第二章 视频压缩标准及应用
视频压缩标准
视频压缩标准视频压缩标准是指对视频文件进行压缩处理时所遵循的技术规范和标准。
视频压缩是指通过编码和压缩算法，将视频文件的体积减小，以便更好地存储、传输和播放。
在数字视频应用中，视频压缩是非常重要的，它可以有效地减小文件大小，提高传输速度，节省存储空间，降低成本，提高视频质量等。
本文将介绍几种常见的视频压缩标准，以及它们的特点和应用场景。
一、H.264/AVC。
H.264/AVC是一种先进的视频压缩标准，它可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
它采用了先进的编码技术，如运动补偿、变换编码、熵编码等，可以在保证视频质量的前提下，将视频文件的体积减小到很小。
H.264/AVC广泛应用于数字电视、高清视频、蓝光光盘、视频会议等领域。
二、H.265/HEVC。
H.265/HEVC是H.264/AVC的升级版本，它在保证视频质量的前提下，可以将视频文件的体积减小到更小。
H.265/HEVC采用了更先进的编码技术，如更高效的运动补偿、更高效的变换编码、更高效的熵编码等，可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
H.265/HEVC广泛应用于超高清视频、4K视频、8K视频等领域。
三、VP9。
VP9是由Google开发的一种开放式视频压缩标准，它可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
VP9采用了更先进的编码技术，如更高效的运动补偿、更高效的变换编码、更高效的熵编码等，可以在保证视频质量的前提下，将视频文件的体积减小到更小。
VP9广泛应用于在线视频、网络直播、互联网视频等领域。
四、AV1。
AV1是由Alliance for Open Media开发的一种开放式视频压缩标准，它可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
AV1采用了更先进的编码技术，如更高效的运动补偿、更高效的变换编码、更高效的熵编码等，可以在保证视频质量的前提下，将视频文件的体积减小到更小。
AV1是未来的发展方向，它将广泛应用于各种数字视频应用中。
五、总结。
视频压缩技术的研究与应用
视频压缩技术的研究与应用随着网络的普及和带宽的提高，越来越多的人开始喜欢在网上观看视频。
而为了在网络上传输视频，需要进行大幅度的压缩。
视频压缩技术就应运而生。
下面我将就视频压缩技术的研究与应用进行一些探讨。
一、视频压缩技术的研究视频压缩技术主要依靠信号处理和信息论等方面的知识进行研究。
视频压缩技术的研究可以分为两个方向：一是研究压缩算法，二是研究压缩标准。
1.压缩算法压缩算法是视频压缩中最核心的技术之一。
目前视频压缩算法主要分为两种类型：一种是基于变换编码的压缩算法，另一种是基于运动估计的压缩算法。
基于变换编码的压缩算法是目前应用最广泛的一种压缩算法。
在这种压缩算法中，先将视频信号进行一定的预处理，如离散余弦变换、小波变换等，将时域信号转化为频域信号，再进行量化、编码等操作，最后将经过处理的信号压缩存储。
基于运动估计的压缩算法是利用帧间差异进行压缩。
在压缩时，将每一帧与前一帧进行比较，将变化的部分存储下来。
这种算法可以有效地减少数据量。
2.压缩标准压缩标准是针对视频压缩的编码方式和参数进行规范。
目前，国际上应用最广泛的视频压缩标准是MPEG。
MPEG 系列标准包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21 等多个版本。
其中，MPEG-2 用于数字电视广播和DVD 影碟，MPEG-4 主要用于网络传输和移动设备，MPEG-7 是描述多媒体内容的元数据标准，MPEG-21 则是一种新型的多媒体应用环境标准。
二、视频压缩技术的应用视频压缩技术的应用涵盖了多个领域：1.数字电视数字电视广播采用的是基于 MPEG-2 标准的视频压缩技术。
这种技术可以将高清晰度的电视信号压缩后传输，保证广播传输的所需带宽较小，同时保持画质的稳定与清晰。
2.网络视频网络视频领域则采用的是基于 MPEG-4 标准的视频压缩技术。
这种技术可以保证在网络传输时所需的带宽更小，可以减少网络传输延时，避免视频卡顿的情况。
视频压缩编码技术研究与应用
视频压缩编码技术研究与应用摘要：在当今数字时代，视频内容的传播已成为人们日常生活的重要组成部分。
然而，视频文件的大小庞大、带宽资源的有限性以及传输时的延迟问题，都对视频传输和存储提出了挑战。
因此，研究视频压缩编码技术以实现高质量的视频传输和存储变得至关重要。
本文将对视频压缩编码技术的研究进展进行综述，并讨论该技术在不同领域的应用。
1. 引言视频压缩编码技术是将视频信号进行压缩以减少其占用的存储空间和传输带宽的技术。
该技术在媒体传输、视频会议、电视广播、视频监控等领域得到广泛应用。
主要的视频压缩编码标准有MPEG系列和H.264/AVC。
随着高清视频、4K和8K等高分辨率的普及，新的视频压缩编码标准如H.265/HEVC和AV1也得到了广泛研究和应用。
2. 视频压缩编码技术的原理视频压缩编码的原理可以分为三个步骤：预处理、压缩和解压缩。
首先，预处理包括图像的采样、颜色空间变换和帧间预测等过程。
然后，压缩过程中使用了数据压缩算法，如离散余弦变换（DCT）、运动估计和运动补偿等技术。
最后，解压缩过程将压缩后的数据恢复为原始的视频信号。
3. MPEG系列MPEG（Moving Picture Experts Group）系列是最早和最常见的视频压缩编码标准之一。
该系列标准包括了MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7等。
MPEG-1是最早的视频压缩编码标准，适用于低分辨率的视频传输。
MPEG-2则适用于标清电视和DVD等广播和存储应用。
MPEG-4为多媒体应用提供了更高的灵活性和互操作性，可以适应不同分辨率和比特率的视频。
MPEG-7则是一个描述和检索多媒体内容的标准。
4. H.264/AVCH.264/AVC（Advanced Video Coding）是一种广泛使用的视频压缩编码标准，提供了优秀的压缩效率和视频质量。
H.264/AVC主要使用了块运动估计和块的变换编码等技术。
它已在数字电视、互联网视频、视频会议等方面得到了广泛应用。
安防监控系统的视频压缩标准
安防监控系统的视频压缩标准随着科技的不断发展，安防监控系统在各行各业中的应用越来越广泛。
视频监控作为其中的重要组成部分，对于视频的存储和传输提出了更高的要求。
视频压缩技术因此应运而生，旨在将视频数据进行高效的压缩，以降低存储和传输的成本。
本文将探讨安防监控系统中视频压缩的标准及其重要性。
一、视频压缩标准的定义视频压缩标准是衡量视频压缩技术性能的准则，它规定了压缩算法、编码规则、解码参数以及其他相关参数。
通过遵循视频压缩标准，可以实现不同设备之间的互操作性，确保视频数据的一致性和兼容性。
二、H.264压缩标准H.264是目前应用最广泛的视频压缩标准之一，也是安防监控系统中常用的压缩标准。
H.264标准具有高压缩比、高图像质量和低延迟的优点，适用于实时视频传输和存储。
它采用了多种高级编码技术，包括运动补偿、帧内预测和熵编码等，以提高视频压缩的效果。
三、H.265压缩标准H.265是H.264的后续版本，也被称为HEVC（High Efficiency Video Coding）。
