7.1 监控视频编码的作用在线视频

大家好

这一节我们讲一下

监控视频编码的作用

随着网络多媒体硬件技术的一个飞速发展

视频监控系统

在我们的日常的生活

及各个行业都有广泛的应用

像图1所示的

公共交通电力银行教育工业农业

视频监控系统的一个基本作用

简而言之

就是实时的采集并存储监控视频

为后续的视频内容分析等任务

提供视频素材

图2所示是一个

视频监控系统的一个简图

在视视频监控系统中

视频信号

首先在摄像头图像转换感器处采集

常用的图像传感器有两大类

一个是CMOS

另一个是CCD

图像传感器的作用就是

把光信号转化成电信号

图像传感器采集的视频信号

在编码端进行编码

编码的一个作用就是压缩

使一个视频信号尽量的小

然后压缩后的信号再通过加密

交换机的一个发送

最后通过internet网进行传输

压缩后的视频码流然后会通过网络

发送给控制中心

或者其他授权的用户

在控制中心或其他授权用户

进行解码显示处理等任务

所以在视频监控系统中

编码的一个核心的作用

简而言之

就是要去除原始监控视频信号中的

一个冗余信息

尽量的压缩视频

使视频的信号尽量的小

在视频监控系统中

进行编码的一个必要性

就是目前视频监控系统的

硬件系统的能力

还远远没法满足

对原始监控视频的一个存储

和实时的传输

假如现在我们有一个原始的监控视频

视频的格式信息

首先它的空间分辨率是720P的

720P的视频

他的图像的宽是1280个像素

高是720个像素

然后这个视频的帧率是60帧每秒

他的颜色空间

是YUV420的一个颜色空间

下面有两个问题

第一个问题

请计算

对于这样一个原始的监控视频

它一秒会产生多少的数据量

单位是MB

B是字节 Byte

然后第二个问题计算一下

对于这样的一个视频

它120分钟

会产生多大一个数据量

这时候大家看一下

单位换成了GB

不是MB了

当然这个B也是Byte字节

我们下面PPT里边

已经给出了一个计算的公式

大家可以看一下

对于第一个问题

它的一个计算公式

我们来简单走一遍

对于一个720P的视频

一幅图像

它首先是包含了多少个像素点呢

因为刚才已经说过

对于720这个视频

它的宽是1280个像素

高是720个像素

一个图像的话

可以认为是一个

像素点的一个二维矩阵

所以一幅图像

它一共包含

1280乘以720像素点

但是他又是个YUV420的

颜色空间

Y表示是亮度

UV是表示色度

所以对于YUV这种空间来说

一个像素它对应的一个亮度信号

然后UV是对应0.5个信号

所以说一幅图像

它一共有多少像素

就是1280×720

再乘以括号里1+0.5括起来

然后我们常用的视频的比特深度

是8比特

所以说对于一幅图像

它如果在计算机中进行存储的话

还需要再乘以8比特

我们的问题是

一秒产生多少数据量

因为一秒的视频

它的帧率是60帧每秒

所以还要再乘以它一个帧率

我们的单位是MB

现在我们得到的单位是比特

然后再除以8

换算成字节

然后再除以1024

换算成KB

然后再换算成MB的话

再除以1024

就约等于79MB

也就是说对于一个原始的

监控视频

它的格式是720P的

如果他没有压缩的话

对于这样一个视频

它一秒会产生

79MB的这么一个数据量

大家家里都有电脑

大家其实在电脑的时候

也经常会下载一些东西

下载一些视频啊

和一些软件了

大家其实都有这么直观的感受

所以你在下载东西的时候

如果一秒能下载10GB

就已经是非常快的速度了

我们通常情况下

一秒能够下载几百个KB

或者说几个MB

也就非常快的速度

所以说对于一个原始的监控视频

它1秒产生的数据量是79MB

是远远大于目前

我们网络的硬件

所能够承受能力的

所以说对于一个原始的监控视频

如果你不编码的话

是不可能在我们目前的

硬件系统里面进行实时传输的

这就是第一个问题

就是从实时传输角度

来阐明进行监控视频编码

的一个必要性

咱们再看第二个问题

计算120分钟

产生多少的一个数据量

我们在第一个问题里边

已经计算了一秒产生的多少数据量

一秒的数据量换算成一分钟

将第一步计算出来的79MB

然后再乘以60

因为1分=60秒

然后换成120分钟

再乘以120

这时候得的单位是GB

要换算成GB的话

还要再除以1024

也就是2的10次方

然后算下来的结果

大约就是550个GB

大家家里也都有电脑

目前我们台式机里边的

硬件的存储能力

就我们家用的一些电脑存储能力

大约就是一个TB

一个TB是等于1024个GB的

也就是说

对于一个原始的监控视频

如果你不对它进行编码的话

家里边电脑想存储120分钟

大约就是一部电影的一个时长

两个小时

也就是说如果

不对原始的监控视频

进行编码的话

你家里买的电脑

也就能存两部电影的

这么长的一个视频长度

这肯定是不能接受的

所以说

通过这个计算能得到第二个结论

就是说

我们必须要对原始的监控视频

来进行编码

因为如果不编码的话

以目前的硬件系统能力

是没法进行有效存储的

然后这个图3是我电脑上

存储的一部电影

它的视频格式信息

跟前面说到的这些信息

也是720P的

也是60帧每秒

颜色空间也是YV420

信息是一样的

但是这个视频

在我的电脑里边的存储

大小是多少

是4.37个GB

4.37个GB相比于前面

未编码之前的结果是555个GB

大约在100多比1

为什么会出现这么大的差别

是因为这个视频

是我经过编码后的一个结果

经过编码后

大家可以直观的感受它的存储量

缩小了跟编码之前

大概就是100~200之间的

这么一个距离

目前针对高清视频

最新发布的一个视频编码标准

叫高效视频编码标准

简称为HEVC

HEVC的压缩性能

大约就在100-300左右

以上是本节内容

谢谢大家