M-JPEG和MPEG4压缩技术比较

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M-JPEG和MPEG4压缩技术比较
一、 压缩技术概述
　　影像压缩、程序开发能力、硬盘控制技术等均是影响数字视频监控系统发展的关键技术，其中，影像压缩技术的优劣直接影响影像品质、储存资料量和传输速度，因而尤为关键。
现阶段采用成熟的压缩技术以JPEG、MPEG1、MPEG2为主，但严格说起来这些压缩技术都很能完全符合长时间录像的需求。而自2002年11月具有高压缩比的MPEG4国家标准的确立，现阶段它已成为数字监控产品制造商加紧研发的主要项目之一。然而MPEG4规格虽已定出，但实际应用于数字监控领域上却并未成熟，无论以软、硬件来实现都有待突破。
二、两种压缩技术
1、M-JPEG（Motion JPEG）
M-JPEG是一种基于静态图像压缩技术JPEG发展起来的动态图像压缩技术，可以生成序列化的运动图像。其主要特点是基本不考虑视频流中不同帧之间的变化，只单独对某一帧进行压缩，其压缩倍数为20~80倍，适合静态画面的压缩，分辨率可从352×288到704×576。以往的JPEG压缩技术是直接处理整个画面，所以要等到整个压缩档案传输完成才开始进行解压缩成影像画面，而这样的方式造成传输一个高解析画面时须耗时数十秒甚至数分钟。而新一代的M-JPEG是采取渐层式技术，先传输低解析的图档，然后再补送细部之资料，使画面品质改善。M-JPEG压缩技术可以获取清晰度很高的视频图像，而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。因期压缩后之格式可读单一画面，所以可以任意剪接。M-JPEG因采用帧内压缩方式也适于视频编辑。
M-JPEG的主要缺点是压缩效率低，M-JPEG算法是根据每一帧图像的内容进行压缩，而不是根据相邻帧图像之间的差异来进行压缩，因此造成了大量冗余信息被重复存储，存储占用的空间大到每帧8~15K字节，最好也只能做到每帧3K字节，但如果因此而采用高压缩比则视频质量会严重降低。
2、MPEG4
MPEG4是专为移动通信设备（例如移动电话）在英特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。它的主要特点虽基于帧重建算法来压缩和传输数据，通过动态地监测图像每个区域的变化，按对象的空间和时间特征来调整压缩方法，从而可以获得比M-JPEG更大的压缩比、更低的压缩码流和低带宽下更佳的图像质量。
它的压缩倍数为200倍（静态图像可达800倍），分辨率输入可从320×240到1280×1024的MPEG4，MPEG4和MPEG以往的版本相比，最大不同之处在于MPEG4使用[图层]（layer）方式，能够智能化选择影像的不同之处，在压缩下个别编辑画面，使图文件容量大幅缩减，而加速音/视频的传输。其应用目标是针对窄带传输、高画质压缩、交互式操作以及将自然物与人造物相融合的表达方式，同时还特别强调广泛的适应性和可扩展性。
虽然MPEG-4标准的主要内容、编码工具以及码流格式基本上已经确立，但是由于MPEG-4许多新编码技术是建立在图像分析与合成、计算机图形、虚拟现实和计算机视等基础学上，这些新的编码技术要走向应用化还需要结合大量的工具和研究。
另外，现阶段MPEG-4应用于网络视频监控有[编码/译码的运算速度]和[影像失真]两大问题。要达成实时录像/回放的要求，必须克服编码/译码的运算速度，所以一般需要硬件来解决。但压缩比的高低取决于演算的复杂度，演算越复杂，IC设计的复杂度也越高，MPEG-4的运算逻辑比M-JPEG复杂得多，需要极高性能的硬件和算法，在现阶段难以突破，所以尚未获厂商广泛采用。
三、现阶段两种技术比较
M-JPEG与MPEG4的主要性能参数见下表1：
表1图像压缩技术比较
压缩标准类别
压缩率
图像分辨率
时间分辨率
传输速率
图像质量
标准化年代
M-JPEG
20-80
352×288
25-30帧/秒
0.5-1.5Mbps
优秀
1992
MPEG4
200-800
352×288
25-30帧/秒
10Kbps-1.0Mbps
极差到优秀
2002
从表中可以看出MPEG4具有非常优秀的性能，尤其在带宽占用率上。所以MPEG4将可能成为数字视频监控领域中最优秀的压缩技术标准。但技术本身是发展的，譬如从1992的MPEG1（VCD）到1994年的MPEG2（DVD），只仅两年时间，所以未来还有一些不确定的因素。
以下就现阶段两种技术在网络视频监控领域的应用做一个总结：
1、　安全产品的用户必须考虑到图像画质的问题，在现在的硬件技术水平下，MPEG4较M-JPEG要逊色。
2、　由于MPEG4算法复杂，硬件完全实现不容易，在现阶段的MPEG4产品中普遍只用一些改良的基于窄带传输的压缩技术（如H.263）,所以很大程度上存在着图像干扰和画面扭曲失真的情况。
3、　由于采用帧间压缩技术，当物体呈现运动状态时，MPEG4格式不会立即反应传输，从而延时较M-JPEG严重。
4、　M-JPEG图像最大问题是需要占用较大的存储空间和带宽，但这种压缩技术在DVR产业仍然是主流。而且随着网络和计算机技术的发展，硬盘容量和网络带宽尚在不断增涨。如果容量和带宽问题能得到解决，使用者便会将焦点放在图像的画质，而MPEG压缩技术方式在这一方面并不具优势。（意思是说类似网吧这样的光纤带宽就用M-JPEG的，而一般1M-2M带宽的用户不清晰的话可以选择MPEG-4的）
5、　MPEG压缩技术录制的图像目前在欧美市场尚不能作为可靠的法庭证据。
6、　目前市面采用MPEG-4压缩方式的数字监控产品中，有的是运用微软现有的MPEG-4执行档，有的自行编写或采用其它单位（如信息工业策进会、大专院校信息系等）撰写的MPEG-4程序，多未能达成多路实时（Real Time）录像与回放（Play Back）的要求，更难保障图像质量。