主流的视频压缩技术

2024-07-10 20:33| 来源: 网络整理| 查看: 265

为什么要编码

对于视频数据而言，视频编码的最主要目的是数据压缩。这是因为动态图像的像素形式表示数据量极为巨大，存储空间和传输带宽完全无法满足保存和传输的需求。例如，图像的每个像素的三个颜色分量RGB各需要一个字节表示，那么每一个像素至少需要3字节，分辨率1280×720的图像的大小为2.76M字节。如果帧率为25帧/秒，那么传输所需的码率将达到553Mb/s，如果对于更高清的视频，如1080P、4k、8k视频，其传输码率更是惊人

为什么可以压缩

视频信息之所以存在大量可以被压缩的空间，是因为其中本身就存在大量的数据冗余时间冗余：视频相邻的两帧之间内容相似，存在运动关系空间冗余：视频的某一帧内部的相邻像素存在相似性编码冗余：视频中不同数据出现的概率不同视觉冗余：观众的视觉系统对视频中不同的部分敏感度不同

MPEG-1 MPEG组织制定的第一个视频和音频有损压缩标准，视频压缩算法于1990年定义完成。1992年底，MPEG-1正式被批准成为国际标准。MPEG－1曾经是VCD的主要压缩标准 MPEG1最大清晰度仅为352 X 288视频压缩率为26：1

缺陷

压缩比还不够大图像清晰度还不够高传输图像的带宽有一定的要求，不适合网络传输MPEG1的录像帧数固定为每秒25帧，不能丢帧录像，使用灵活性较差

MPEG-2 MPEG-2制定于1994年，设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率MPEG-2主要用于DVD，同时也使用HDTV，应用于各种高清视频，有线电视等MPEG1最大清晰度720X486 传输速率在3 Mbit/s~10 Mbit/s之间视频压缩率为60-100倍 MPEG-4 已成为掌上媒体的常见格式MPEG4于1998 年11 月公布。MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图像质量。低比特率下的多媒体通信与MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控压缩倍数为450倍(静态图像可达800倍)分辨率输入可从320 ×240到1280 ×1024

应用：

应用于因特网视音频广播应用于无线通信应用于静止图像压缩应用于电视电话应用于计算机图形、动画与仿真应用于电子游戏硬件产品上面的应用 MPEG-7 MPEG-7将扩展现有标识内容的专用方案及有限的能力，包含更多的多媒体数据类型。换句话说，它将规范一组“描述子”，用于描述各种多媒体信息，也将对定义其他描述子以及结构(称为“描述模式”)的方法进行标准化。MPEG-7将标准化一种语言来说明描述模式，即“描述定义语言”。带有MPEG-7数据的 AV资料可以包含静止图像、图形、3D模型、音频、语音、视频，以及这些元素如何在多媒体表现中组合的信息。这些通用数据类型的特例可以包含面部表情和个人化特性。MPEG-7的功能与其他MPEG标准互为补充，MPEG-7是有关内容的信息，是数据的数据(data about data)。

MPEG-7潜在的应用主要分为三大类：

第一类是索引和检索类应用，视频数据库的存储检索；向专业生产者提供图像和视频；商用音乐；音响效果库；历史演讲库；根据听觉提取影视片段；商标的注册和检索第二类是选择和过滤类应用，用户代理驱动的媒体选择和过滤；个人化电视服务；智能化多媒体表达；消费者个人化的浏览、过滤和搜索；向残疾人提供信息服务第三类是专业化应用，远程购物；生物医学应用；通用接入；遥感应用；半自动多媒体编辑；教学教育；保安监视；基于视觉的控制。 MPEG-21 MPEG-21致力于为多媒体传输和使用定义一个标准化的、可互操作的和高度自动化的开放框架MPEG-21标准其实就是一些关键技术的集成，通过这种集成环境对全球数字媒体资源进行增强，实习内容描述、创建、发布、使用、识别、收费管理、版权保护、用户隐私权保护、终端和网络资源撷取及事件报告等功能

制定目的：

1.将不同的协议、标准和技术等有机地融合在一起。2.制定新的标准。3.将这些不同的标准集成在一起。 H261,H263,H264,H265 H.261的概述：H.261是1990年ITU-T制定的一个视频编码标准，属于视频编解码器。使用帧间预测来消除空域冗余，并使用了运动矢量来进行运动补偿H.263的概述：H.263是由ITU-T制定的视频会议用的低码率视频编码标准，属于视频编解码器。H.263的运动补偿使用半像素精度，而H.261则用全像素精度和环路滤波H.264的概述：H.264同时也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC动态图像专家组（MPEG）联合组成的联合视频组（JVT，Joint Video Team）提出的高度压缩数字视频编解码器标准。H.265是ITU-T VCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。

H.265的优势：

1.低带宽2.低存储3.低延时 AVS

AVS是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准，是《信息技术先进音视频编码》系列标准的简称，其包括系统、视频、音频、数字版权管理等四个主要技术标准和符合性测试等支撑标准。

AVS的三大特点

1. 我国牵头制定的、技术先进的第二代信源编码标准——先进；2. 领导国际潮流的专利池管理方案，完备的标准工作组法律文件——自主；3. 制定过程开放、国际化——开放

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