数字视频压缩编码.
h265编码 原理
h265编码原理
编码，也称为高效视频编码（High Efficiency Video Coding，HEVC），是一种用于数字视频压缩的标准。
它的原理主要是通过去除空间、时间、编码、视觉等方面的冗余信息来压缩原始视频。
在编码中，视频被分割成一系列的图像帧，然后对每一帧进行一系列的预处理和编码操作。
这些操作主要包括：
1. 空间预测：对于每个图像块，算法会尝试预测像素值，以减少空间冗余。
2. 运动补偿：利用连续帧之间的相似性，通过运动估计和运动补偿来减少时间冗余。
3. 变换编码：将预测后的残差数据进行变换编码，以进一步减少空间冗余。
4. 量化和环路滤波：变换后的数据经过量化处理，以进一步减少数据量。
同时，环路滤波可以减少图像的失真。
在编码中，量化参数（QP）控制每个编码块的量化步长，从而影响视频码率和失真程度。
量化步长越大，表示量化越粗，对应的视频码率越低，失真越大；量化步长越小，表示量化越细，对应的视频码率越高，失真越小。
此外，还采用了灵活的宏块组织方式、四叉树划分结构和多参考帧选择等机制，以进一步提高压缩效率和适应不同场景的视频编码需求。
总的来说，编码通过更先进的算法和更高的数据压缩比，能够在保证视频质量的同时，大大减少视频数据的传输带宽和存储空间需求。
视频编码与压缩技术研究
视频编码与压缩技术研究随着数字技术的快速发展，人们日常生活中使用视频的频率不断增加。
而视频的传输和存储需要占据大量带宽和存储空间，为了解决这个问题，视频编码与压缩技术应运而生。
本文将对视频编码与压缩技术进行研究，探讨其原理、方法和应用。
一、视频编码与压缩技术的原理视频编码与压缩技术旨在通过一系列算法和技术手段将视频数据进行编码和压缩，以减小其文件大小和传输带宽，同时尽量保持视频质量。
该技术的原理包括以下几个方面：1. 空间域压缩：通过减少颜色分辨率、丢弃冗余信息、删除不可见部分等方法实现对视频数据的压缩。
这种方法不需要依赖其他的信息，体现了视频本身的信息冗余性。
2. 时间域压缩：通过寻找视频连续帧之间的差异，在时间上实现对视频数据的压缩。
这种方法主要基于视频序列中帧之间相似性的原理，将关键帧和非关键帧进行区分，对非关键帧进行差值编码，从而实现对视频的压缩。
3. 变换域压缩：将视频数据从空间域转换到频域，然后使用变换编码技术对频域数据进行处理，实现对视频信息的压缩。
其中，最常用的变换编码技术是离散余弦变换（DCT）。
二、视频编码与压缩技术的方法视频编码与压缩技术有多种方法，其中最主要的方法包括以下几种：1. 基于帧间预测的编码方法：该方法是通过对当前帧进行预测，利用预测误差来编码图像。
最典型的方法是使用运动估计技术进行帧间预测，从而实现对视频的压缩。
2. 基于变换编码的方法：这种方法首先对视频帧进行变换，通常是离散余弦变换（DCT），然后对变换后的系数进行编码。
最经典的方法是基于H.264/AVC编码标准的方法。
3. 基于向量量化的方法：向量量化是一种直接以向量为单位进行编码的方法，将相似的向量进行聚类，然后利用聚类结果对向量进行量化编码。
这种方法通常应用于无损压缩领域。
三、视频编码与压缩技术的应用视频编码与压缩技术广泛应用于实时视频传输、数字电视、视频会议、远程监控等领域。
下面将详细介绍其应用：1. 实时视频传输：在实时视频传输中，为了保证视频的准确性和及时性，需要对视频进行实时压缩和解码。
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。
视频编码概念和主要编码算法
视频编码概念和主要编码算法视频编码是将数字视频信号转换为数字视频的过程，它使用编码算法来减少视频数据的冗余，并在保持视觉质量的同时减小文件大小。