相比于H.264，H.265在视频压缩效率上有了显著提升。
它通过引入更加复杂的编码方式和算法，使得同样画质下的视频文件大小更小，节省了存储空间和传输带宽。
对于安防监控系统而言，采用H.265压缩标准可以提升视频数据的传输效率和存储效能。
四、MJPEG压缩标准除了H.264和H.265，MJPEG（Motion-JPEG）也是一种常用的视频压缩标准。
MJPEG将视频分解成一系列JPEG格式的图像帧进行压缩，每一帧都是相互独立的，因此可以实现快速的视频传输和编解码。
虽然MJPEG压缩标准的压缩率相对较低，但它在控制和操作方面的灵活性较好，适合于某些特定的安防监控场景。
五、选择适合的视频压缩标准的重要性在选择视频压缩标准时，需要综合考虑实际应用场景、存储和传输需求以及设备兼容性等因素。
不同的视频压缩标准具有不同的特点和适用范围，因此选择合适的标准对于安防监控系统的性能和效果至关重要。
视频压缩标准
视频压缩标准视频压缩是指通过一定的技术手段，减小视频文件的体积，以便更方便地存储和传输。
在数字化信息时代，视频压缩标准成为了视频编码领域的重要研究内容。
本文将介绍一些常见的视频压缩标准，以及它们的特点和应用。
一、H.264/AVC。
H.264/AVC是一种广泛应用的视频压缩标准，它具有高压缩比和良好的视频质量。
H.264/AVC主要通过帧内预测和帧间预测来实现视频压缩，同时还采用了一系列的编码优化技术，如运动补偿、变换编码和熵编码等。
由于其出色的性能，H.264/AVC在视频会议、数字电视和互联网视频等领域得到了广泛的应用。
二、H.265/HEVC。
H.265/HEVC是H.264/AVC的后继标准，它在保持高质量的同时进一步提高了压缩效率。
H.265/HEVC采用了更加先进的编码技术，如更大的块大小、更多的预测模式和更高效的运动补偿算法等。
相比于H.264/AVC，H.265/HEVC在相同视频质量下可以实现更高的压缩比，这使得它在4K超高清视频和8K超高清视频的编码领域具有重要意义。
三、VP9。
VP9是由谷歌公司推出的开源视频编码标准，它主要应用于WebM视频格式和YouTube视频网站。
VP9采用了一系列创新的编码技术，如更大的预测模式集合、更高效的变换和量化方法等。
与H.264/AVC和H.265/HEVC相比，VP9在保持良好视频质量的同时可以实现更高的压缩比，这使得它成为了互联网视频领域的重要选择。
四、AV1。
AV1是由Alliance for Open Media组织推出的开源视频编码标准，它旨在成为未来互联网视频的主流编码格式。
AV1采用了一系列先进的编码技术，如更大的块大小、更多的预测模式和更高效的变换方法等。
与H.265/HEVC和VP9相比，AV1在保持高质量的同时可以实现更高的压缩比，这使得它在4K超高清视频和8K超高清视频的编码领域具有重要意义。
总结。
视频压缩标准在不断地发展和演进，不同的标准在不同的应用场景中具有各自的优势。
视频压缩与传输技术研究及应用
视频压缩与传输技术研究及应用一、视频压缩技术在实际应用中，视频文件的体积较大，传输和存储都会占用较多的带宽和硬盘空间，因此需要对视频进行压缩以减小文件大小。
目前，常见的视频压缩技术有两种：无损压缩和有损压缩。
无损压缩：无损压缩是指在压缩的过程中不会丢失任何数据，压缩后与原始数据保持完全一致。
因此，无损压缩的压缩比较小，且不会影响视频的质量，但其压缩效率较低，不能减小视频的体积。
有损压缩：有损压缩是指在压缩的过程中会丢失部分数据，以达到减小视频文件大小的目的。
有损压缩的压缩比较高，但会影响视频的质量。
常见的有损压缩技术有MPEG、H.264和H.265等。
二、视频传输技术视频的传输一般分为点对点传输和广播传输两种方式。
点对点传输：点对点传输是指视频数据从源节点经过一系列的中转节点到达目标节点的传输方式。
常见的点对点传输协议有TCP和UDP。
其中，TCP协议保证传输的可靠性和完整性，但速度较慢；UDP协议速度较快，但不保证数据的完整性和可靠性。
广播传输：广播传输是指视频数据从源节点发送给网络中所有的节点。
在广播传输中，视频会经过多次转发和复制，从而增加了传输的延迟。
常见的广播传输协议有RTMP、RTSP和HTTP等。
三、视频压缩与传输技术应用视频压缩和传输技术已广泛应用于各个领域，如视频监控、视频会议、视频点播等。
1.视频监控：现在越来越多的监控摄像头采用数字化技术进行传输和存储。
视频压缩技术可以减小存储空间，视频传输技术可以远程实现监控。
2.视频会议：视频会议可以通过视频传输技术实现远程会议，视频压缩技术可以减小带宽占用和存储空间，提高视频质量。
3.视频点播：视频点播可以通过视频传输技术实现远程在线播放，视频压缩技术可以减小带宽占用和加速视频的加载。
总之，视频压缩和传输技术的应用范围十分广泛，不仅在通信和网络领域，还渗透到了生活各个方面。
未来，随着技术的不断发展和完善，视频压缩和传输技术将会越来越成熟和普及。
视频压缩算法的研究与应用
视频压缩算法的研究与应用摘要：随着数字媒体技术的飞速发展，视频成为了人们记录和分享生活中重要时刻的常用方式。
然而，高清视频所占用的存储空间较大，传输带宽要求较高，这给存储、传输和播放带来了很大的挑战。
为了解决这一问题，视频压缩算法应运而生。
本文将从视频压缩算法的研究背景、技术原理以及应用实例等方面进行综述和分析。
1. 引言随着数字化技术的飞速发展和智能手机的普及，视频成为了人们记录生活和分享时刻的重要方式。
然而，高清视频需要大量的存储空间和传输带宽，给存储和传输带来了困难。
为了解决这一问题，研究者们提出了视频压缩算法，用于减小视频文件的大小，从而降低存储需求和传输带宽。
2. 视频压缩算法的研究背景视频压缩算法的研究始于上世纪80年代，当时的压缩算法主要采用基于无损压缩和基于有损压缩的方法。
然而，由于无损压缩算法的压缩率低，有损压缩算法的视频质量下降，研究者们开始探索更高效的压缩算法。
3. 视频压缩算法的技术原理视频压缩算法的核心在于通过消除冗余信息和利用人眼的视觉特性来减小视频文件的大小。
常见的视频压缩算法包括基于变换编码、运动估计、熵编码和预测编码等技术。
3.1 变换编码变换编码是视频压缩的重要步骤之一，其通过对图像或视频帧进行离散余弦变换（DCT）或离散小波变换（DWT）等变换，将图像从时域转换到频域，从而减小频域中高频分量所占用的比特数，达到压缩的效果。
3.2 运动估计运动估计是视频压缩中的关键技术之一，它通过比较相邻帧之间的差异来判断视频中物体的运动情况，并用运动矢量来表示物体的运动方向和速度。
运动估计可以减小相邻帧之间的冗余信息，并可以实现帧间预测压缩。
3.3 熵编码熵编码是基于信息熵的压缩方法，它通过对频域或帧间预测的结果进行编码，利用信息熵原理对不同符号进行编码，从而减小编码后的数据量。
常见的熵编码算法包括霍夫曼编码和算术编码等。
3.4 预测编码预测编码是一种基于帧内预测的压缩方法，它通过在当前帧和已压缩的参考帧之间进行像素级的比较和差值编码，从而得到预测误差和预测残差。
视频压缩标准
视频压缩标准视频压缩是一种通过减少视频文件大小来节省存储空间和提高传输效率的技术。
在数字化时代，视频广泛用于各种领域，包括电影制作、视频会议、在线教育等。
然而，高清、长时间的视频文件往往占据大量的存储空间，并且传输过程中需要较高的带宽。
为了解决这个问题，视频压缩标准应运而生。
