视频编码技术 PPT
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第5课 视频编码 课件(共13张PPT) 三下信息科技浙教版(2023)
三、数字视频的应用
随着互联网、大数据技术的发展，数字视频利用先进的处理技术 ，在提升视频播放质量的同时，实现了更多的创新应用。例如，视 频会议满足多人实时沟通交流；赛场高清直播实时捕捉并转播运动 员的精彩画面；虚拟现实(VR)全景技术模拟还原现实中的场景，使 观众获得沉浸式的交互体验；人工智能(AI)视频分析技术能够辨识 追踪视频画面，实时监控分析。
试一试
视频编码后也会产生不同类型的文件格式，常见的视频文件类 型有AVI、WMV、MP4、MOV等。试着将一种格式的视频利用格式 转换软件转化成其他视频格式，比较不同格式视频的差异。
选中文件，单击鼠标 右键，选择“属性”,查 看视频详细信息。
二、视频数字化
当连续的图像以一定的速度播放时，就会形成比较流畅的视频 画面。在视频中，称一幅静止的画面为帧。当计算机要处理视频时 ，通过数字采集设备如摄像机对画面进行采集，当每秒采集的帧画 面越多，产生的视频就会越流畅，然后对采集到的视频画面进行编 码转换，根据量化的结果进行编码转换，最终完成视频数字化。
第5课 视频编码
学习内容
1.视频编码实现过程。 2.数字视频的应用。
讨论
视频是可以用于记录比赛、进行远程交流的一种方式， 动态的画面是如何变成视频被计算机处理的呢?
建构
视频编码是视频处理中的一个核心技术，视频的数据量 一般都比较大，经过数字化编码后便于存储和传输。
一、认识数字视频
数字视频技术能将动态的图像、声音等进行编码、压缩、储存 ，得到不同格式的数字视频，最大程度保证了图像与声音的完整性 。
练习
定格动画是通过逐帧地拍拍摄一段简单的定格动画视频，并与同伴分享交流。
谢谢聆听！
INTERNET OF THINGS
视频编码技术前沿与方向
基于视觉特性的视频编码
❖ 技术3：视觉感知机理与编码
– “像素-基元/纹理-对象-场景” 层次模型 – S. Zhu, UCLA
视觉表示模型 物理世界模型
场景
世界
对象 基元、纹理 像素
感知 物质 图获
取
原子/分子
结构 电子 感知
原始 图像
纹理 区域 估计
合成 纹理
合成 图像
基于视觉特性的视频编码
基于视觉特性的视频编码
❖ 技术2：基于Inpainting技术的视频编码*
– 码率节省达18%
*D. Liu; X. Sun; F. Wu; S. Li; Y. Zhang, Image Compression With Edge-Based Inpainting, IEEE-TCSVT, Vol. 17, No. 10, Oct. 2007 pp. 1273–1287.
峰值信噪比=6.24
一般认为：峰值信噪比与图像质量近似成正比关系。
结论：1、峰值信噪比度量与人的视觉感知并不完全一致！
2、需要寻求更加符合人类视觉感知的客观度量方法以 及相应的编码理论和方法。
可能突破方向：借鉴视觉感知 机理
❖对视觉感知机理的认识逐渐深入，用于视 频编码的潜力很大
视频编码
JPEG (~14倍) JPEG (~50倍)
A
B3
B2
B3
B1
B3
B2
B3
A
compatible base layer
传统可伸缩编码
❖ H.264 SVC
– SNR可分级：层间预测
Spatial Base Layer
(Layer 0)
reconstructed sequence
视频编码技术-PPT
第3章 视频编码技术
1.视频信号的数字化 2.视频文件格式 3.视频压缩编码原理 4.视频压缩标准
学习目标
掌握视频数字化方法 了解视频文件格式 掌握视频压缩编码原理（预测编码、变换编
码、统计编码原理）
理解视频压缩标准（ MPEG标准 ）
3.1 视频信号的数字化
1.视频相关的基本概念
所谓视频（video frequency ），连续的图像变化每秒 超过24帧（frame）画面以上时，根据视觉暂留原理，人 眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效 果，这样连续的画面叫做视频。即视频是由一系列单独的 静止图像组成，其单位用帧或格来表示；
（1）本地影像视频格式
－MOV格式，美国Apple公司开发的一种视频格式，默认 的播放器是苹果的QuickTime Player。具有较高的压缩比率 和较完美的视频清晰度等特点，但其最大的特点还是跨平 台性，即不仅能支持Mac OS，同样也能支持Windows系列。
