代數字視頻壓縮標準。
JVT標準在ISO/IEC的正式名稱是:MPEG-4 AVC(part10)標準；ITU-T中的名稱:H.264(以前稱為H.26L)
H264/AVC
H264綜合了以往標準的優點，吸收了以往標準制定中積累的經驗。設計簡單，比MPEG4-4更容易推廣。H.264開創了多參考幀、多塊類型、整數變換、幀內預測等新的壓縮技術，使用了更精細的亞像素運動矢量(1/4、1/8)和新壹代環路濾波器，大大提高了壓縮性能，改善了系統。
H.264具有以下優點:
-高效壓縮:相比H.263+和MPEG-4SP，碼率降低50%。
-在時間延遲約束方面具有良好的靈活性。
-容錯
-編碼/解碼的復雜性和可伸縮性
-解碼所有細節:沒有不匹配。
-高質量應用
-網絡友好型
監控中的視頻編碼技術
目前，監控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)和H.264/AVC等幾種視頻編碼技術。對於最終用戶來說，他主要關心的是:清晰度、存儲容量(帶寬)、穩定性和價格。使用不同的壓縮技術會極大地影響上述因素。
MJPEG
MJPEG(運動JPEG)壓縮技術主要是基於靜態視頻壓縮。它的主要特點是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化，只壓縮某壹幀。
MJPEG壓縮技術可以獲得高清視頻圖像，並動態調整幀率和分辨率。但由於沒有考慮幀間變化，重復存儲了大量冗余信息，因此單幀視頻占用的空間較大。目前流行的MJPEG技術最多只能做到每幀3千字節，壹般是8 ~ 20千字節！
MPEG-1/2
MPEG-1標準主要針對SIF標準的分辨率(NTSC制式為352X240；PAL制是352X288)。壓縮比特率的主要目標是1.5Mb/s/s，與MJPEG技術相比，MPEG1在實時壓縮、每幀數據量和處理速度上都有顯著的提升。但是MPEG1也有很多缺點:存儲容量還是太大，清晰度不夠高，網絡傳輸困難。
MPEG-2在MPEG-1的基礎上進行了擴展和升級，MPEG-1的向後兼容主要用於存儲媒體、數字電視、高清等應用領域。分辨率為:低分辨率(352x288)、中分辨率(720x480)和第二高分辨率(1440x65438)。與MPEG-1相比，MPEG-2視頻提高了分辨率，滿足了用戶對高清的要求。但由於壓縮性能提升不大，存儲容量仍然過大，不適合網絡傳輸。
MPEG-4
與MPEG-1/2相比，MPEG-4視頻壓縮算法在低比特率壓縮方面有顯著的改進。在CIF(352*288)或更高清晰度(768*576)的情況下，視頻壓縮在清晰度和存儲容量上比MPEG-1有更大的優勢，更適合網絡傳輸。此外，MPEG-4可以方便地動態調整幀速率和比特率，以減少存儲容量。
由於MPEG-4的系統設計過於復雜，MPEG-4很難完全實現兼容，在視頻會議、可視電話等領域也很難實現，偏離了初衷。此外，中國的企業不得不面對高額專利費的問題。目前規定:
-每個解碼設備需要支付MPEG-LA 0.25。
-編解碼設備也需要按時間付費(4分錢/天=1.2美元/月=14.4美元/年)。
H.264/AVC
H.264集中了以往標準的優點，在多個領域取得了突破性進展，使其獲得了比以往標準好得多的整體性能:
-與H.263+和MPEG-4 SP相比，可節省高達50%的碼率，大大降低存儲容量；
H.264可以在不同分辨率、不同碼率下提供高視頻質量；
-采用“網絡友好”的結構和語法，使其更有利於網絡傳輸。
H.264采用簡單的設計，比MPEG4-4更容易普及，更容易在視頻會議和可視電話中實現，更容易實現互聯互通，可以很容易地與G.729等低比特率語音壓縮結合，形成壹個完整的系統。
MPEG LA吸收了MPEG-4高昂的專利費，很難普及。MPEG LA制定了以下低成本的H.264收費標準:H.264在播放時基本不收費；H.264編解碼器嵌入產品時，年產量小於65438+萬臺，大於65438+萬臺為0.2美元，大於500萬臺為0.1美元。低專利費讓中國H.264監控產品更容易走向世界。
監控中視頻編碼分辨率的選擇
目前，監測行業主要使用以下分辨率:SQCIF、QCIF、CIF和4CIF。
SQCIF和QCIF的優勢是存儲容量低，可以在窄帶內使用，這個分辨率的產品價格便宜。缺點是圖像質量通常很差，用戶無法接受。
CIF是目前監控行業的主流解決方案。它的優點是存儲容量低，在普通寬帶網絡中傳輸，價格相對低廉，圖像質量好，被大多數用戶接受。缺點是畫質達不到高清的要求。
4CIF是標清分辨率，優點是圖像清晰。缺點是存儲容量大，網絡傳輸帶寬要求高，價格高。
分辨率的新選擇- 528x384
2CIF(704x288)已被部分產品采用，以解決4CIF清晰度低、存儲容量大、價格高等缺點。但由於704x288只是提高了水平分辨率，所以畫質的提升並不是特別明顯。