视频编码对于视频传输、存储和分享非常重要。
视频编码的主要目标是通过移除冗余和统计特性来降低视频信号的数据率，而同时保持所需质量的最佳可视效果。
视频编码算法通常包含两个主要阶段：预处理和压缩编码。
预处理阶段是对视频信号进行处理和转换，以突出其中的重要信息，并减少冗余。
这些预处理技术包括空间和时间滤波、亮度和色彩空间转换等。
压缩编码阶段是将预处理后的视频数据压缩为尽可能小的比特流，通常使用有损压缩算法。
下面是几种主要的视频编码算法：1. MPEG（Moving Picture Experts Group）算法：MPEG是一组用于压缩和传输视频和音频数据的标准。
MPEG算法基于空间和时间冗余的概念，通过运动估计、运动补偿和离散余弦变换等技术来压缩视频数据。
2. H.264/AVC（Advanced Video Coding）算法：H.264是一种广泛使用的视频编码标准，具有高效的压缩性能。
它采用了运动估计、变换编码和熵编码等多种技术，并引入了一些新的特性，如帧内预测和熵编码上下文建模，以提高编码效率。
3. VP9算法：VP9是Google开发的一种开放源码视频编解码器，用于实现高效的视频压缩。
VP9算法采用了类似于H.264的技术，并引入了一些新的特性，如可变块大小和有损连续运动估计，以提高编码效率和视频质量。
4. AV1算法：AV1是一种由Alliance for Open Media开发的新一代开放源码视频编解码器。
AV1采用了先进的编码技术，如双向预测、变换编码和可变块大小等，以提供更好的压缩效率和视频质量。
这些视频编码算法的选择取决于具体的应用需求和技术要求。
不同的编码算法有不同的性能和兼容性，用户需要根据实际情况选择最适合的算法。
总之，视频编码是对数字视频信号进行处理和压缩的过程。
第三章 数字电视视音频信号压缩编码技术
为帧内预测编码；三维预测与前面的帧有关，所以也称为帧 间预测编码。
二、 变换编码
变换编码也有变换、量化、编码三大过程：
1、离散余弦变换——DCT的基本思想
DCT变换是把空间域上的信号变换到 频率域上，使能量在空间域上分散分布的 原信号变换后能量在频率域上相对集中到 某些少数区域内，即将空间域上的信号样 值变换成频率域上的系数，经变换后的系 数按频率由低到高分布。
率为 p(xi )，且有 p(xi ) 1，则x1,x2,x3…xn所包含的 i 1
信息量分别为 log2 p(x1), log2 p(x2 ) log2 p(xn ) 。 于是，每个符号所含信息量的统计平均值，即平均
信息量为：
H(x) p(x1)log2 p(x1) p(x2)log2(x2)
⑵对每一块像块进行DCT变换。 ⑶对变换后的系数进行量化。 ⑷进行之字形扫描（读出）和零游程编码。
3、DCT压缩编码的过程为：
三、统计编码（熵编码）
统计编码是基于信号统计特性的编码技术。 基本原理：
按信源符号出现概率的不同分配以不同长
度的码字（bit数），概率大的分配以短的码字， 概率小的分配以长的码字。这样使最终的平均
三、压缩的途径及方法
1、行、场逆程不传送，在接收端重新形成。 2、亚奈奎斯特取样 fs＜2fm。使混叠分量与 亮度谱线交错。
3、采用高效编码――信源编码。去除电视信号 中的冗余。
3.3 常用的数字电视视频压缩编码技术
一、 预测编码
1、预测编码的基本原理 利用某种数学模式对以前已知的相关数据进
视频压缩编码标准
视频压缩编码标准视频压缩编码标准是指在视频编码过程中采用的压缩算法和编码规范，它直接影响着视频文件的大小、清晰度和播放效果。
在数字视频技术不断发展的今天，各种视频压缩编码标准层出不穷，如何选择合适的视频压缩编码标准成为了视频领域的一个重要课题。