1. 什么是视频压缩标准视频压缩标准是一种规范，用于指导对视频进行压缩的过程。
它定义了压缩算法、编码格式和数据结构，以及解码过程中的解码器等。
视频压缩标准的制定可以保证不同设备之间的兼容性，使得视频文件可以被多种设备播放和传输。
视频压缩标准通常涉及两个方面的内容：压缩算法和编码格式。
压缩算法用于减小视频文件的大小，而编码格式描述了如何将视频数据编码成二进制数据。
2. 常见的视频压缩标准目前，市场上常见的视频压缩标准有多种，其中最常用的包括以下几种：2.1 MPEG系列标准MPEG（Moving Picture Experts Group）是一组制定视频和音频压缩标准的组织。
MPEG系列标准由多个部分组成，常见的包括 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 和 H.264。
MPEG-1 是最早的视频压缩标准，主要应用在 VCD（Video CD）和 MP3 等媒体格式中。
MPEG-2 是广播电视和 DVD 等广泛应用的压缩标准，支持更高的画质和更高的比特率。
MPEG-4 是用于互联网络传输的压缩标准，具有更高的压缩比和更好的视频质量。
H.264 是目前最常用的视频压缩标准，广泛应用于在线视频、移动通信和数字电视等领域。
2.2 AVS（Audio and Video Coding Standard）标准AVS 是中国国家视频压缩标准，广泛应用于数字电视、高清视频等领域。
它由三个主要部分组成：AVS1、AVS2 和AVS3。
AVS1 是最早的版本，已经取得了广泛的应用。
AVS2 是在 AVS1 的基础上进行改进的新版本，提供了更高的视频质量和更高的压缩比。
视频压缩技术在在线直播中的应用教程
视频压缩技术在在线直播中的应用教程随着互联网的发展，人们对于在线直播的需求越来越大。
然而，由于高清视频的传输需要占用较大的带宽和存储空间，使得在线直播成为一项技术上的挑战。
为了解决这一问题，视频压缩技术在在线直播中得到了广泛的应用。
本文将介绍视频压缩技术在在线直播中的运用，并提供应用教程。
一、什么是视频压缩技术？视频压缩技术是一种通过各种算法和编码方式，减少视频数据的体积的方法。
这些算法和编码方式的目的是优化图像质量，减少数据冗余，并尽量减少传输和存储所需的带宽和空间。
二、为什么需要在在线直播中使用视频压缩技术？在线直播涉及大量的视频数据传输，高清视频需要更大的带宽和存储空间。
为了确保视频在较低带宽下的流畅播放，以及降低存储成本，视频压缩技术在在线直播中具有重要意义。
它可以帮助提高用户体验，降低成本，并允许更多的用户同时观看直播。
三、常用的视频压缩技术1. H.264技术：H.264是目前最常用的视频压缩标准之一，能提供出色的视频质量和带宽利用率。
它支持多种分辨率和比特率，适用于各种场景，包括在线直播。
2. H.265技术：H.265是H.264的继任者，被称为高效视频编码（HEVC），具有更高的压缩效率。
在保持相同视频质量的前提下，H.265相比于H.264可以降低大约50%的比特率，提供更高的图像质量，适合高清和超高清视频传输。
3. VP9技术：VP9是由Google开发的开源视频编码格式，专为WebM格式而设计。
它具有良好的视频压缩效果和低带宽要求，因此在在线直播中被广泛应用。
四、在在线直播中使用视频压缩技术的流程1. 视频编码：首先，需要使用视频编码器将原始视频数据压缩为较小的数据流。
常用的编码器包括x264（用于H.264编码）、x265（用于H.265编码）和libvpx（用于VP9编码）等。
通过调整编码器的参数，可以控制视频的压缩比和清晰度。
2. 流媒体服务器：将压缩后的视频传输到流媒体服务器上。
电视原理课件之视频压缩标准
这是VP8的继任者，提供更高的压缩效率和更好的图像质量，同时支持更多的编码工具和先进的图像处理技术 。
04
视频压缩标准的技术分析
编码效率与压缩比分析
编码效率
视频压缩标准最重要的指标之一是编码效率。高编码效率意味着在保证视频质量的同时，能够使用更 少的存储空间和传输带宽。
压缩比
压缩比是衡量视频压缩效果的重要指标，通常以压缩前的视频大小和压缩后的视频大小的比例来表示 。高压缩比意味着在保证视频质量的同时，能够大幅度减少视频文件的大小。
电视原理课件之视频压缩标 准
2023-10-29
目 录
• 视频压缩标准概述 • 视频压缩技术基础 • 常用视频压缩标准简介 • 视频压缩标准的技术分析 • 新兴视频压缩技术展望 • 视频压缩标准的应用案例
01
视频压缩标准概述
视频压缩的必要性
视频数据量大
视频由连续的图像帧组成，每一帧都包含大量的像素信息，因此视频数据量 非常大。为了方便存储和传输，必须对视频进行压缩。
之中。
高动态范围
03
超高清电视支持高动态范围技术，能够更好地展现影片中的明
暗对比和色彩细节。
感谢您的观看
THANKS
有损压缩算法
去除数据中的冗余信息，但会 损失一些数据细节，压缩比高
，但失真大。
无损压缩算法
保留所有数据信息，不损失任何 数据细节，压缩比低，但失真小 。
混合压缩算法
结合有损和无损压缩算法的特点， 根据需要选择压缩方式，既可以实 现高压缩比，又可以保留一定的数 据细节。
03
常用视频压缩标准简介
MPEG系列标准
和灵活的传输。
H.264/AVC标准
H.264
视频压缩标准
视频压缩标准视频压缩标准是指对原始视频进行压缩处理，以减小视频文件的大小，使其更便于存储、传输和播放。
视频压缩标准是一种数据压缩算法，通过减少冗余数据和利用视频编码技术来实现文件大小的减小。
视频压缩标准主要有两种类型：有损压缩和无损压缩。
有损压缩是通过牺牲一些数据的细节和精度来减小文件大小。
这种压缩算法可以删除视频中不重要或冗余的数据，在保证视频观看效果基本不受损的前提下，减小文件大小。
目前最常用的有损压缩标准有H.264、H.265、MPEG-2和MPEG-4等。
H.264是目前最广泛应用的视频压缩标准，它在保持高质量的同时，能够大大减小文件大小，适用于网络传输和视频存储。
无损压缩是在保持视频质量不受损的前提下，减小文件大小。
这种压缩算法不会丢失任何数据，文件还原后与原始视频完全一样。
无损压缩对于一些对视频质量要求较高的应用场景比较适用，如医学影像和监控录像等。
无损压缩标准有H.264 Intra、MJPEG和Lossless等。
H.264 Intra是H.264的无损版本，通过直接对每一帧进行压缩，保持原始质量。
视频压缩标准还包括一些其他的技术和算法，如运动估计、变换编码、熵编码等。
运动估计通过对视频帧之间的像素变化进行分析，找到像素之间的关联关系，从而减少视频中重复的数据。
变换编码是将图像从空间域转换到频域进行编码，通过对频域系数进行量化和编码来实现压缩。
熵编码是对编码结果进行编码，利用统计学原理来进一步减小文件大小。
视频压缩标准的选择取决于具体应用需求和场景。
在选择标准时需要考虑视频质量、文件大小、播放平台兼容性和处理速度等因素。
当前广泛应用的视频压缩标准H.264能够满足大部分应用需求，但随着视频应用的不断发展，H.265等新的标准也逐渐得到应用。
mpeg 视频压缩标准
mpeg 视频压缩标准MPEG视频压缩标准。
MPEG（Moving Picture Experts Group）是一种用于数字视频压缩的标准，它被广泛应用于各种数字视频的存储和传输中。
MPEG标准的出现，极大地推动了数字视频技术的发展，使得视频可以更加高效地压缩和传输，从而实现了更好的视听体验。
