3G網(wǎng)絡(luò)和智能手機(jī)的迅速普及推動(dòng)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為安防網(wǎng)絡(luò)從局域網(wǎng)擴(kuò)展到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)提供了條件。通過(guò)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的上行帶寬和下行帶寬的實(shí)測(cè)可以知 道，512 Kbps是一個(gè)有效而且可靠的帶寬值，如果能夠在這個(gè)帶寬值限制條件下實(shí)現(xiàn)高清視頻的傳輸，必將可以推動(dòng)移動(dòng)監(jiān)控應(yīng)用的普及。本文介紹了FPGA在實(shí)現(xiàn)高清低碼流視頻編碼中的作用以及如何具體實(shí)現(xiàn)。
概述
安防攝像機(jī)的分辨率和碼流是正關(guān)聯(lián)的，進(jìn)入高清時(shí)代后，碼流就在2Mbps以上，比以前D1時(shí)代要高3倍以上，這么大的碼流在 100M/1000M的局部網(wǎng)絡(luò)傳輸是沒(méi)有任何問(wèn)題的，硬盤存儲(chǔ)的代價(jià)也可以接受;但是如果想在互連網(wǎng)和3G網(wǎng)絡(luò)上傳輸高清視頻，低碼流的要求就凸現(xiàn)出來(lái)了。
首先是高清視頻上傳到互聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題，目前最普及最便宜的上傳技術(shù)是ADSL，上傳速度為512Kbps，用3G也能上傳，CDMA2000的上傳速度為1.8 Mbps，由于無(wú)線傳輸?shù)睦碚摲逯岛蛯?shí)際連續(xù)平均值有相當(dāng)?shù)牟罹?，所以可以估算在幾百Kbps之內(nèi);其次是高清視頻從互聯(lián)網(wǎng)下載到顯示終端的問(wèn)題，ADSL的下載速度一般可以在4 Mbps以上，在家里用3G從網(wǎng)上下載1個(gè)幾十MB的文件，TD-SCDMA的下載速度大約為430 Kbps，CDMA2000的下載速度大約為720Kbps，WCDMA的下載速度大約為1120 Kbps。
綜上所述，高清視頻如果想方便而又經(jīng)濟(jì)地在互聯(lián)網(wǎng)和3G網(wǎng)絡(luò)得到應(yīng)用，512Kbps的平均碼流是合適的。高清視頻在互聯(lián)網(wǎng)和3G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中還有一個(gè)問(wèn)題，就是網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)帶寬的波動(dòng)比較大， 在這種環(huán)境下傳輸?shù)囊曨l其平均碼流越低，視頻的質(zhì)量就越有保證。
目前現(xiàn)狀是高清視頻720p的碼流一般在2Mbps以上，1080p的碼流在4Mbps以上，要大幅度降低碼流，需要從幾個(gè)方面考慮。
H.264編碼器與FPGA
視頻壓縮編碼是最有效降低碼流的方法，目前H.264是編碼器的首選標(biāo)準(zhǔn)。H.264編碼算法很復(fù)雜，采用了很多方法來(lái)降低編碼碼流。一般來(lái)說(shuō)，視頻由連續(xù)的幀組成，編碼后的幀主要有I幀、P幀和B幀。I幀的編碼不依賴其他幀，只利用幀內(nèi)的像素進(jìn)行各種預(yù)測(cè)來(lái)降低編碼碼流;P幀利用當(dāng)前幀和以前的幀做參考，利用幀內(nèi)的像素和幀間的像素進(jìn)行各種預(yù)測(cè)來(lái)降低編碼碼流;B幀利用當(dāng)前、以前和后面的幀做參考，利用幀內(nèi)的像素和幀間的像素進(jìn)行各種預(yù)測(cè)來(lái)降低編碼碼流。