首先，我们需要了解视频压缩编码的基本原理。
视频压缩编码是通过去除视频信号中的冗余信息和不可见细节，以及利用人眼对视频画面的特性进行压缩，从而减小视频文件的体积。
常见的视频压缩编码标准有MPEG-2、MPEG-4、H.264、H.265等，它们分别采用了不同的压缩算法和编码规范，对视频压缩效率、清晰度、播放性能等方面有着不同的影响。
其次，我们需要了解各种视频压缩编码标准的特点和适用场景。
MPEG-2是最早期的视频压缩编码标准之一，主要用于DVD、数字电视等领域。
MPEG-4在MPEG-2的基础上增加了更多的压缩技术，适用于网络视频传输和多媒体应用。
H.264是当前应用最广泛的视频压缩编码标准，它在保证视频质量的前提下，大大减小了视频文件的大小，适用于在线视频播放、视频会议等场景。
H.265作为H.264的升级版本，在相同画质下能够进一步减小视频文件的体积，适用于4K、8K超高清视频的编码和传输。
最后，我们需要根据实际需求选择合适的视频压缩编码标准。
在选择视频压缩编码标准时，需要考虑到视频文件的用途、播放设备、网络带宽等因素。
如果是要在网络上传输视频，可以选择压缩率高、清晰度好的H.264或H.265标准；如果是要制作DVD或数字电视节目，可以选择MPEG-2标准；如果是要进行网络视频直播或会议，可以选择MPEG-4标准。
在实际应用中，还可以根据不同场景的需要，采用不同的视频压缩编码标准进行混合编码，以达到最佳的压缩效果。
综上所述，视频压缩编码标准是视频领域中至关重要的一环，它直接影响着视频文件的大小、清晰度和播放效果。
在选择视频压缩编码标准时，需要充分了解各种标准的特点和适用场景，结合实际需求进行合理选择，以达到最佳的压缩效果和播放体验。
MP4AVC
MP4AVC简介MP4AVC是一种视频压缩编码格式，也被称为MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding）。
它是一种被广泛应用于数字媒体的视频压缩标准，旨在提供更高质量的视频和更低的比特率。
MP4AVC是一种基于块的编码方法，该方法使用帧内和帧间预测来减小视频的空间冗余。
通过使用运动矢量预测来移除帧间的冗余信息，并采用离散余弦变换（DCT）和量化方法来减小帧内的冗余。
MP4AVC具有高效的压缩比率和优秀的视频质量，因此被广泛应用于各种领域，包括数字电视广播、视频会议、多媒体应用、在线流媒体和移动通信等。
主要特性高压缩比MP4AVC使用一系列高级技术来实现高效的视频压缩。
其中包括变长编码（VLC）、上下文自适应变长编码（CAVLC）、运动估计和补偿、空间预测和变换编码等等。
这些技术有效地减小了视频数据的体积，提供了出色的压缩比率。
优秀的视频质量尽管 MP4AVC 使用了较高层次的压缩技术，但它仍能提供出色的视频质量。
这一点得益于其使用的运动矢量预测和空间预测方法，以及高级的变换编码技术。
这些技术减少了图像噪点和伪影，从而提高了视频的视觉质量。
现实时间传输MP4AVC非常适合现实时间传输，因为它可以在低带宽网络环境下提供高质量的视频传输。
这对于视频会议、实时监控和在线流媒体等应用非常重要。
平台兼容性MP4AVC是一个通用的视频编码标准，它可以在各种平台上使用，包括桌面计算机、移动设备和嵌入式系统等。
这种平台兼容性使其成为一种非常灵活和广泛应用的视频编码格式。
应用场景数字电视广播MP4AVC已成为数字电视广播领域的主流视频编码标准。
它能够在有限的带宽下提供高质量的视频传输，使用户可以享受到更清晰、更流畅的观看体验。
视频会议MP4AVC在视频会议中也得到广泛应用。
它可以在低带宽网络环境下实现高质量的视频传输，使参与者能够进行清晰、流畅的实时视频通话。