Avid Media composer非线性编辑软件支持该格式。
同步信号
)
地(色度)
S-Video四芯插头（座）
地(亮度)
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口
莲花接头
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口 IEEE1394接口
IEEE1394是一种外部串行总线标准，800Mbps的 高速。1394接口具有把一个输入信息源传来的数据向 多个输出机器广播的功能，特别适用于家庭视听的连接。 由于该接口具有等时间的传送功能，确保视听AV设备 重播声音和图像数据质量，具有好的重播效果。
人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂 的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，而能继续保 留其影像0.1-0.4秒左右，这种现象被称为视觉暂留现象。
1.视频信号的数字化 2.视频文件格式 3.视频压缩编码原理 4.视频压缩标准
学习目标
掌握视频数字化方法 了解视频文件格式 掌握视频压缩编码原理（预测编码、变换编
码、统计编码原理）
理解视频压缩标准（ MPEG标准 ）
3.1 视频信号的数字化
1.视频相关的基本概念
所谓视频（video frequency ），连续的图像变化每秒 超过24帧（frame）画面以上时，根据视觉暂留原理，人 眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效 果，这样连续的画面叫做视频。即视频是由一系列单独的 静止图像组成，其单位用帧或格来表示；
（1）本地影像视频格式
－MOV格式，美国Apple公司开发的一种视频格式，默认 的播放器是苹果的QuickTime Player。具有较高的压缩比率 和较完美的视频清晰度等特点，但其最大的特点还是跨平 台性，即不仅能支持Mac OS，同样也能支持Windows系列。
Avid Media composer非线性编辑软件支持该格式。
同步信号
)
地(色度)
S-Video四芯插头（座）
地(亮度)
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口
莲花接头
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口 IEEE1394接口
IEEE1394是一种外部串行总线标准，800Mbps的 高速。1394接口具有把一个输入信息源传来的数据向 多个输出机器广播的功能，特别适用于家庭视听的连接。 由于该接口具有等时间的传送功能，确保视听AV设备 重播声音和图像数据质量，具有好的重播效果。
人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂 的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，而能继续保 留其影像0.1-0.4秒左右，这种现象被称为视觉暂留现象。
协议软件部培训PPT-H264视频编解码技术
2021/7/14
培训内容
• 视频编码标准H.263 – 协议结构
H.263有效载荷头定义了三种格式（模式A、模式B和模式C）。在模式A 中，在实际压缩H.263视频比特流之前存在4字节的H.263有效载荷头。 这样允许在GOB边界有分段。在模式B中，使用的是8字节的H.263有效 载荷头，且每个数据包从MB边界开始，没有PB帧选项。最后，模式C中 使用的是12字节的H.263有效载荷头，采用PB帧选项支持在MB边界的帧 分段。
4:4:4 ，Y、Cb 和Cr 具有同样的水平和垂直清晰度，在每一像素位 置，都有Y，Cb 和Cr分量，即不论水平方向还是垂直方向，每4个亮 度像素相应的有4个Cb和4个Cr色度像素。
4:4:4
4:2:0
4:2:2
Y Cb Cr
2021/7/14
• 视频编码的相关术语
1. 场和帧 2. 片和宏块 3. 片组 4. 档次和级 5. SP和SI 6. SPS和PPS 7. 图像序列号（POC） 8. RBSP和SODB
协议软件部培训PPTH264视频编解码技术
2021年7月14日星期三