本文将介绍MPEG视频压缩标准的相关内容，包括其原理、特点以及应用。
MPEG视频压缩标准的原理是基于人类视觉系统的特点，通过对视频信号中的冗余信息进行剔除和对信号进行编码，从而实现对视频数据的压缩。
MPEG标准采用了一系列先进的压缩算法，包括运动补偿、变换编码和熵编码等，这些算法可以有效地减小视频数据的体积，同时尽可能地保持视频质量。
MPEG标准的压缩效率非常高，可以将视频数据压缩到很小的体积，适合于各种数字视频的存储和传输。
MPEG视频压缩标准具有多种特点，其中最重要的特点之一是其高压缩比。
通过采用先进的压缩算法，MPEG标准可以将视频数据压缩到原始数据的很小比例，从而节省了存储和传输的成本。
同时，MPEG标准还具有良好的兼容性，可以适用于各种不同的视频应用场景，包括广播、存储、互联网传输等。
此外，MPEG标准还支持多种不同的分辨率和帧率，可以满足不同应用场景的需求。
MPEG视频压缩标准在各种领域都有着广泛的应用。
在数字电视领域，MPEG 标准被广泛应用于有线电视、卫星电视和地面数字电视等各种数字电视系统中，可以实现高清晰度和多频道的数字电视传输。
在互联网传输领域，MPEG标准也被广泛应用于各种视频网站和流媒体平台中，可以实现高效的视频传输和播放。
此外，MPEG标准还被应用于各种视频存储设备和视频编码器中，可以实现高效的视频存储和编码。
总的来说，MPEG视频压缩标准是一种非常重要的数字视频技术，它通过先进的压缩算法和多种特点实现了对视频数据的高效压缩和传输。
MPEG标准在各种数字视频应用场景中都有着广泛的应用，为用户带来了更好的视听体验。
音视频压缩技术原理及应用
音视频压缩技术原理及应用一、音视频压缩技术概述在当前数字媒体技术的发展中，音视频压缩技术已经成为了基础性的技术之一。
音视频压缩技术的目的是在保证音视频质量的条件下，减少文件的体积，从而降低音视频数据的传输成本，提高传输效率和实时性。
目前已经有多种音视频压缩技术被广泛使用，并在不同的音视频应用领域上取得了巨大的成功。
二、音视频压缩技术原理音视频压缩技术的原理基于对音视频数据的编码和解码过程。
在数据编码的过程中，对于音视频信号中的冗余信息进行摒弃，对于不同频率的信息进行不同的压缩操作，同时对于连续时域或频域的信息采用差分编码等技术降低数据传输成本。
在数据解码的过程中，根据编码信息中的压缩算法，对源数据进行还原，从而得到音视频信号的原始信息。
三、音视频压缩技术分类根据音视频数据的性质和传输渠道的需求，音视频压缩技术可以被分为无损和有损两种类型。
其中，无损音视频压缩技术被用于传输对音视频质量要求较高的领域，可还原源数据的所有信息，如无损压缩编码 FLAC 和 APE 等；而有损压缩技术适用于传输大量的音视频数据的领域，可以牺牲一定的信息精度，在一定的语音或图像品质需求下达到数据压缩的目的，并被广泛应用于数字广播、数字电视、视频会议、远程监控、多媒体游戏和网络视频等领域。
在有损压缩技术中，可再分为基于编码的压缩技术、基于抽样的压缩技术和混合压缩技术三种类别。
四、视频压缩技术1. H.264/AVC 压缩技术H.264/AVC 是迄今为止最为成功的视频编码标准之一，具有高压缩比、低码率、高画质、低时延和高稳定性等特点。
H.264/AVC 主要解决了不同场景下视频编码复杂度和码率的问题，并被广泛应用于数字电视、网络视频等领域。
2. HEVC 压缩技术HEVC 是高效视频编码标准，对于相同视频码率，比H.264/AVC 可提供更高质量的视频。
HEVC 的高压缩比和低码率使得它适用于高清视频和超高清视频等需要宽带进行传输的领域。
简述mpeg-1标准的基本内容和应用目标
简述mpeg-1标准的基本内容和应用目标MPEG-1是第一代的Moving Picture Experts Group （动态图像专家组）标准的缩写，也叫MPEG-1，是一种视频压缩标准，用于对数字视频进行压缩和编码，以减小视频文件的大小并提供高质量的图像和音频效果。
MPEG-1的目标是通过使用更少的数据来传输视频和音频，同时保持高质量。
MPEG-1标准包含了一系列的技术规范，包括视频压缩、音频压缩和数据传输。
下面是MPEG-1标准的基本内容和应用目标的简要介绍：1.视频压缩：MPEG-1使用基于变换编码的方式将视频压缩到较小的尺寸，以便在有限的带宽环境下传输。
该编码方案将每个视频帧分解为小块像素，通过使用DCT（离散余弦变换）和量化技术，将图像的高频分量删除或减小。
这样可以大幅减小视频数据的大小，同时保持近乎原始质量的图像。
经过压缩的视频帧被编码成所谓的MPEG流。
2.音频压缩：除了视频压缩，MPEG-1还提供了对音频进行压缩的技术。
它使用了层次式的压缩方式，以在有限带宽下提供高质量的音频。
MPEG-1音频压缩通过减小音频信号的采样率和使用可变比特率压缩技术来实现压缩。
这样一来，音频文件的大小可以大大减小，同时保持较高的音质。
3.数据传输：为了在网络上传输MPEG-1压缩的视频和音频，MPEG-1标准定义了相应的数据传输协议。
这个协议将MPEG-1流分解为不同的包，并通过网络进行传输。
接收端接收到这些数据包后，可以按照特定的算法进行解码，从而还原出原始的视频和音频数据。
除了基本的压缩和传输技术，MPEG-1还包括一些辅助功能，如时间编码和同步，用于确保音频和视频的同步播放。
这样用户就能够在观看视频和听到音频时获得更好的体验。
MPEG-1标准的应用目标主要包括以下几个方面：1.传输广播和电视节目：MPEG-1的主要目标之一是通过使用较少的数据进行广播和电视节目的传输。
传统的模拟电视广播需要大量的带宽来传输视频和音频信号，而MPEG-1压缩可以大大减小所需的带宽。
新一代视频压缩标准算法和应用研究的开题报告
新一代视频压缩标准算法和应用研究的开题报告
一、研究背景
随着互联网的快速发展和高清视频技术的普及，对于视频编码压缩技术的要求越来越高。
目前，H.264/AVC 视频压缩标准已经成为最流行、最常用的压缩标准之一，然而该标准已经面临一些挑战，如压缩效率已经达到了瓶颈，因此需要寻找新的视频压缩标准算法，以达到更高的压缩率和更高的视频质量。
二、研究目标
本文的研究目标是针对当前视频压缩标准的不足，探究新一代视频压缩标准的算法，并通过实验分析该算法在不同情况下的优化效果，以实现更高的压缩率和更好的视觉质量。
三、研究内容
1. 研究现有视频压缩标准的不足之处及未来的发展趋势；
2. 探究新一代视频压缩标准算法的原理和关键技术；
3. 通过实验分析研究新算法在不同分辨率、不同码率、不同视频格式下的压缩效果和视觉质量，比较新算法与当前使用的 H.264/AVC 标准的性能；
4. 采用实际视频场景进行测试和验证，评估新算法的实际应用效果。
四、研究方法
1. 分析电子文献和资料，掌握当前视频压缩标准的发展历程、技术瓶颈和未来发展趋势；
2. 实验平台的搭建，包括算法实现、编解码器的开发、压缩码率控制的实现以及视频质量的评估；
3. 分析数码相机具体性能表现，实现算法的优化；
4. 将自己实现的算法与其他算法进行评测，评测指标包括编码时间、码流大小、还原视频的质量等；
5. 最终通过实际场景应用的验证，评估新算法的实际应用效果。
五、研究意义
通过研究新一代视频压缩标准的算法和应用，并通过实验验证其性能，可以提升现有视频压缩标准的压缩率和视觉质量，为视频传输技术的进一步发展提供支持，同时对于大数据、物联网等领域也具有重要的应用价值。
基于深度学习的视频压缩技术研究