多媒体应用MP4AVC是多媒体应用中常用的视频编码格式之一。
dvd压缩编码标准
dvd压缩编码标准DVD压缩编码标准是指对DVD视频进行压缩和编码，以节省存储空间并提高播放效果和传输速度。
以下是与DVD压缩编码标准相关的参考内容：1. MPEG-2压缩编码标准：MPEG-2（Moving Picture Experts Group-2）是一种在DVD视频中使用的压缩编码标准。
它是一种适用于数字视频压缩的国际标准，广泛应用于广播、卫星通信和视频存储等领域。
2. DVD-Video规范：DVD-Video规范是光盘厂商组织（DVD Forum）发布的标准化规范，定义了在DVD上存储和播放视频的方法。
这些规范包括视频和音频编码格式、菜单和子标题系统、存储容量和文件系统等方面的要求。
3. 视频编码格式：DVD-Video通常使用的视频编码格式是MPEG-2，它将视频数据按照一组帧的方式进行压缩和存储。
MPEG-2压缩算法利用了空间和时间的相关性，通过去除冗余和不可感知的细节来减小视频文件的大小。
4. 音频编码格式：DVD-Video中常用的音频编码格式是AC-3（Dolby Digital）和DTS（Digital Theater Systems）。
这些编码格式将音频信号根据人耳的听觉机制进行压缩，从而减小音频文件的大小，同时保持较高的音质。
5. 分辨率和帧率：DVD-Video的标准分辨率为720×576像素（PAL制式）或720×480像素（NTSC制式），帧率为25帧/秒（PAL）或29.97帧/秒（NTSC）。
这些规定与电视制式兼容，以确保在不同地区播放的兼容性。
6. 字幕和菜单：DVD-Video规范中还定义了字幕和菜单系统。
字幕系统可以在视频播放时显示文字翻译或解释，菜单系统则提供交互式的导航和控制功能，允许用户选择不同的视频内容或功能操作。
7. 区域码和版权保护：DVD-Video还引入了区域码和版权保护机制。
区域码限制了光盘在特定地区的播放，版权保护系统（如CSS加密）则防止未经授权的复制和传播行为。
视频编码标准
视频编码标准视频编码标准是指在数字视频压缩领域中，为了实现视频信号的高效传输和存储而制定的一系列技术规范和标准。
视频编码标准的制定是为了提高视频压缩的效率，降低数据传输和存储的成本，同时保证视频质量的清晰度和流畅度。
在当前数字化信息时代，视频编码标准已经成为数字视频产业发展的重要基础，对于视频压缩、传输和存储等方面起着至关重要的作用。
MPEG系列是视频编码标准中最为知名和广泛应用的一类标准。
MPEG-2是广播和DVD视频的标准，它采用了一种基于DCT（离散余弦变换）的视频压缩算法，可以在有限的带宽下传输高质量的视频信号。
MPEG-4则是一种更加先进的视频编码标准，它支持更多的多媒体功能，包括视频、音频、文本和二维/三维图形等。
而H.264/AVC是一种更高效的视频编码标准，它可以提供更好的视频质量和更小的文件大小，适用于互联网视频传输和高清晰度电视等领域。
除了MPEG系列外，还有一些其他的视频编码标准，如VC-1、VP9等。
这些标准在不同的应用场景下有着各自的优势和特点，可以根据具体的需求选择合适的编码标准。
在选择视频编码标准时，需要考虑到视频信号的特性、传输带宽、存储容量、解码器的性能等因素，以达到最佳的视频压缩效果。
随着4K、8K超高清视频的兴起，视频编码标准也在不断地发展和完善。
新一代的视频编码标准HEVC（High Efficiency Video Coding）已经成为了4K视频的主流标准，它可以将视频压缩率提高到原先的一半，同时保持相同的视频质量。
未来，随着技术的不断进步，视频编码标准将会更加高效和先进，为数字视频的传输和存储提供更好的支持。