•目标 •重点 •培训内容 •参考资料
2021/7/14
目录
培训目标 1. 掌握视频信息和视频编码的相关概念 2. 理解H.264编解码器的工作原理和关键算法 3. 掌握主流的H.264开源编解码器的架构和实
现 4. 掌握H.264视频数据RTP传输封包格式
1988年，ISO/IEC信息技术联合委员会成立了活动图像专家 组（MPEG，Moving Picture Expert Group）。1991年 公布了MPEG-1视频编码标准，码率为1.5Mbps，主要 应用于家用VCD的视频压缩；1994年11月，公布了 MPEG-2标准，用于数字视频广播（DVB）、家用 DVD的视频压缩及高清晰度电视（HDTV）。
培训内容
• 视频编码标准H.263 – 协议结构
H.263有效载荷头定义了三种格式（模式A、模式B和模式C）。在模式A 中，在实际压缩H.263视频比特流之前存在4字节的H.263有效载荷头。 这样允许在GOB边界有分段。在模式B中，使用的是8字节的H.263有效 载荷头，且每个数据包从MB边界开始，没有PB帧选项。最后，模式C中 使用的是12字节的H.263有效载荷头，采用PB帧选项支持在MB边界的帧 分段。
4:4:4 ，Y、Cb 和Cr 具有同样的水平和垂直清晰度，在每一像素位 置，都有Y，Cb 和Cr分量，即不论水平方向还是垂直方向，每4个亮 度像素相应的有4个Cb和4个Cr色度像素。
4:4:4
4:2:0
4:2:2
Y Cb Cr
2021/7/14
• 视频编码的相关术语
1. 场和帧 2. 片和宏块 3. 片组 4. 档次和级 5. SP和SI 6. SPS和PPS 7. 图像序列号（POC） 8. RBSP和SODB
协议软件部培训PPTH264视频编解码技术
2021年7月14日星期三
•目标 •重点 •培训内容 •参考资料
2021/7/14
目录
培训目标 1. 掌握视频信息和视频编码的相关概念 2. 理解H.264编解码器的工作原理和关键算法 3. 掌握主流的H.264开源编解码器的架构和实
现 4. 掌握H.264视频数据RTP传输封包格式
1988年，ISO/IEC信息技术联合委员会成立了活动图像专家 组（MPEG，Moving Picture Expert Group）。1991年 公布了MPEG-1视频编码标准，码率为1.5Mbps，主要 应用于家用VCD的视频压缩；1994年11月，公布了 MPEG-2标准，用于数字视频广播（DVB）、家用 DVD的视频压缩及高清晰度电视（HDTV）。
视频编码技术及H264标准精品PPT课件
熵编码原理 算术编码的唯一性和效率
• 长度为n的序列的算术编码的平均码长为：
lA P (x)l x
P (x ) lo g
P
1 (x
)
1
P
(
x
)
lo
g
P
1 (x
)
1
1
P (x ) lo g P (x ) 2 P (x )
H X n 2 n H X 2
n H X lA n n H X 2 H X lA H X n 2
Zeroleft: 当前非零系数之前所有零的个数，初始值为TotalZeros
HR.2un6_b4eforCe：A游V程 LC 下面两种情况不需要编码： 最后一个非零系数（反Z方向）前零的个数 没有剩余的零可以编码，∑ Run_before=total_zeros
本例题中：0 3 0 1 -1 -1 0 1 0 0 0 。。。。。
HEVC视频编码标准之熵编码
——基于上下文的自适应二进制算术编码CABAC （Context-based Adapting Binary Arithmetic Coding）
郑明魁
数字电视智能化技术国家地方联合工程研究中心
熵编码基础
目前的视频编码标准主要通过去除空间冗余、时间冗余与编码冗余 来实现压缩。编码器将多种算法有效的结合起来达到较高的压缩性能 ，主要相关技术包括预测编码、变换编码、量化和熵编码技术。
熵编码原理
1.算术编码 Arithmetic Coding（二进制）
在编码过程中，输入数据流中 的信源符号被分为大概率符号 (MPS)和小概率符号(LPS)。
LPS的概率记为Q， MPS的概率记为P=1-Q
熵编码原理 算术编码的唯一性和效率
IPTV系统架构及关键技术PPT课件
A 用户机顶盒开机后， 首先访问EPG服务 器，发送用户名、密 码、EPG版本信息
边缘节点
G2 面向用户 提供电播 节目
IP网
接入网
6
直播流程
卫星
A 卫星将信号 接收下来，
通过sdi线缆 传入播控系 统
SDI信号