基于深度学习的视频压缩技术研究第一章：引言随着网络带宽和硬件设备的快速发展，视频带宽和存储成本的需求在不断增加。
为了降低网络传输和存储成本，视频压缩技术得到了广泛的研究和应用。
其中，深度学习技术的出现为视频压缩技术带来了新的思路和方法。
本文旨在研究基于深度学习的视频压缩技术，探究其在视频压缩领域中的应用及其优势。
第二章：视频压缩技术综述在介绍基于深度学习的视频压缩技术之前，先简要介绍传统视频压缩技术的发展。
目前较为常见的视频压缩编码标准有H.264/AVC、H.265/HEVC等。
这些标准的压缩效果已经相当好，但是它们都依赖于手工设计的编码器架构和特征提取算法。
这些算法需要大量的人工经验和科学知识，无法充分利用视频中的特征，导致压缩质量的提高受到限制。
第三章：深度学习在视频压缩中的应用深度学习技术在视频压缩中的主要思想是利用深度神经网络框架进行视频编解码。
利用深度学习技术进行特征提取和编码的主要目的是最大限度地减少可感知失真而同时减少比特率。
具体来说，深度学习技术可以应用于以下方面：1.视频预测：视频编码通常需要使用帧内压缩和帧间压缩两种方法。
帧内压缩采用当前帧自身的信息进行编码，而帧间压缩将当前帧与前一帧及后一帧进行比较编码。
在视频帧间压缩中，帧预测是一个关键的环节。
通过对当前帧和前一帧进行深度学习，可以提前对当前帧进行预测，从而达到减少编码所需比特率的效果。
2.深度特征提取：在传统视频编码标准中，采用手动特征提取的方法来进行编码。
通过采用深度学习特征提取算法，可以更好地捕捉视频流中的特征。
在编码过程中，深度学习技术可以学习一组有效的特征，从而提高视频帧的压缩性能。
3.掩蔽效应：在视频压缩中，掩蔽效应指的是当视频中的一些信息已经有足够的冗余时，人的视觉会把这些信息屏蔽掉，从而实现更高效的压缩。
深度学习可以识别视频帧中哪些像素可以被掩盖，从而让视频压缩更加高效。
第四章：基于深度学习的视频压缩技术的优势利用深度学习技术进行视频压缩的优势主要体现在以下几个方面：1.提高压缩质量：和传统压缩技术相比，基于深度学习的视频压缩技术能够更加精确地利用视频中的特征，从而提高视频压缩的质量。
06_视频压缩及标准2
2008‐4‐26Lan_shan_zhen@ Lan shan zhen@cuc edu cn蓝善祯JPEG 本用于静止图像压缩,但可应用于图 像序列,对序列中的每一帧逐帧压缩,即称 为motion JPEG Motion JPEG 并不能利用视频序列各帧图像 之间的相关性 MPEG标准利用帧间预测技术进一步进行视 MPEG标准利用帧间预测技术进 步进行视 频序列的压缩12008‐4‐261,MPEG-1标准 (1)标准号:ISO/IEC 11172(1991年底) 处理标准图象交换格式SIF NTSC:352×240 30帧/秒 PAL:352 ×288 25帧/秒 (2)标准分五个部分 系统,视频,音频,一致性测试,软件模拟 (3)应用领域 1.5Mbit/s,VHS质量,CD-ROM交互,VCD 1.5Mbit/s,VHS质量,CD ROM交互,VCD 对逐行扫描图象进行压缩.如果待处理信号是隔行扫 描图象,则编码前一定转换为逐行格式.提供一些录象机 的功能,还提供随机存储功能.2,MPEG-2标准 是MPEG-1的扩充,基本编码算法相同. 增加很多功能,如隔行视频编码,可分级功能 (1)标准号:ISO/IEC (1)标准号 ISO/IEC 13818 (2)标准分9个部分 系统,视频,音频,一致性测试,软件模拟, 数字存储媒体命令和扩展控制协议,先进音频 编码(AAC),系统解码器实时接口扩展标准, DSM-CC一致性扩展测试 (3)应用 数字电视(HDTV),DVD 与MPEG-1相比,MPEG-2在系统和传送方面更加 详细和完善.22008‐4‐263,MPEG-4标准(1994年开始,1999年制定标准) 为视听数据的编码和交互播放开发算法和工具, 是 个数据率很低的多媒体通信标准.目标:在异构 是一个数据率很低的多媒体通信标准.目标:在异构 网络环境下能够高度可靠工作,具有很强的交互功能. (1)标准号:ISO/IEC 14496 (2)标准分6个部分 系统,视频,音频,一致性测试,参考软件,DMIF (3)应用 多媒体通信及交互 多4,MPEG-7——多媒体内容描述接口 指定一套描述符标准,用来描述各种类型的多媒体 信息及它们之间的关系,以便于检索. MPEG-7建立在其他标准上. MPEG-7建立在其他标准上 基本处理过程: 特征抽取 标准描述 检索工具应用: 数字图书馆,多媒体目录服务,广播媒体选择 多媒体编辑等32008‐4‐265,MPEG视频压缩基本算法 视频压缩利用的各种冗余信息统计 特性 空间冗余(像素间的相关性) 变换编码,预测编码时间冗余(时间方向上的相关性)帧间预测,运动补偿 非线性量化,比特分配视觉冗余:人的视觉特性三种图象:帧内编码I帧,前向预测P帧,双向预测B帧三种图象的典型排列42008‐4‐261)帧内编码(I帧)使用I图象的目的是可以随机访问序列.在要求随机访问 的应用中,快速正放或快速倒放会相对频繁地使用I图象.2)前向预测P帧思路: 运动补偿和估计以上的编码方法是针对图象空域的冗余度而言.对活动视频 来说存在时域上的冗余度 将图象分成宏块(目前常用的是16×16的块,4个8×8的块), 并假设一个宏块内的所有像素做一致的运动.宏块大小的确定综合 考虑实际图象的细节构成和运动估计中的计算量得出. SDTV:横向有45个宏块,纵向有36个宏块.全帧有1620个宏块. ,52008‐4‐26当前帧中以在参考帧中一定搜索范围内寻找与其最佳匹配的宏 块.找到该匹配宏块后,这一对宏块在水平和垂直方向上的距离 即是求得的位移矢量. 即是求得的位移矢量 以运动矢量中的水平和垂直地址读出帧存中参考帧的相应宏块 值.用当前帧宏块减去预测块得到帧间差值,再将该差值送到后 面的DCT等压缩处理电路.同时将运动矢量进行熵编码后输出. 对于4:2:0格式,由于16×16像素的Y亮度宏块与其相应 位置上8×8像素的Cb,Cr色差像块属同一局部,因此由Y信号帧 间预测中得到的唯一矢量可用来对Cb和Cr编码框图里的运动补 偿作出控制,以运动矢量对应的水平和垂直地址读出帧存内8×8 像素的Cb,Cr预测块,用当前块减去预测块获得的色差信号帧 间差值,送往随后的DCT等压缩处理.Temporal Shifta b c前一帧当前帧运动矢量MV进行运动估值,找到匹配块 将匹配块与当前宏块的差值以及运动矢量进行编码62008‐4‐26编码步骤: (1)以宏块为单位,找出运动矢量(匹配判据,快速搜索简化算法) (2)计算预测误差,然后对预测误差进行DCT,量化和 VLC编码,同时也对运动矢量编码72008‐4‐26最佳匹配是指两个宏块之间的差值最小. 最小匹配判据:绝对值最小: 均方误差最小:平均绝对帧差最小:82008‐4‐26P帧是使用前面最靠近的I帧或P帧图象作参考帧进行预 测编码的图象.P帧编码输出的数据包括误差数据和运 动矢量.P帧数据量大约是I帧的一半. P帧内有八类宏块.分别对应不同的编码方式,宏块头上 P帧内有八类宏块 分别对应不同的编码方式 宏块头上 的编码信息中包括宏块的类型信息.其中一种类型是 skipped.指位移矢量是0且预测误差为0,解码时只需 将参考帧中的宏块直接拷贝. 对宏块的编码过程中,依次作四个判断:① 运动补偿判断.