总的来说，视频编码标准是数字视频产业发展的重要基础，它对于视频压缩、传输和存储起着至关重要的作用。
随着技术的不断进步，视频编码标准将会不断地发展和完善，为数字视频的传输和存储提供更好的支持。
在选择视频编码标准时，需要根据具体的应用需求和技术特点进行综合考虑，以达到最佳的视频压缩效果。
目前主流的几种数字视频压缩编解码标准（转载）
⽬前主流的⼏种数字视频压缩编解码标准（转载）上⼀篇主要讲了H.264，接下来我们看⼀下其他编解码标准。
参看：参看：参看：JPEG联合图⽚专家组（JPEG，Joint Photographic Experts Group）是作为国际标准化组织（ISO）与电报电话国际协会（CCITT，国际电信联盟ITU的前⾝）的联合⼯作委员会于1987年成⽴的，于1988年成⽴JBIG（Joint Bi-level Image Experts Group），现在同属ISO/IECJTC1/SC29 WG1(ITU-T SG8)，专门致⼒于静⽌图⽚（still images）压缩。
JPEG已开发三个图像标准。
第⼀个直接称为JPEG标准，正式名称叫“连续⾊调静⽌图像的数字压缩编码”（Digital Compression and Coding of Continuous-tone still Images）, 1992年正式通过。
JPEG开发的第⼆个标准是JPEG-LS（ISO/IEC 14495, 1999）。
JPEG-LS仍然是静⽌图像⽆损编码，能提供接近有损压缩压缩率。
JPEG 的最新标准是JPEG 2000（ISO/IEC 15444, 等同的ITU-T编号T.800），于1999年3⽉形成⼯作草案，2000年底成为正式标准（第⼀部分）。
根据JPEG专家组的⽬标，该标准将不仅能提⾼对图像的压缩质量，尤其是低码率时的压缩质量，⽽且还将得到许多新功能，包括根据图像质量，视觉感受和分辨率进⾏渐进传输，对码流的随机存取和处理，开放结构，向下兼容等。
JPEG标准制定了四种⼯作模式：（1）顺序的基于DCT（Sequential DCT-based ）模式,由DCT（离散余弦变换）系数的形成、量化和熵编码三步组成。
从左到右，从上到下扫描信号，为每个图像编码。
（2）累进的基于DCT（Progressive DCT-based）模式,⽣成DCT系数和量化中的关键步骤与基本顺序编码解码器相同。
视频编码格式比较
视频编码格式比较视频编码格式的选择在数字视频领域中起着至关重要的作用。
不同的编码格式可以影响视频的质量、存储需求和传输效率。
本文将对几种常见的视频编码格式进行比较，分析它们的特点和适用场景。
一、H.264H.264，也被称为AVC（Advanced Video Coding），是一种被广泛采用的视频编码格式。
它采用先进的压缩算法，能够在保持较高视频质量的同时，实现相对较低的比特率。
H.264广泛应用于数字广播、视频会议、在线视频和蓝光光盘等领域。
优点：1. 高压缩性能：H.264能够将视频压缩至较低的码率，节省存储空间和传输带宽。
2. 高画质：H.264采用了一系列高级图像处理技术，能够提供清晰、细腻的图像质量。
3. 广泛支持：H.264得到了各大设备和平台的广泛支持，包括大多数网络浏览器、移动设备和视频播放器。
缺点：1. 复杂的编码算法：H.264的编码算法较为复杂，需要较高的计算资源。
2. 潜在的专利费用：H.264的标准涉及了一些专利技术，使用时需要根据具体情况支付专利费用。
二、H.265H.265，亦称为HEVC（High Efficiency Video Coding），是H.264的继任者。
