视频编码方式介绍

时间:2016-12-16来源:新维直播
视频编码方式介绍

  所谓视频编码方式就是指通过特定的压缩技术,将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。视频流传输中最为重要的编解码标准有国际电联的H.261、H.263、H.264,运动静止图像专家组的M-JPEG和国际标准化组织运动图像专家组的MPEG系列标准,此外在互联网上被广泛应用的还有Real-Networks的RealVideo、微软公司的WMV以及Apple公司的QuickTime等。

  MPEG系列

  (由ISO[国际标准组织机构]下属的MPEG[运动图象专家组]开发 )视频编码方面主要是Mpeg1(vcd用的就是它)、Mpeg2(DVD使用)、Mpeg4(的DVDRIP使用的都是它的变种,如:divx,xvid等)、Mpeg4 AVC(正热门);音频编码方面主要是MPEG Audio Layer 1/2、MPEG Audio Layer 3(大名鼎鼎的mp3)、MPEG-2 AAC、MPEG-4 AAC等等。注意:DVD音频没有采用Mpeg的。

  H.26X系列

  (由ITU[国际电传视讯联盟]主导,侧重网络传输,注意:只是视频编码)

  包括H.261、H.262、H.263、H.263+、H.263++、H.264(就是MPEG4 AVC-合作的结晶)

  国际音视频压缩标准发展历程:

  H.261

  H.261标准是为ISDN设计,主要针对实时编码和解码设计,压缩和解压缩的信号延时不超过150ms,码率px64kbps(p=1~30)。

  H.261标准主要采用运动补偿的帧间预测、DCT变换、自适应量化、熵编码等压缩技术。只有I帧和P帧,没有B帧,运动估计精度只精确到像素级。支持两种图像扫描格式:QCIF和CIF。

  H.263

  H.263标准是甚低码率的图像编码国际标准,它一方面以H.261为基础,以混合编码为核心,其基本原理框图和H.261十分相似,原始数据和码流组织也相似;另一方面,H.263也吸收了MPEG等其它一些国际标准中有效、合理的部分,如:半像素精度的运动估计、PB帧预测等,使它性能优于H.261。

  H.263使用的位率可小于64Kb/s,且传输比特率可不固定(变码率)。H.263支持多种分辨率:SQCIF(128x96)、QCIF、CIF、4CIF、16CIF。

  与H.261和H.263相关的国际标准;

  与H.261有关的国际标准;

  H.320:窄带可视电话系统和终端设备;

  H.221:视听电信业务中64~1 920Kb/s信道的帧结构;

  H.230:视听系统的帧同步控制和指示信号;

  H.242:使用直到2Mb/s数字信道的视听终端的系统。

  与H.263有关的国际标准;

  H.324:甚低码率多媒体通信终端设备;

  H.223:甚低码率多媒体通信复合协议;

  H.245:多媒体通信控制协议;

  G.723.1.1:传输速率为5.3Kb/s和6.3Kb/s的语音编码器。

  JPEG

  国际标准化组织于1986年成立了JPEG(Joint Photographic Expert Group)联合图片专家小组,主要致力于制定连续色调、多级灰度、静态图像的数字图像压缩编码标准。常用的基于离散余弦变换(DCT)的编码方法,是JPEG算法的核心内容。

  MPEG-1/2

  MPEG-1标准用于数字存储体上活动图像及其伴音的编码,其数码率为1.5Mb/s。MPEG-1的视频原理框图和H.261的相似。

  MPEG-1视频压缩技术的特点:1.随机存取;2. 快速正向/逆向搜索;3 .逆向重播;4. 视听同步;5.容错性;6. 编/解码延迟。MPEG-1视频压缩策略:为了提高压缩比,帧内/帧间图像数据压缩技术必须同时使用。帧内压缩算法与JPEG压缩算法大致相同,采用基于DCT的变换编码技术,用以减少空域冗余信息。帧间压缩算法,采用预测法和插补法。预测误差可在通过DCT变换编码处理,进一步压缩。帧间编码技术可减少时间轴方向的冗余信息。

  MPEG-2被称为“21世纪的电视标准”,它在MPEG-1的基础上作了许多重要的扩展和改进,但基本算法和MPEG-1相同。

  MPEG-4

  MPEG-4标准并非是MPEG-2的替代品,它着眼于不同的应用领域。MPEG-4的制定初衷主要针对视频会议、可视电话超低比特率压缩(小于64Kb/s)的需求。在制定过程中,MPEG组织深深感受到人们对媒体信息,特别是对视频信息的需求由播放型转向基于内容的访问、检索和操作。

  MPEG-4与前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同,它为多媒体数据压缩编码提供了更为广阔的平台,它定义的是一种格式、一种框架,而不是具体算法,它希望建立一种更自由的通信与开发环境。于是MPEG-4新的目标就是定义为:支持多种多媒体的应用,特别是多媒体信息基于内容的检索和访问,可根据不同的应用需求,现场配置解码器。编码系统也是开放的,可随时加入新的有效的算法模块。应用范围包括实时视听通信、多媒体通信、远地监测/监视、VOD、家庭购物/娱乐等。

  JVT

  新一代的视频压缩标准

  JVT是由ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG成立的联合视频工作组(Joint Video Team),致力于新一代数字视频压缩标准的制定。

  JVT标准在ISO/IEC中的正式名称为:MPEG-4 AVC(part10)标准;在ITU-T中的名称:H.264(早期被称为H.26L)

  H.264/AVC

  H.264集中了以往标准的优点,并吸收了以往标准制定中积累的经验,采用简洁设计,使它比MPEG4更容易推广。H.264创造性了多参考帧、多块类型、整数变换、帧内预测等新的压缩技术,使用了更精细的分象素运动矢量(1/4、1/8)和新一代的环路滤波器,使得压缩性能大大提高,系统更加完善。

  H.264主要有以下几大优点:

  - 高效压缩:与H.263+和MPEG4 SP相比,减小50%比特率;

  - 延时约束方面有很好的柔韧性;

  - 容错能力;

  - 编/解码的复杂性可伸缩性;

  - 解码全部细节:没有不匹配;

  - 高质量应用;

  - 网络友善。

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