經過測試，我們發現另壹款2CIF分辨率為528x384，比704x288更能解決CIF和4CIF的問題。特別是在512kbps-1mbps的碼率下，可以獲得穩定的高質量圖像，滿足了用戶對圖像質量更高的要求。目前，該解決方案已經被許多網絡多媒體廣播所采用，並被廣大用戶所接受。比如杭州網通在線影院采用512x384的分辨率，在768k可以穩定獲得類似DVD的畫質。
視頻編碼在監控中的最佳實現方式
目前，視頻編碼正處於技術快速變革的時期，視頻編碼的壓縮性能也在不斷提高。
ASCI和DSP主要用於監控。由於ASIC芯片的設計和生產周期太長，跟不上視頻編碼的發展速度。而DSP芯片，由於其通用的設計，可以實現各種視頻編碼算法，可以及時更新視頻編碼器，跟上視頻編碼的發展速度。另外，使用DSP芯片可以比ASIC更靈活地配置編碼器，使編碼器達到最佳性能。
目前海康威視產品的技術水平。
海康威視產品采用最先進的H.264視頻壓縮算法和高性能DSP處理器。
強大的H.264視頻壓縮引擎使產品獲得極高的壓縮比、高質量的圖像質量和良好的網絡傳輸性能。高性能DSP處理器可以靈活配置視頻編解碼:動態設置分辨率、幀率、碼率、畫質等。可以雙碼流輸出，實現本地存儲和網絡傳輸的功能。
使用TM130X DSP產品，單芯片可以實時壓縮壹路視頻，分辨率如下:SQCIF、QCIF、CIF、2CIF(PAL:704x288或528x384)。
使用DM642 DSP的產品，單個芯片可以實時壓縮分辨率低於4個通道的視頻:SQCIF、QCIF、CIF和2CIF(PAL:704x288或528x384)。單芯片可以實時壓縮2路4CIF視頻。
壹、基本概念:嵌入式、實時和多任務
1，嵌入式:軟件(包括操作系統和功能軟件)集成到硬件系統中，簡單來說就是軟硬件壹體化的系統。
2.實時:在指定的時間限制內響應事件。超時響應是失敗的響應。
3.多任務處理:同時回應多個請求。
4、實時系統和分時系統:
實時與非實時
分時和不分時(獨占)是相對的。
二、嵌入式硬盤錄像機的特點
1，嵌入式實時多任務設備
2.軟硬件都很專業，沒有多余的功能。
3、結構簡單緊湊，體積小
5.嵌入式硬盤錄像機有哪些技術難點？
1，硬盤管理
硬盤記錄數據的有效性、快速檢索、錯誤恢復能力，以及硬盤的使用壽命(無論是嵌入式還是PC DVR，硬盤管理的問題目前還沒有得到有效解決)
2.網絡傳輸
硬盤錄像機:網絡管理
視頻:網絡傳輸
3.視頻編解碼器
視頻編解碼器及其輔助功能的實現
6.嵌入式硬盤錄像機的現狀如何？
1，以國產品牌為主
–不同的技術要求和標準
–客戶對定制服務的需求越來越高。
–及時的技術支持和售後服務
2.廠商越來越多，競爭激烈。
3.產品逐漸成熟。
7.嵌入式硬盤錄像機的發展趨勢？
1，應用領域更廣
2.更高的幀速率和分辨率
3.較低的碼率
4.更多功能
5、更強的主機性能，支持更多頻道。
6.更高的可達性
7.更強的網絡性能
8.基於PC的DVR長期存儲。
壹、市場背景
隨著計算機和網絡技術的快速發展，特別是視頻編解碼技術的成熟、計算機處理能力的快速提高和寬帶的逐步普及，基於互聯網的視頻網絡實時應用已經被許多行業和政府部門廣泛采用，尤其是銀行、廣播、石油、電力等行業，湧現出許多成功的案例。
說到基於互聯網的視頻網絡的實時應用，我們可能會更多的想到可視電話和視頻會議系統、電視網絡直播、遠程教育等等。這些實時的互聯網視頻應用對軟硬件的性能要求很高，既要有高幀率，又要有低比特率，所以需要足夠強的處理能力(包括算法和芯片處理能力)。而要具備這種處理能力，往往需要昂貴的專用設備。
對於涉及安防的數字視頻網絡監控系統，由於行業特點，數據采集點多，需要相應配置大量的編碼設備。因此，與其他視頻網絡實時應用相比，價格成為壹個相對敏感的因素。
以往的數字視頻網絡監控系統基本都是基於局域網或者專網。但是在實際應用環境中很難保證這樣的網絡條件，所以系統集成商無法為用戶提供完整的解決方案。
比如銀行的ATM數字化集中監控系統，可能需要提供基於互聯網的解決方案:寬帶為主，窄帶為輔。
首先，ATM預留的專網入口需要傳輸業務數據。考慮到ATM 24小時在線業務服務和24小時視頻監控的要求，我們很難提供壹個既能保證業務數據穩定傳輸，又能保證同壹專網上監控畫面流暢的解決方案。所以我們需要考慮租用寬帶運營商的線路，通過寬帶傳輸視頻數據。而且考慮到運行方式和成本，很多ATM並不需要隨時傳輸視頻數據，往往只有在出現異常時才會主動要求監控中心切換監控點；或者監測中心定期檢查監測點時需要在線。這種情況下，ATM不需要常年租用線路，只需要開通ADSL、ISDN甚至通過電話線連接即可。
近兩年來，國內廠商不斷推出高性能、高性價比的視音頻壓縮卡和嵌入式網絡監控設備，使得基於互聯網的數字視頻網絡監控成為可能，如上述ATM機集中數字監控系統。