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視頻編碼有哪些？

來源：www.vixito.cn 發(fā)布時間：2022年12月08日

為什么要進(jìn)行視頻編碼？
伴隨著用戶對高清視頻的需求量的增加，視頻多媒體的視頻數(shù)據(jù)量也在不斷加大。如果未經(jīng)壓縮，這些視頻很難應(yīng)用于實際的存儲和傳輸。以1080P 60FPS 1H的視頻為例如未經(jīng)過壓縮處理視頻大小將達(dá)到20G+
視頻編碼的基本原理：

視頻圖像數(shù)據(jù)有極強(qiáng)的相關(guān)性，也就是說有大量的冗余信息。其中冗余信息可分為空域冗余信息和時域冗余信息。壓縮技術(shù)就是將數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉（去除數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性），壓縮技術(shù)包含幀內(nèi)圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和熵編碼壓縮技術(shù)。

去時域冗余信息
使用幀間編碼技術(shù)可去除時域冗余信息，它包括以下三部分：
－運(yùn)動補(bǔ)償
運(yùn)動補(bǔ)償是通過先前的局部圖像來預(yù)測、補(bǔ)償當(dāng)前的局部圖像，它是減少幀序列冗余信息的有效方法。
－運(yùn)動表示
不同區(qū)域的圖像需要使用不同的運(yùn)動矢量來描述運(yùn)動信息。運(yùn)動矢量通過熵編碼進(jìn)行壓縮。
－運(yùn)動估計
運(yùn)動估計是從視頻序列中抽取運(yùn)動信息的一整套技術(shù)。
注：通用的壓縮標(biāo)準(zhǔn)都使用基于塊的運(yùn)動估計和運(yùn)動補(bǔ)償。
去空域冗余信息
主要使用幀間編碼技術(shù)和熵編碼技術(shù)：
－變換編碼
幀內(nèi)圖像和預(yù)測差分信號都有很高的空域冗余信息。變換編碼將空域信號變換到另一正交矢量空間，使其相關(guān)性下降，數(shù)據(jù)冗余度減小。
－量化編碼
經(jīng)過變換編碼后，產(chǎn)生一批變換系數(shù)，對這些系數(shù)進(jìn)行量化，使編碼器的輸出達(dá)到一定的位率。這一過程導(dǎo)致精度的降低。
－熵編碼
熵編碼是無損編碼。它對變換、量化后得到的系數(shù)和運(yùn)動信息，進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮。
編碼方案有哪些：

視頻編碼方案有很多，用百家爭鳴形容不算過分，常見的音頻視頻編碼有以下幾類：

MPEG系列

由ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)組織機(jī)構(gòu)）下屬的MPEG（運(yùn)動圖象專家組）開發(fā) 視頻編碼方面主要是Mpeg1（vcd）、Mpeg2（DVD）、Mpeg4（DVDRIP使用的都是它的變種，如：divx，xvid等）、Mpeg4 AVC；音頻編碼方面主要是MPEG Audio Layer 1/2、MPEG Audio Layer 3（mp3）、MPEG-2 AAC 、MPEG-4 AAC等。注意：DVD音頻沒有采用Mpeg的。MPEG是運(yùn)動圖像專家組（Moving Picture Experts Group）的縮寫，于1988年成立，是為數(shù)字視/音頻制定壓縮標(biāo)準(zhǔn)的專家組，已擁有300多名成員，包括IBM、SUN、BBC、NEC、INTEL、AT&T等世界知名公司。MPEG組織最初得到的授權(quán)是制定用于“活動圖像”編碼的各種標(biāo)準(zhǔn)，隨后擴(kuò)充為“及其伴隨的音頻”及其組合編碼。后來針對不同的應(yīng)用需求，解除了“用于數(shù)字存儲媒體”的限制，成為制定“活動圖像和音頻編碼”標(biāo)準(zhǔn)的組織。MPEG組織制定的各個標(biāo)準(zhǔn)都有不同的目標(biāo)和應(yīng)用，已提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21標(biāo)準(zhǔn)。

H.26X系列

由ITU（國際電傳視訊聯(lián)盟）主導(dǎo)，側(cè)重網(wǎng)絡(luò)傳輸，（注只是視頻編碼），ITU-T 的標(biāo)準(zhǔn)包括 H.261、H.263、H.264，主要應(yīng)用于實時視頻通信領(lǐng)域，如視頻會議；MPEG 系列標(biāo)準(zhǔn)是由ISO/IEC制定的，主要應(yīng)用于視頻存儲（DVD）、廣播電視、互聯(lián)網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)的流媒體等。兩個組織也共同制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，H.262標(biāo)準(zhǔn)等同于 MPEG-2的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，而H.264標(biāo)準(zhǔn)則被納入 MPEG-4的第10部分。

如今廣泛使用的 H.264 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)可能不能夠滿足應(yīng)用需要，應(yīng)該由另一種更高的分辨率、更高的壓縮率以及更高質(zhì)量的編碼標(biāo)準(zhǔn)所替代。ISO/IEC 動態(tài)圖像專家組和ITU-T視頻編碼的專家組共同建立了視頻編碼合作小組，出臺了H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)。H.265的壓縮有了顯著提高，一樣質(zhì)量的編碼視頻能節(jié)省40%至50%的碼流，還提高了并行機(jī)制以及網(wǎng)絡(luò)輸入機(jī)制
其它編碼格式
AVS、VP8/VP9、AVI等
視頻編碼正處于一個技術(shù)日新月異的時期，視頻編碼的壓縮性能在不斷得到提升。

視頻格式與編碼規(guī)格的關(guān)系：