卫星接收机
最终用户
B 播控系统经 过调度，将
sdi信号接 入到实时
编码器中
C 实时编码器
Portal服务器
离线编码器
D 流媒体服 务器将点 播片源 存入磁阵 中
流媒体服务器
3U
磁阵
C 在EPG服 务器中， EPG显示 新发布的 点播节目
EPG服务器
IP网
核心网
CDN管理服务器
E CDN管理 服务器将 点播节目 从中心节 点流媒体 服务器按 策略分发 到边缘节 点
F 边缘节点 接收点播 节目，并 向用户提 供服务
将广泛应用于流媒体,视频会议,视频电话, 移动通信
11
H.264/AVC、ISO MPEG4 Part 10
名称：H.264/ AVC（Advanced Video Coding－ITU-T）、MPEG4 PART 10（ISO）是不同组织对同一标准的不同命名；2003年11月发布为标准； 组织：2001 年12 月ITU-T和ISO在泰国Pattaya 成立 JVT（Joint Video Team） 视频联合工作组 ，H.264/AVC就是JVT的工作成果。 基础：H.264/AVC 作为MPEG-4 标准的扩展（MPEG-4 Part 10） 充分利 用了现有MPEG-4标准中的各个环节，H.264/AVC 就在现有MPEG-4 Advanced Simple Profile 的基础之上进行发展的。 效率：同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比能比MPEG-2高2-3倍， 比MPEG-4高1.5-2倍 应用：H.264/AVC 效率高，网络适应性强，能够制作出各种用途的视频，
PPT制作技巧-常见的几种高清视频编码格式
常见的几种高清视频编码格式高清视频的编码格式有五种，即H.264、MPEG-4、MPEG-2、WMA-HD以及VC-1。
事实上，现在网络上流传的高清视频主要以两类文件的方式存在：一类是经过MPEG-2标准压缩，以tp和ts为后缀的视频流文件；一类是经过WMV-HD(Windows Media Video High Definition)标准压缩过的wmv文件，还有少数文件后缀为avi或mpg，其性质与wmv是一样的。
真正效果好的高清视频更多地以H.264与VC-1这两种主流的编码格式流传。
H.264编码H.264编码高清视频H.264是由国际电信联盟(iTU-T)所制定的新一代的视频压缩格式。
H.264最具价值的部分是更高的数据压缩比，在同等的图像质量，H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍。
正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。
在MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时，H.264只需要1Mbps～2Mbps 的传输速率，目前H.264已经获得DVD Forum与Blu-ray Disc Association 采纳，成为新一代HD DVD的标准，不过H.264解码算法更复杂，计算要求比WMA-HD 还要高。
从ATI的Radeon X1000系列显卡、NVIDIA的GeForce 6/7系列显卡开始，它们均加入对H.264硬解码的支持。
与MPEG-4一样，经过H.264压缩的视频文件一般也是采用avi 作为其后缀名，同样不容易辨认，只能通过解码器来自己识别。
总的来说，常见的几种高清视频编码格式的特点是能够以更低的码率得到更高的画质，相同效果的MPEG2与H.264影片做比较，后者在容量上仅需前者的一半左右。
这也就意味着，H.264不仅能够节省HDTV的存储空间，而且还可以在手机等带宽较窄的网络上传输高质量的视频，可以说应用前途一片光明。
第四章 视频编码基础讲解
5）看成无穷阶马尔可夫信源，则信源熵：
H ( X ) 1.4比特/符号
信源相对熵：
H(X) Hmax ( X )
1.4 4.76
0.29
信源冗余度： E 1 H ( X ) 1 0.29 0.71
Hmax ( X )
第四章 视频编码基础
练习: 一个信源X和一个字母集合A如下
C 0.022 L 0.032 U 0.023
D 0.032 M 0.020 V 0.008 H1( X ) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱH01( X )