如运动矢量为0,则编码器就不必传输位移矢量. ② 帧内编码判断:当最佳位移矢量确定后,选择是否用得到的运 动矢量进行预测编码,还是直接用帧内编码. ③ 编码判断:量化后,如果所有分量都为0,则宏块无须编码. ④ 量化后DCT系数的编码.3)双向预测B帧当前帧中可能出现前面帧中没有出现过的背景,如摄象 机摇移.MPEG使用B帧解决这个问题. B帧编码允许将当前帧的前后两帧作为参考,其参考帧 B帧编码允许将当前帧的前后两帧作为参考 其参考帧 可以是一个I帧和P帧,或是前后两个P帧.以宏块为单位, 一个双向编码帧可以从前面或后面的画面中获得运动补偿 数据.由于B帧是在两个参考帧基础上双向预测得出的, 它的预测精度能做到很高,故其压缩比更大,可达到 (20～30):1. 因此,有了I,P,B帧的组合,可以既得到较高的综合 码率压缩比,又保证图象质量基本不下降.92008‐4‐26B帧有十二类宏块,分别对应不同的编码方式.由于引入了 后向预测和双向预测,所以宏块类型增加. 对宏块的编码过程中,依次作四个判断:① 1) 运动补偿的模式:选择前向,后向或双向运动补偿 ② 2) 是否帧内编码.采用帧内编码还是预测编码 ③ 3) 如果不采用预测编码,则判断是否编码.当预测误差较小时,即 不需要进行DCT变换和编码.解码器只需要拷贝原宏块内容. ④ 4) 是否需要改变量化级.102008‐4‐264) GOP的概念假设输入MPEG-2编码器的图象信号序列为 I0B1B2P3B4B5P6B7B8I0B0…,9帧中包括1个I帧,2个P帧和6个B帧.称为 一个GOP(图象组).第10帧是下一个GOP的I帧.从前述可知,由于 DCT变换后的量化和运动预测总有误差,所以I帧会向P3帧传递误差,P3 帧会向其后面的P6帧传递原始误差和新误差两者积累的误差.因此,I帧 要求图象质量较高,几个P帧后需重新出现I帧.B帧的数据不传递给其 它帧,因此不向后传递误差.由于B帧的编码需要I帧和P帧做参考,所以编 码器输出的基本流中图象顺序与显示顺序不同.注意MPEG-2编码规范中对GOP的长度不作规定.GOP内部有几 个P帧以及一对I,P或P,P之间有几个B帧也不作规定.这些 都由设计者根据需要确定.但有关的编码信息必须放在传输 码流中告诉接收端解码器以正确解码. MPEG编码器算法允许选择I图象的频率和位置. I图象的频率指每秒钟出现I图象的次数.一般I图象的 频率为2.MPEG编码器允许在一对I图象或P图象之间选择 I P B三种图象压缩后的数据量 I,P,B三种图象压缩后的数据量. (2-5:1 ,5-10:1 ,20-30:1)112008‐4‐266,MPEG视频压缩编码器包括帧内编码,帧间编码,运动估计和运动补偿,DCT 自适应量化和熵编码等一系列方法. 自适应量化器 帧 重 排 帧内 帧间帧内/帧间 模式判断编码统计处理DCT 变换 I.P K2 Q-1 DC T-1信 源 入K1Q K3 B可变 长熵 编码MVV传 输 缓 存 码 流I. B P(MC)运 动 补 偿(ME)运 动 估 计I(P) 帧 存 储 器I P K47,MPEG视频基本码流由像块,宏块,像条,帧,GOP,序列等六个层次构成的编码视频码流称为视频基本码流.视频序列 视频序列序列 GOP视频序列序列SC 序列头 序列扩展GOPSC GOP头 图象数据 序列SC 序列头 序列扩展 ….. 序列纠错P 帧 存 储 器帧图象SC 图象头 图象扩展 I帧数据 图象SC 图象头 图象扩展P帧数据…………. B帧数据像条条SC条头宏块宏块宏块………….条SC条头宏块宏块宏块宏块宏块类型 运动矢量 系数块 系数块系数块系数块 系数块系数块系数块……………..像块DCT系数DCT系数 DCT系数 DCT系数DCT系数 DCT系数DCT系数DCT系数EOB122008‐4‐26DCT块是图象信息的基本单元.DC系数先送出,然后是AC系数, EOB结束.DCT块组合成宏块,是运动预测和补偿的基本单元.每 个宏块在头标记中有宏块属性和一个二维运动矢量. 宏块组合成像条.在MPEG-2中,像条可以从任何地方开始,可以 是任意大小,但在ATSC中,必须从图象的左边缘开始.像条是同步 的基本单元.因为像条起始码以及上三层的起始码前缀均为16进制 的000001,由后面的8bit区分出不同的起始码值,所以可实现相应 的数据同步. 像条组合成图象帧.图象层起始码后的图象头中给出时间参考信息, 图象编码类型和视频缓存延时信息.图象头后面的图象扩展码还给 出了图象结构(顶场,底场或帧),量化因子类型和VLC等信息. 若干图象构成GOP.GOP可以是开放或封闭的.在一个封闭的GOP 中,最后一个B帧不需要下一个GOP中的I帧作为参考.GOP头中给 出时间码,B图象的预测特性和编辑后的B图象能够正确解码的信息. 视频序列以序列起始码开始,以序列结束码结束. 序列头定义了图象的垂直和水平尺寸,宽高比,色度子采样格式, 图象速率,逐行还是隔行扫描,类,级和比特率,以及帧内帧间编 码所使用的量化表.如果没有序列头数据,一个解码器无法理解比 特流,因此序列头是解码器开始操作的入点.8,MPEG视频解码器MPEG-2中编码与解码电路不是一一对应的,编码复杂, 解码简单些,因为解码所需的许多参数如运动预测值和量化 表等都在传输码流中以规定的句法元素格式提供给接收端, 由解码器直接使用就可以. 由解码器直接使用就可以 在MPEG-2编解码标准中,不具体规定系统的各个技术 参数,不对编解码器的结构和实现电路作出约束,它定义了 许多句法和描述符,给出了语义规则,对传输码流提供了必 要和充分的解码信息.解码器从接收到的码流中可按照协议 规范可正确地恢复出视频数据,在显示装置上显示出正常图 像. 因此,不同厂家的设计人员可以设计制造各具特点的编 码器和解码器,但任何解码器应该对任何编码器给出的码流 都能正确地实现相应的解码,这就是受MPEG-2的句法,语 义所限制的效果.132008‐4‐26输 入 码流接 收 缓 冲复 用 解 码Q-1DCT -1ΔMB1 MC值帧 重 排 B I,P图 象 输出量化步长,量 化表选择 2I(P)帧存储 MV1 P帧存储 MV21. I帧解码当I帧数据输入时,经接收缓冲和解复用后视频ES流通过Q-1 和DCT-1 形成I 帧宏块数据 因为它是帧内编码 没有运动预测 所以加法器1 2不起作用 帧宏块数据,因为它是帧内编码,没有运动预测,所以加法器1,2不起作用, 宏块数值直通到帧重排内缓存起来,同时进入下面的I(P)帧存储器.反量 化器所需的量化表存储在解码器中,由码流中分离出的数据标识进行选取.随后输入的P帧数据为宏块预测差值,以及运动补偿矢量和量化步长等信 息,经解复用后视频数据通过Q-1 和DCT-1 将得到的量化步长送入去量化 器,得到的宏块帧差△MB进入加法器1,得到的运动矢量MV1 去控制I帧 存,从I帧存中找到的相应的I帧宏块,在加法器2中输出MC值.在加法器1 中,使△MB与MC值相加,即△MB与I帧存内的匹配宏块数据I(x+h,y+v) 相加,得到当前P帧的宏块数据MB(x,y).它一路送入帧重排器,另一路 相加 得到当前P帧的宏块数据MB(x y) 它一路送入帧重排器 另一路 送入P帧存储器. 接着输入的B帧数据象P帧那样地经解码后将得到的△MB送入加法器1,得 到运动矢量MV1 ,MV2,分别送入I帧存,P帧存,从那里得到相应的预测 宏块并乘以比例系数,从加法器2中输出后也送入加法器1.于是,在加法 器1中得到当前B帧的宏块数据 MB(x,y)送入帧重排器.B帧不作为参考 帧,故B帧的宏块数据不输入帧存储器.2. P帧解码3. B帧解码4. 