它在继承H.264优点的基础上，进一步提升了视频的压缩性能。
H.265广泛应用于网络流媒体、4K和8K超高清视频等领域。
优点：1. 更高的压缩率：H.265相较于H.264可以在相同画质下实现更高的压缩比，降低了存储和传输成本。
2. 较好的视频质量：H.265在更低的比特率下可以提供较好的视频质量，细节保留更好。
3. 较好的兼容性：H.265视频可以在H.264支持的大多数设备上进行播放。
缺点：1. 高编码复杂度：H.265需要更多的计算资源，相较于H.264编码时间更长且对处理器性能要求更高。
2. 版权费用：H.265同样涉及了一些专利技术，使用时也需要根据具体情况支付相关费用。
三、VP9VP9是Google推出的视频编码格式，主要应用于网络视频的传输和存储。
H.264数字视频压缩技术详解
Ｈ．２６４数字视频压缩技术详解 ＤＶＲ在短短的几年里就成为了全球安防产业最受瞩目的产品明星，极大的推动了安防产业数字化的进程。
而作为ＤＶＲ技术的核心，视频编码技术的发展更是日新月异，不断的在安防产业掀起一波又一波新的技术革命，ＭＰＥＧ－４的出现掀起了一次技术革命，Ｈ．２６４以其较ＭＰＥＧ－４更高的视频压缩比和更强的网络传输功能无疑会引发另一场新的改革浪潮。
１、视频编码技术的发展历程 自上个世纪８０年代以来，ＩＳＯ／ＩＥＣ制定的ＭＰＥＧ－ｘ和ＩＴＵ－Ｔ制定的Ｈ．２６ｘ两大系列视频编码国际标准的推出，开创了视频通信和存储应用的新纪元。
从Ｈ．２６１视频编码建议，到Ｈ．２６２／３、ＭＰＥＧ－１／２／４等都有一个共同的不断追求的目标，即在尽可能低的码率（或存储容量）下获得尽可能好的图像质量。
而且，随着市场对图像传输需求的增加，如何适应不同信道传输特性的问题也日益显现出来。
于是ＩＥＯ／ＩＥＣ和ＩＴＵ－Ｔ两大国际标准化组织联手制定了视频新标准Ｈ．２６４来解决这些问题。
Ｈ．２６１是最早出现的视频编码建议，目的是规范ＩＳＤＮ网上的会议电视和可视电话应用中的视频编码技术。
它采用的算法结合了可减少时间冗余的帧间预测和可减少空间冗余的ＤＣＴ变换的混合编码方法。
和ＩＳＤＮ信道相匹配，其输出码率是ｐ×６４ｋｂｉｔ／ｓ。
ｐ取值较小时，只能传清晰度不太高的图像，适合于面对面的电视电话；ｐ取值较大时（如 ｐ＞６），可以传输清晰度较好的会议电视图像。
Ｈ．２６３ 建议的是低码率图像压缩标准，在技术上是Ｈ．２６１的改进和扩充，支持码率小于６４ｋｂｉｔ／ｓ的应用。
但实质上Ｈ．２６３以及后来的Ｈ．２６３＋和Ｈ．２６３＋＋已发展成支持全码率应用的建议，从它支持众多的图像格式这一点就可看出，如Ｓｕｂ－ＱＣＩＦ、ＱＣＩＦ、ＣＩＦ、４ＣＩＦ甚至１６ＣＩＦ等格式。
ＭＰＥＧ－１标准的码率为１．２Ｍｂｉｔ／ｓ左右，可提供３０帧ＣＩＦ（３５２×２８８）质量的图像，是为ＣＤ－ＲＯＭ光盘的视频存储和播放所制定的。
视频压缩编码算法研究及实现的开题报告
视频压缩编码算法研究及实现的开题报告一、研究背景和意义随着移动互联网和数字化技术的快速发展，视频成为数字媒体应用中最为重要的一环，但视频数据量巨大，需要占用大量存储空间和传输带宽，不利于实现快速传输和共享。
因此，视频压缩编码技术得到广泛关注和研究，是实现高效视频存储和传输的关键技术之一。
视频压缩编码技术主要包括两个方面：压缩和编码。
视频压缩是通过一系列算法将视频信号的冗余信息去除，减少数据量的过程，包括空间域压缩、频域压缩和时域压缩等；而视频编码是将压缩后的视频信号转换成数字信号，用于存储和传输，包括帧间编码、帧内编码和混合编码等。
因此，视频压缩编码技术的研究和发展对于数字媒体的应用具有十分重要的意义，有助于提高视频存储和传输的效率、降低成本、提升用户体验，并推动数字媒体行业的健康发展。