E 0.103 N 0.057 W 0.018 F 0.021 O 0.063 X 0.001 G 0.015 P 0.015 Y 0.016
27
p(xi )lb p(xi ) i1
（2）有损压缩：失真度编码或熵压缩编码。即丢 掉大量冗余信息来降低数字图像所占的空间，解码 图像和原始图像是有差别的，允许有一定的失真。
第四章 视频编码基础
2、按压缩编码算法原理分类
基于图像统计特性 基于人眼视觉特性(重要性) 基于内容(对象) 基于模型
(1) 基于图像信源统计特性的压缩方法，有预测编码、 变换编码、霍夫曼（Huffman）编码、算术编码、 游程编码等。
84
第四章 视频编码基础
4.3 熵编码 (Entropy Coding)
是无损编码，其基本原理是去除图像信源在 空间和时间上的相关性，去除图像信源像素值的 概率分布不均匀性，使编码码字的平均码长接近 信源的熵而不产生失真。
熵编码多用可变字长编码VLC实现，即对信 源中出现概率大的符号赋予短码，对出现概率小 的符号赋予长码，从而在统计上获得较短的平均 码长。
PPT制作技巧-常见的视频编码详解
常见的视频编码详解常见的视频编码详解A VI所采用的压缩算法并无统一的标准。
也就是说，同样是以A VI为后缀的视频文件，其采用的压缩算法可能不同，需要相应的解压软件才能识别和回放该A VI 文件。
除了Microsoft 公司之外，其他公司也推出了自己的压缩算法，只要把该算法的驱动(Codec)加到Windows 系统中，就可以播放用该算法压缩的A VI文件。
最新流行的MPEG-4视频也借用A VI的名称，只要机器安装了它的编码解码，也能够实现正常的播放。
这些A VI都能够在用Authorware 或PowerPiont开发的作品当中正常放映。
各种编码Codec所生成的A VI文件的大小和质量是不同的，对系统和硬件要求也不同。
因此在压缩A VI时，必须根据计算机的软硬件情况，来考虑采用什么Codec算法，否则你的作品中视频放映是难以令人满意的。
下面就是对各种常见编码解码Codec的说明。
常见的视频编码1、Cinepak Codec by Radius它最初发布的时候是用在386的电脑上看小电影，在高数据压缩率下，有很高的播放速度。
利用这种压缩方案可以取得较高的压缩比和较快的回放速度，但是它的压缩时间相对较长。
2、Microsoft Video 1用于对模拟视频进行压缩，是一种有损压缩方案，最高仅达到256色，它的品质就可想而知，一般还是不要使用它来编码A VI。
3、Microsoft RLE一种8位的编码方式，只能支持到256色。
压缩动画或者是计算机合成的图像等具有大面积色块的素材可以使用它来编码，是一种无损压缩方案。
4、Microsoft H.261和H.263 Video Codec用于视频会议的Codec，其中H.261适用于ISDN、DDN线路，H.263适用于局域网，不过一般机器上这种Codec是用来播放的，不能用于编码。
5、Intel Indeo Video R3.2所有的Windows版本都能用Indeo video 3.2播放A VI编码。
H.264视频编码介绍资料
• H263++在H263+基础上增加了3个选项，增强码流在恶劣信道上的抗 误码性和编码效率。 • 选项U—增强型参考帧选择，提供增强的编码效率和信道错误再生能 力。 • 选项V—数据分片选择，提供增强型的抗误码能力(特别是在传输过程 中本地数据被破坏的情况下)，通过分离视频码流中DCT的系数头和 运动矢量数据，采用可逆编码方式保护运动矢量。 • 选项W—在H263+的码流中补充信息，保证增强型的反向兼容性。
H.264解码器
H.264采用的新技术
• H.264标准中诸如帧间预测、变换、量化、熵编码等基本功能模块与 前几个标准（MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.261, H.263）并无太大 • • • • • • • 区别，变化主要体现在功能模块的具体细节上。 分层设计 帧间预测编码 帧内预测编码 整数变换 量化处理 熵编码 环路滤波
TTS图解
• 如图所示，搜索步骤如下：
– 第一步：从搜索起点开始，以最大搜索 长度的一半为步长，在周围距离步长的 8个点处进行块匹配计算并比较，图中 用正方形表示，1号为该次搜索最优点。 – 第二步：将步长减半，中心点移到上一 步的最小匹配点，重新在周围距离步长 的8个点处进行块匹配计算并比较，图 中用圆形表示，2号为该次搜索最优点。 – 第三步：在上一步得到的最小匹配点的 中心及周围8个点处找出最匹配点，该 点即为所求，图中用菱形表示，3号为 该次搜索最优点