帧重排在帧重排内得到一组组GOP解码图像后,重排成编码时输入的显示图像的 原始序列.由于编解码器中都有帧重排,结果使显示图像比原始图像产生 一定的延时,相对于声音编解码会导致画面滞后于声音,故需注意相应的 延时补偿.142008‐4‐269,MPEG-2型和级(profile and level)MPEG-2标准覆盖了一个广泛的应用范围,充分考虑了各种应用的不同 要求,有较强的通用性.但在实现的时候,如果要求解码器全面满足规 定的全部范围,那么解码器就会很复杂,这是很不经济的,这就要求针 对不同的应用有其特殊性. MPEG-2以型和级的定义提供这种支持.标准规定四种输入信源图象格 式,称为级(Level),从有限清晰度的VHS图象质量到HDTV图象质 量,每一种都有一个相应的范围. 除了提供灵活的信源格式之外,MPEG-2还有不同的处理方法,称为型 (Profiles).为了适应不同应用的需求,MPEG-2标准分成6种型和4种 级.但具体只应用其中12种实际组合.表中越是右上方的编码档次越 高,凡是能解码某一型@级编码比特流的解码器必须能解码其左方和下 方低 种型级上的编码比特流 这是MPEG 2标准所要求的解码兼容性 方低一种型级上的编码比特流,这是MPEG-2标准所要求的解码兼容性 能.(1)级(Levels)从表中纵向的"级"可见,它分成低级,主级,高1440级和高级共四个级,它反映了MPEG-2编 码器输入端的信源图象格式.其中包括一帧画面内水平方向的像素数×垂直方向的像素数以及帧 频等. 低级(Low Level)输入信源格式的像素是ITU-R601建议的信源格式的1/4,即352×248×30 或352×288×25,相应编码最大输出码率为4Mbps.对应VCD之类MPEG-1图象质量的信源格 式,所以MPEG-2后向兼容MPEG-1的信源格式. 主级(Main Level)对应于ITU-R601建议的信源格式,即720×480×29.97或720×576×25, 它符合常规电视数字化取样标准的SDTV标准的图象格式.最大允许输出码率为15Mbps,相应高 型数码率是20Mbps. 高H-1440级(High-1440 Level)属于高清晰度电视(HDTV)的信源格式,作为高清晰度发 展道路上的过渡形式,没有得到实际的开发应用. 高级(High Level)为高清晰度电视(HDTV)的信源格式,即1920×1080×30或 920×1152×25.最大输出码率为80Mbps,相应高型数码率是100Mbps.一帧图象的总像素 数200多万,是SDTV的总像素数720×576的5倍,而且1920:1080=16:9,所以像素是方型 的,便于计算机处理.152008‐4‐26简单型SP(Simple Profile)采用I帧和P帧两种编码帧.符合简单型的解码器必须能够对简 单型主级和主型低级两种比特流进行完全解码. 主型MP(Main Profile)采用I帧,P帧和B帧三种编码帧,在相同比特率情况下,将给出比简单 型更好的图象质量,可实现效率较高的压缩. 信噪比可分级型SNR(SNR Scalable)允许将编码的视频数据分成基本层和上层或更多的 S l bl 层.基本层表示编码图象的基本数据但代表的图象质量较低,增强层信号则可用来改进图象的 信噪比.SNR可分级的目的主要是提供传输两层业务的机制,这两层提供相同的图象分辨率但 有不同的质量等级.例如,希望两个不同质量等级业务的传输在将来某些电视广播应用中会变 成非常有用,特别是当大屏幕接收机需要非常好的图象质量时.将一个序列编码成称为低层和 增强层比特流的两个比特流.低层比特流可以独立于增强层比特流进行解码.低层码率在3到 4Mbps,提供相当于现有NTSC/PAL/SECAM质量的图象质量.通过使用低层和增强层两个比 特流,增强解码器可以输出主观接近演播室质量的图象质量,总码率为7至12 Mbps. 空间可分级型SSP(Spatially Scalable)允许多分辨率编码技术,适合于视频业务相互操 作的应用 高型HP(High Profile)与其它"型"相比 "高型"对亮度取样率 最大比特 作的应用. 与其它"型"相比,"高型"对亮度取样率,最大比特 率和VBV缓存容量具有不同约束. 4:2:2型4:2:2P(4:2:2Profile)型只有4:2:2P@ML应用,该部分于1996年通过,主要用于演 播室编辑等需要多代编解码的环境中,可提供较高的图象质量,较好的色度分辨率,并允许比 MP@ML有更高的比特率,4:2:2P@ML允许的最高码率为50Mbps.它还可提供编码所有有效 视频行的能力.4:2:2型允许全I帧编码.并且允许使用P图象和B图象编码类型来进一步提高质 量或在相同质量下减少比特率.一个4:2:2P@ML解码器应能解码MP@ML,MP@LL和SP@ML 的比特流.(2)型(Profiles) 不同的型反映出数据处理中采用的压缩工具不同,更高的型编码使用的压缩 工具更复杂.每升高一型,将提供前一型所没有使用的附加的工具.每个视频标准的参考软件中均提供了码率控制算法, 但都不是最优的 编码优化是编码器质量好坏的关键 快速运动估计算法 码率控制算法比特分配 编码模式和量化步长的选择162008‐4‐26三种主要技术 变换,去除空间冗余 基于运动补偿的帧间预测,去除时间冗余 熵编码,去除统计冗余一些小的编码工具 视觉特性加权的量化矩阵 整像素和子像素预测 运动矢量预测 Coded Block Pattern (CBP) EOB coding…17。
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运动估计与运动补偿 DCT图象压缩编码原理框图
一、MPEG—1视频压缩技术 MPEG—1是第一个标准，主要应用于视频信号的数字化压缩 存储。码率为1.5Mbps， 图象质量相当于VHS的水平。其主要特点： 1、 MPEG—1将电视图象帧分三类 I、B、P 2、 MPEG—1的码流语法结构 这个语法结构把图象压缩数据码流分为六层，每层或者支 持一种信号处理过程，或者支持一种系统功能。 块： MPEG算法中最小的编码单位，包含8×8个像素，是 图象信息之一：Y、U、V。块是帧内编码的 基本单元。 宏块： MPEG算法中基本编码单元。包含16 ×16个图象块。 宏块由四个亮度块、若干个色差块及附加数据构成。附加数据 包括宏块的编号、编码类型、量化参数、运动矢量等信息。
176 128
88 64
144 96
72 48
可视电 话 Internet
科学实验表明：人眼对从纯黑到纯白分辨灰度级为64级，用 6比特来表示图象的灰度级就够了，实际中为提高质量，减低噪声， 采样过程中，最低用256级取样电平，即每个取样点需要用 8比特 来表示，广播级的图象处理采用10、12、14比特。 活动图象数字化后数据速率： 13.5×8(Y) + 6.75 ×8(U) + 6.75 ×8(V)=216Mbps=27MB/s CCIR601建议 规定正程扫描52 μs ，一行采样点数 52 ×13.5=702点，压缩算法要求水平方向上的采样点必须为32或 16的倍数，通常704取720点。有效行625-50=575取576。 4：2：2格式数字图象数据速率： （704 ×576+352 ×576 +352 ×576） ×8 ×25=162201600bit/s=162.2Mbit/s 162.2/216=75%