二、研究目标和内容本文旨在研究视频压缩编码技术，具体包括以下内容：1.深入研究视频压缩编码的基本原理和常用算法，如H.264/AVC、VP9、HEVC等；2.分析不同算法之间的差异和优缺点，比较不同算法的压缩效率、图像质量和计算复杂度等指标；3.基于研究成果，实现一个视频压缩编码算法，探索不同算法的应用场景和优化方法；4.在实现算法的基础上，进行实验验证和性能评估，包括压缩比率、视频质量、延迟、占用带宽等指标。
三、研究方法和技术路线本文主要采用文献综述、理论分析和实验验证等方法，具体技术路线如下：1.收集研究领域内的重要文献资料，系统梳理视频压缩编码技术的基本原理和常用算法；2.分析不同算法的核心思想、编码流程和优缺点，比较不同算法的性能指标和适用场景；3.实现一个视频压缩编码算法，基于C/C++等编程语言开发，研究编码器和解码器的逻辑实现；4.利用测试数据集进行实验验证，运用压缩比率、图像质量、延迟时间、占用带宽等指标对算法性能进行评估。
四、预期成果和意义本文研究视频压缩编码技术，预期达到以下成果：1.全面深入的掌握视频压缩编码的基本原理和常用算法；2.比较不同算法的性能指标和适用场景，为实际应用提供参考；3.实现一个视频压缩编码算法，并进行性能评估，验证算法的有效性和可行性；4.推动数字媒体行业的健康发展，为国家数字经济发展做出贡献。
数字有线电视压缩编码标准
数字有线电视压缩编码标准
数字有线电视是一种利用数字技术进行传输和接收电视信号的系统。
在数字有线电视中，为了有效地传输和存储数字视频信号，需要对其进行压缩编码。
目前，数字有线电视所采用的压缩编码标准主要是MPEG-2。
MPEG-2 是一种视频压缩编码标准。
它是一种有损压缩技术，可以将原始的数字视频信号压缩到较小的比特率，从而减少传输带宽和存储空间的需求。
MPEG-2 采用了一系列的技术来实现视频压缩，其中包括运动补偿、离散余弦变换（DCT）、量化和熵编码等。
通过这些技术的综合运用，可以有效地减少视频信号中的冗余信息，从而实现高效的压缩。
MPEG-2 标准支持多种分辨率和帧率，从标准清晰度到高清晰度都可以使用。
它还支持多种视频格式，如4:3 和16:9 的纵横比，以及不同的颜色空间和比特深度。
除了视频编码，MPEG-2 还包括音频编码部分，支持多种音频编码格式，如MPEG-1 Layer II 和AC-3 等。
这些音频编码技术可以提供高质量的音频效果。
总的来说，MPEG-2 作为数字有线电视的压缩编码标准，具有高效的压缩性能、广泛的兼容性和良好的音频支持。
它为数字有线电视的发展和普及做出了重要贡献，使得高质量的数字电视信号能够在有限的带宽内传输和存储。
第四讲MPEG2压缩数字视频码流(二)
节目关联表 - PAT PID 0
Prog 0 Prog 1 Prog 2 PID16 PID 20 PID 30
中国传媒大学
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2、视频编码时PCR值的产生和插入过程
计数器1 Base Clock 提取的 参考时钟 27MHz±5Hz 计数器2 Clock Extension 视频PES流 码率 控制 输出TS流比特率参 考时钟（独立于各 视频信号时钟）
数字 视频
10bit to 8bit 或422 to 420
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1、PAT
• PAT表由PID为0x0000的TS包传送，它的作用 是为复用的每一路传送流提供出所包含的节目 和节目编号，以及对应节目的节目映射表 （PMT）的位置，即PMT的TS包的包标识符 （PID）的值，同时还提供网络信息表（NIT） 的位置，即NIT的TS包的包标识符（PID）的 值。