块的搜索与匹配
• 搜索起点的选择很重要。 • 块搜索算法：
①全搜索法FS ②三步搜索法TTS ③菱形搜索法DS ④六边形搜索法 注：有不少对上述方法的改进及新方法。
• 块匹配准则：
①最小绝对差MAD ②最小均方误差MSE ③归一化互相关函数NCCF ④求和绝对误差SAD
H.264解码器
H.264采用的新技术
• H.264标准中诸如帧间预测、变换、量化、熵编码等基本功能模块与 前几个标准（MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.261, H.263）并无太大 • • • • • • • 区别，变化主要体现在功能模块的具体细节上。 分层设计 帧间预测编码 帧内预测编码 整数变换 量化处理 熵编码 环路滤波
TTS图解
• 如图所示，搜索步骤如下：
– 第一步：从搜索起点开始，以最大搜索 长度的一半为步长，在周围距离步长的 8个点处进行块匹配计算并比较，图中 用正方形表示，1号为该次搜索最优点。 – 第二步：将步长减半，中心点移到上一 步的最小匹配点，重新在周围距离步长 的8个点处进行块匹配计算并比较，图 中用圆形表示，2号为该次搜索最优点。 – 第三步：在上一步得到的最小匹配点的 中心及周围8个点处找出最匹配点，该 点即为所求，图中用菱形表示，3号为 该次搜索最优点
块的搜索与匹配
• 搜索起点的选择很重要。 • 块搜索算法：
①全搜索法FS ②三步搜索法TTS ③菱形搜索法DS ④六边形搜索法 注：有不少对上述方法的改进及新方法。
• 块匹配准则：
①最小绝对差MAD ②最小均方误差MSE ③归一化互相关函数NCCF ④求和绝对误差SAD
视频编码
发展历程
传统的压缩编码是建立在香农（Shannon）信息论基础上的，它以经典的集合论为基础，用统计概率模型来 描述信源，但它未考虑信息接收者的主观特性及事件本身的具体含义、重要程度和引起的后果。因此，压缩编码 的发展历程实际上是以香农信息论为出发点，一个不断完善的过程。
从不同角度考虑，数据压缩编码具有不同的分类方式。
H.263
图像视频编码的国际标准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.
分辨率与监控
分辨率
最佳方式
监控行业中主要使用以下分辨率：SQCIF、QCIF、CIF、4CIF。
2022年7月，中国AVS3音视频信源编码标准，被正式纳入国际数字视频广播组织（DVB）核心规范。
简介
视频是连续的图像序列，由连续的帧构成，一帧即为一幅图像。由于人眼的视觉暂留效应，当帧序列以一定 的速率播放时，我们看到的就是动作连续的视频。由于连续的帧之间相似性极高，为便于储存传输，我们需要对 原始的视频进行编码压缩，以去除空间、时间维度的冗余。
分辨率新的选择－528x384。
2CIF（704x288）已被部分产品采用，用来解决CIF清晰度不够高和4CIF存储量高、价格高昂的缺点。但由 于704x288只是水平分辨率的提升，图像质量提高不是特别明显。
经过测试，我们发现另外一种2CIF分辨率528x384，比704x288能更好解决CIF、4CIF的问题。特别是在 512Kbps－1Mbps码率之间，能获得稳定的高质量图像，满足用户较高图像质量的要求。这一分辨率已被许多络多 媒体广播所采用，被广大用户所接受。比如杭州通上影院是采用512x384分辨率，在768k下能稳定地获得近似DVD 的图像质量。
《音视频编解码技术培训课件》
音视频编解码的未来发展趋势
本节将介绍音视频编解码技术的未来发展趋势，讨论如何根据利用新技术、 硬件和算法来提高音视频编解码的性能和质量，并展望未来发展的新技术和 新应用。
结束语及培训反馈建议
本节将简要总结本课程的主要内容，同步收集学员的反馈建议，以便进行进 一步的优化和改进。
音视频编解码技术在诸多应用场景中都有着广泛的应用，本节将介绍常见的 应用场景，如视频流媒体、视频会议、网络游戏等，并提供相应的技术方案 和优化方法。
音视频编解码优化技巧与方法
本节将介绍音视频编解码优化方案，包括硬件加速、多线程优化、编解码算法优化和代码优化等 方面，旨在帮助您提高音视频应用的性能和质量。
音视频数据流的封装与解封装技术
封装技术
介绍音视频数据流封装的基 本概念、主要格式以及封装 格式的特点和应用场景。