二、MPEG ( Moving Picture Expert Group) MPEG分系统、视频、音频三部分 MPEG-1 位率1.5Mbps, 用于家用视音频处理标准，VCD。 MPEG-2位率4-10Mbps，图象质量近于演播室质量，DVD。 MPEG-4、MPEG-7概述 4.7G DVD-R/RW记录视频的规格
三、视频信号的数字化
1、模拟视频信号行场结构 PAL制：行频 15625Hz，场频 50Hz ，25帧，每帧2场； 一行扫描时间64 μs （=1/15625 s），其中12 μs是行消隐， （4.7 μs同步头）；有效显示时间52 μs。 一帧（副）画面扫描行 625行（=15625/25） 其中50行为场消 隐，有效行为575行这样有效行场数只占总数的75%。
第二节
数字视频信号分析
2、彩色空 G B
0.299 0.587 0.144 ＝ -0.1678 -0.3313 -0.5 0.5 -0.4187 -0.0813
＝ 1 1 1 0 -0.34414 1.1772 1.042 -0.71414 0
R G B
Y U V
4：2：2方案中的编码参数植
参数 编码信号 Y，Cr, Cb 每行的样本数： Y Cr, Cb 采样频率： Y 13.5MHz 13.5MHz 858 429 864 432 525行/59.94Hz场速率系统 （NTSC） 从加玛预校正信号中获得 625行/50Hz场速率系统 （PAL） 从加玛预校正信号中获得
352x240
360x480
352x240
一、图象和视频数据的处理 1、图象的数据模型 图象信息在数学上可表示为 I=f (x,y,z,t,λ) 其中 （ x,y,z）是三维空间坐标；t 代表时间，形成活动图象； λ 是波长，它对图象 类型产生影响。 Fr=25/30Hz 帧速率 一般用于电视的隔行扫描，每帧由奇、偶两场组成。 HDTV系统Fr=50-60Hz ， 当Fr=50-60Hz 时基本上没有闪烁现象，高质量的工 作站显示器通常使用这种帧率。
每条扫描线每4个连 续的采样点取4个Y、 2个Cr、2个Cb样本, 每一个像素用2个样 本表示。 是子采样格式
4、数字视频的比特率和所需存储容量
比特bit（位）:计算机中信息的最小量。数据速率/码流 常用bps(比特/秒）。 字节Byte:存储一个字符所需存储量。通常表示磁盘容量和文件大小。 1Byte=8bite 常用单位及换算： 1KB=1024B; 1MB=1024KB; 1GB=1024MB; 1TB=1024GB; 1PB=1024TB; 1EB=1024PB; 以PAL ITU-R601标准，625/50电视系统的一帧D1质量的电视图象，采用 Y：U：V=4：2：2，8bit量化，数据速率： 720×576 × （1+0.5 +0.5) × 8 × 25=165888000bit/s(bps)=20736000B/s=19.78MB/s; 每帧图象的数据为： 720 × 576 × （1+0.5 +0.5) × 8=6635520bit=0.791M B. DV格式：速率25 Mbits/s ,一小时节目所需要的容量为： 25 × 3600/8=11250MB=10.986328125GB=11GB. 1394/DV接口速率 100/200/400 Mbits/s SDI 接口速率 270 Mbits/s
每条扫描线每4个连 续的采样点取4个Y、 1个Cr、1个Cb样本, 每一个像素用1.5个样 本表示。 是子采样格式
V（12）0 V（12）1
4:4:4
每条扫描线每4个连 续的采样点取4个Y、 4个Cr、4个Cb样本, 每一个像素用3个样 本表示。 不是子采样格式
4:2:0
在水平和垂直方向每2个连 续的采样点取4个Y、 1个Cr、1个Cb样本, 每一个像素用1.5个样 本表示。 是子采样格式
Y10 Y20
Y11 Y21
Y12 Y22
Y13 Y23
U10 U11 U12 U13
U20 U21 U22 U23 V10 V11 V12 V13 V20 V21 V22 V23
U10 U20 V10 V20 4:2:2
U11 U21 V11 V21
U10 U20
U（12）0 U（12）1
V10 V20 4:1:1
3、图象子采样
对彩色电视信号采样时，有两种方法：一是用同一种采样频率对图象的亮度、色差 信号进行采样；二是对色差信号采用比亮度信号低的频率采样，这就是图象子采样。
Y10 Y11 Y12 Y13 Y20 Y21 Y22 Y23
Y10 Y11 Y12 Y13 Y20 Y21 Y22 Y23
Y10 Y11 Y12 Y13 Y20 Y21 Y22 Y23
Cr, Cb
编码形式 每个数字活动行的样本数
6.75MHz
正规PCM，8位/样本
6.75MHz
正规PCM，8位/样本
Y
Cr, Cb 模拟与数字水平时序关系： 从数字活动行结束到行同步的 上升沿
720
360 16个色度时钟周期
720
360 12个色度时钟周期
二、数字图象处理系统
图象通信
图象获取 摄像机 照相机 扫描仪 图象处理 显示输出 TV彩色监视器 打印机
数字化AV信号的取样频率fs ，量化位数为R，则其二进制编 码的传输速率（或称位率、码率、比特率、数据率）I= fs × R bps(b bit; ps per second) 数字电话的fs= 8 kHz, R = 8 bit,I= 8 × 8=64 kbps; CD-DA的音频信号的每一路fs= 44.1 kHz, R = 16 bit, I= 44.1 × 16=705.6 kbps，立体声信号为; I= 1.4112 Mbps; 视频信号的带宽为6M， 采样定理要求，取样频率 应是信号带宽的2倍以上。 CCIR规定采样频率13.5MHz, 13.5MHz/15625=864=13.5MHz×64 μs, 色度信号的带宽为1.3MHz，取样频率为6.75MHz。
4、SIF(source input format)格式定义两种位流格式
PAL 352像素*288行*25Hz NTSC 352像素*240行*30Hz 因为SIF帧速率是NTSC和PAL场速率的1/2，所有视频显示硬件必须把每 个SIF帧显示两次。 5、ITU-R601编码方案 国际电信联盟无线电通信部门以演播室质 量标准，把模拟的Y U V与分量编码使用的Y Cb Cr在彩色空间具有数字等 价性。
2、数字化
常见数字视频格式（PAL）
图像格式 水平样点数 垂直样点数（行 数） 典型应 用
亮度
4：2：2 704
色度
352
亮度
576
色度
576 MPEG2
4：2：0
HHF CIF
704
352 352
352
176 176
576
576 288
288
288 144
MPEG2
S-VCD VCD
QCIF SQCIF
3、标准视频NTSC（美国国家电视系统委员会）和PAL(Phase lternating Line)逐行倒相格式，SECAM（Sequential Color and memory)串行色彩存储格式。 标准 NTSC PAL 行数/帧 行数/场 525 625 262.5 312.5 活动视频行 场速率 480 576 59.94 50 水平同步脉冲速率 15734 15625
13．5MHz
4：2：0 8 DV 5：1
13．5MHz
4：2：2 8 DV 3．3：1
数据率
音频
18Mb/s
16b/48KHz
4声道
25 Mb/s
16b/48KHz
2声道
50 Mb/s
16b/48KHz
4声道
25 Mb/s