JPEG 与小波技术
大多数人JPEG 低延迟压缩编解码器——确实如此。但其小波架构中内置了一项功能，其作用远不止于简单的压缩：任何接收端都能从同一个压缩流中独立解码完整的4K帧、嵌入的高清层，或特定的裁剪区域。这就是小波可扩展性，它将彻底改变您对IP分发的认知。
小波为何与众不同
传统的视频编解码器——如 H.264、H.265，甚至许多配置下的JPEG ——都是通过预测帧与帧之间或块与块之间的差异来压缩帧的。要解码图像的任何部分，接收方通常需要该帧的完整压缩比特流。
JPEG 是一种基于小波的编解码器。小波变换将图像分解为一组分层频率子带——低频分量承载图像的整体结构，而频率逐渐增高的分量则呈现出更精细的细节。这种分层结构在压缩后的比特流中得以保留。
这在实际中意味着什么
在JPEG 流中，小波分解意味着单个压缩比特流同时包含：
- 该 全分辨率图片 — 4K、1080p 或原始分辨率
- 一个嵌入式的半分辨率图层——例如，从 4K 流中提取的高清图层
- 一个嵌入式的四分之一分辨率层——以此类推，层层向下
- 能够 裁剪区域——仅解码帧中的空间子区域，而不解码整张图像
关键在于，这些子图像并非独立的流。它们被嵌入到单一的压缩比特流中。如果接收端仅需从4K源中获取高清画质，只需对现有流进行部分解码即可实现——无需发送端重新编码，无需单独的网络路径，也不需要额外带宽。
PROXY 流——一个具体示例
在小波可扩展性在实际产品中的应用中，PROXY 流是最具即时实用价值的。以下是在intoPIX Titanium FPGA EDK 环境中其工作原理的说明：
摄像机或编码器通过单条 1GbE 传输主流（MAIN stream）——4K60JPEG 格式，通常为 500–700 Mbps。 与此同时，同一发送端可生成一个PROXY流——即一个次级、可独立寻址的qHD分辨率（960×540）流，速率约为40–50 Mbps——该流直接源自编码过程中的小波系数，无需单独的编码过程。
这两个数据流都通过同一条1GbE 传输。接收端使用 SDP 或NMOS IS-04/IS-05 独立订阅任一视频流。PTZ 控制器或多画面监视器仅订阅 PROXY 流——它绝不会接收其不需要的 4K 数据。制作切换台则订阅 MAIN 流。两者互不干扰。
解析MAIN流内部——4K、HD、qHD或裁剪
PROXY 是一个独立的流，但 MAIN 流本身也具备嵌入式可扩展性。解码 MAIN 流的接收端只需处理较少的小波子带，即可选择以较低的分辨率进行解码：
- 完整 4K— 解码所有子带，完整细节，全处理开销
- 从 4K 生成 HD（或 qHD）——仅解码低频子带，即可获得有效的 1920×1080 图像，其解码复杂度约为原来的四分之一；或获得 960×540 图像，其解码复杂度约为原来的十六分之一。
- 空间裁剪——仅解码帧中特定感兴趣区域对应的子波段，而不解码整张图像——适用于PTZ数字变焦、取证分析或感兴趣区域工作流程
这对处理资源有限的接收器尤为重要——例如嵌入式系统、SoC，或是那些需要监控4K信号但又无需承担完整4K解码管道成本的应用。
| 能力 | JPEG （小波） | H.264 / H.265 |
|---|---|---|
| 子帧延迟 | ✓（基于行） | 高延迟 |
| 分辨率的可扩展性 | ✓ 固有的 | 限量版 / 个人资料 |
| 空间作物解码 | ✓ | — |
| 来自 MAIN 的 PROXY 编码 | ✓ 无需重新编码 | 需要重新编码 |
| 视觉上无损 | ✓ | 有损 |
| FPGA 可行 | ✓ 低门数 | 高度复杂 |
注：JPEG 同样采用小波技术并支持可缩放性，但其硬件和软件编码的复杂性以及延迟问题，使其无法满足JPEG 所实现的 5 毫秒以内“端到端”传输的目标。JPEG 专为在硬件中以最少的门数实现而设计——正因如此，它能够适配FPGA 等平台，FPGA 占用过大的可编程逻辑资源。
实际应用场景
摄像机 → 制作切换台 + 多画面监视器
手术摄像机 → 手术室显示屏 + 远程监控
4K终端 + PTZ控制器
高分辨率传感器 + 低延迟控制回路
intoPIX 什么
小波的可扩展性并非仅停留在理论层面——它已实际应用于整个intoPIX 系列，从独立编解码器IP 到完整的嵌入式开发套件及交钥匙解决方案，均有搭载。
编解码器IP 与SDKs
- TicoXS——JPEG High 配置文件编码器和解码器，提供FPGA IP 以及SDK x86-64 和 ARMSDK 软件SDK 。支持全分辨率可缩放性，并在编码过程中从小波数据中生成代理流。
- TicoXS FIP—JPEG High + TDC（Flawless Imaging ）编码器和解码器。专为需要在 4:4:4 采样率下实现最高保真度的采集和母版制作工作流程而设计，并具备与 TicoXS 相同的小波可扩展性。
- TicoRAW ——一款基于小波RAW 数据编解码器，将相同的可扩展性原则引入相机RAW 。支持直接从压缩的RAW 实现分辨率和感兴趣区域的可扩展性，无需先进行全分辨率去马赛克处理。
IP - 嵌入式开发套件 / 软件开发套件
- Titanium FPGA EDK— 适用于 AMD Zynq Ultrascale+ 的完整 ST 2110 / IPMX 开发套件。TicoXS 和 TicoXS FIP 作为FPGA IP 在可编程逻辑中运行，并包含 PROXY 流生成功能以及可独立选择 NMOS 的流订阅功能。提供 TX 和 RX 版本。通过集成的 1G GigE 端口运行——无需外部 PHY 或 NIC。
- Titanium 开发套件（EDK）——ST 2110 / IPMX 开发套件，适用于包括 Nvidia Jetson、Qualcomm、Rockchip 等在内的 ARM64 SoC。TicoXS 作为软件编解码器运行，可在 ARMCPU GPU 上进行加速。支持完整的小波可扩展性，包括代理流生成和分辨率可扩展解码。
- Titanium SDK —SDK x86-64 Windows 和 Linux 工作站及服务器的 ST 2110 / IPMXSDK 。支持CPU GPU TicoXS 编解码，具备完全的小波可扩展性、PROXY 流支持，以及适用于监控工作流的分辨率可选解码功能。
了解更多信息
了解更多信息
想在您的设计中加入JPEG 小波可扩展性吗？
欢迎咨询我们的工程师，了解我们的编解码器以及Titanium 和SDKs 现已推出。
相关内容
产品：TicoXS 和 TicoXS FIP FPGA
JPEG XS 压缩IP 核心，以光速处理高清和 4K！
了解JPEG
深入了解JPEG 标准与其他压缩技术的对比