解封装技术
容器格式
介绍音视频数据流解封装的 基本概念、主要格式以及解 封装格式的特点和应用场景。
介绍不同封装格式的差异和 特点，并探讨如何根据不同 需求选择合适的容器格式。
基于H.264和HEVC 的视频编码 技术
音视频定时协同技术与同步问题处理
1
音视频同步
介绍音视频同步问题，并介绍时钟
定时协同
2
同步、帧同步等同步方法的原理和 实现。
介绍音视频数据的定时协同方法，
包括同步时钟、数据帧和缓存管理
等操作。
3
同步问题处理
介绍常见的音视频同步问题，并提 供相应的解决方案和优化建议。
常用开源音视频编解码库介绍
FFห้องสมุดไป่ตู้peg
实践案例：基于FFm p eg 的音 视频处理与转码
本节将提供基于FFmpeg的音视频处理方案，包括视频剪辑、视频合成、音视 频转码等应用案例，并提供相应的代码和优化方案。
视频编码国际标准122页PPT
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。 17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。 18、福不虚至，祸不易来。 19、久在樊笼里，复得返自然。 20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。
视频编码国际标准
Байду номын сангаас
谢谢你的阅读
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。 17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。 18、福不虚至，祸不易来。 19、久在樊笼里，复得返自然。 20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。
视频编码国际标准
Байду номын сангаас
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2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口 色差分量接口
分量视频信号(Component Video Signal)是指每个基色 分量作为独立的视频信号。一般用亮度-色差表示，如Y和Cr、 Cb，Y和I、Q，Y和U、V。使用分量视频信号是表示颜色的最 好方法。
分量信号接入口
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口
➢高性能计算机：接收和记录编码后的数字视频 数据。
➢大容量存储设备：存储经过编辑修改的数字视 频文件。
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口
复合端口 色差分量接口 S-Video信号端子 IEEE1394接口
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口
复合端口
也称AV 接口，通常都是成对的白色音频接口和黄色的 视频接口，常用接头有BNC接头和莲花(RCA)接头。传输的 是亮度/色度(Y/C) 混合在一起的视频信号。易导致亮、色串 扰、清晰度降低等问题，是最差的视频信号。
同步信号)
地(色度)
S-Video四芯插头（座）
地(亮度)
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口
莲花接头
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口 IEEE1394接口
IEEE1394是一种外部串行总线标准，800Mbps的 高速。1394接口具有把一个输入信息源传来的数据向 多个输出机器广播的功能，特别适用于家庭视听的连接。 由于该接口具有等时间的传送功能，确保视听AV设备 重播声音和图像数据质量，具有好的重播效果。
图 隔行扫描方式
1.视频相关的基本概念
视频信号有模拟视频信号与数字视频信号之分。
模拟视频即指由连续的模拟信号组成视频图像，它的存储 介质是磁带或录像带；在编辑或转录过程中画面质量会降低。 数字视频是把模拟信号变为数字信号，它描绘的是图像中 的单个像素，可以直接存储在电脑硬盘中，因此在编辑过程 中可以最大限度地保证画面质量几乎没有损失。
S-Video信号端子
S端子信号，它同时传送两路信号：亮度信号Y和色度信 号C。由于将亮度和色度分离，色度对亮度的串扰现象也消 失。其图象质量优于复合视频信号，但低于分量视频信号。
S端子用四芯插头，一些计算机显卡或非线性编辑卡也
有用七芯插头，其外形与S端子一样，只是又包含了复合视
频信号。
色度
亮度(含
场：视频的一个扫描过程。有逐行扫描和隔行扫 描，对于逐行扫描，一帧即是一个垂直扫描 场；对于隔行扫描，一帧由两场构成：奇数场 和偶数场，是用两个隔行扫描场表示一帧。
1.视频相关的基本概念
（1）逐行扫描
实线为行扫描的正程，左→右；
虚线
逆程，右→左。
图 逐行扫描方式
1.视频相关的基本概念
（2）隔行扫描
2.视频的采集及数字化
数字视频的获取方法：
➢从现成的数字视频库中截取。 ➢利用计算机软件制作视频。利用计算机生成的动画， 如把flc或gif动画格式转换成avi等视频格式。 ➢把静态图像或图形文件序列组合成视频文件序列。 ➢通过视频采集设备获取数字视频。通过视频采集卡 把模拟视频转换成数字视频，并按数字视频文件的格 式保存下来。
600Mbit的存储空间只能存储90帧的视频图像信号，或 者说可以存储大约3.6 s的数字电视节目。
如果存储更高分辨率的高清数字电视信号，那存储时间 就更短了，大约只有几秒钟。因此对视频的处理、传输、存 储和显示提出了更高的要求。
ITU-R601——数字演播室标准 4:2:2格式中色差信号的取样为亮度信号的一半。
第3章 视频编码技术
1.视频信号的数字化 2.视频文件格式 3.视频压缩编码原理 4.视频压缩标准
学习目标
掌握视频数字化方法 了解视频文件格式 掌握视频压缩编码原理（预测编码、变换编
码、统计编码原理）
理解视频压缩标准（ MPEG标准 ）
3.1 视频信号的数字化
1.视频相关的基本概念
所谓视频（video frequency ），连续的图像变化每秒 超过24帧（frame）画面以上时，根据视觉暂留原理，人 眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效 果，这样连续的画面叫做视频。即视频是由一系列单独的 静止图像组成，其单位用帧或格来表示；
① 模拟信号强调在时间上的连续性。 ② 模拟信号强调在幅值上的连续性。 ③计量和描述方式，一般采用十进制数。
1.视频相关的基本概念
但数字视频的数据量是非常惊人的，按照ITU-R601标 准4∶2∶2格式的PAL制数字化视频信号，每帧数据量为 720×576×8×2≈6.64Mbit，每秒数据量为 6.64×25≈165Mbit。
人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂 的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，而能继续 保留其影像0.1-0.4秒左右，这种现象被称为视觉暂留现象。
1.视频相关的基本概念
帧：一帧是扫描获得的一幅完整图像的信号，是视 频图像的最小单位；“帧”在动画创作当中又
称 “格”。
帧率：就是每秒钟扫描多少帧。对于PAL制式电视 系统，帧率为25帧；而NTSC制式电视系 统，帧率为30帧。
2.视频的采集及数字化
视频图像的数字化
• 数字化方法 （1）先从复合彩色图像中分离出彩色分量，然后数字化。 （2）首先用一个高速A/D转换器对彩色全信号进行数字化, 然后在数字域中进行分离，以获得所希望的YCbCr，YUV，YIQ 或RGB分量数据。
Hale Waihona Puke 2.视频的采集及数字化2.视频的采集及数字化
数字视频的采集系统
➢视频源设备：录像机、电视机、影碟机等；
➢视频采集卡：对模拟视频信号进行采样、量化
和编码的设备；
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口 视频采集卡的作用是将模拟摄像机、录像机等输出的模拟 视频信号输入电脑，并转换成电脑可辨别的数字化的视频数据 文件。 目前的视频采集卡是视频采集和压缩同步进行，并被压缩 成MPG格式文件。
1.视频相关的基本概念
视频信息和信号特点：
(1) 直观性：给人印象更深刻、生动、具体。 (2) 确定性：“百闻不如一见”。 (3) 高效性：人眼是一个高度复杂的并行信息处理系
统，能并行快速地观察一幅图像的细节，因此它获取视 频信息的效率要比语音信息高得多。
(4) 广泛性：人类接受的信息，80%来自视觉。