中国传媒大学
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CAT结构
Table id Section syntax indicator 0 section length reserved version number current next Indicator section number Last section number N loop
– 节目关联表Program Association Table (PAT) – 节目映射表Program Map Tables (PMT) – 条件接收表Conditional Access Table (CAT) – 网络信息表Network Information Table （NIT）
中国传媒大学
6、节目时间基准和传输码率关系
第四章 数字压缩编码技术
第四章数字压缩编码技术1 数字压缩的必要性数字信号有很多优点，但当模拟信号数字化后其频带大大加宽，一路6MHz的普通电视信号数字化后，其数码率将高达167Mbps，对储存器容量要求很大，占有的带宽将达80MHz左右，这样将使数字信号失去实用价值。
数字压缩技术很好地解决了上述困难，压缩后信号所占用的频带大大低于原模拟信号的频带。
因此说，数字压缩编码技术是使数字信号走向实用化的关键技术之一，表4－1列出了各种应用的码率。
有线电视网中数字压缩技术主要包括用于会议电视系统的H.261压缩编码，用于计算机静止图像压缩的JPEG和用于活动图像压缩的MPEG数字压缩技术。
2 图像压缩编码的可能性从信息论观点来看，图像作为一个信源，描述信源的数据是信息量(信源熵)和信息冗余量之和。
信息冗余量有许多种，如空间冗余，时间冗余，结构冗余，知识冗余，视觉冗余等，数据压缩实质上是减少这些冗余量。
可见冗余量减少可以减少数据量而不减少信源的信息量。
从数学上讲，图像可以看作一个多维函数，压缩描述这个函数的数据量实质是减少其相关性。
另外在一些情况下，允许图像有一定的失真，而并不妨碍图像的实际应用，那么数据量压缩的可能性就更大了。
3 图像压缩编码方法的分类编码压缩方法有许多种，从不同的角度出发有不同的分类方法，比如从信息论角度出发可分为两大类：(1)冗余度压缩方法，也称无损压缩，信息保持编码或熵编码。
具体讲就是解码图像和压缩编码前的图像严格相同，没有失真，从数学上讲是一种可逆运算。
(2)信息量压缩方法，也称有损压缩，失真度编码或熵压缩编码。
也就是讲解码图像和原始图像是有差别的，允许有一定的失真。
应用在多媒体中的图像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分类为：(1)无损压缩编码种类·哈夫曼编码·算术编码·行程编码·Lempel zev编码(2)有损压缩编码种类·预测编码：DPCM，运动补偿·频率域方法：正文变换编码(如DCT)，子带编码·空间域方法：统计分块编码·模型方法：分形编码，模型基编码·基于重要性：滤波，子采样，比特分配，矢量量化(3)混合编码·JBIG，H261，JPEG，MPEG等技术标准衡量一个压缩编码方法优劣的重要指标是：(1)压缩比要高，有几倍、几十倍，也有几百乃至几千倍；(2)压缩与解压缩要快，算法要简单，硬件实现容易；(3)解压缩的图像质量要好。
视频编码标准
视频编码标准视频编码标准是指对视频信号进行数字化处理时所采用的压缩标准。
在数字视频技术中，视频编码标准是非常重要的，它直接影响着视频的质量、传输速度和存储空间。
目前，常见的视频编码标准有H.264、H.265、VP9等。
本文将对这些常见的视频编码标准进行介绍和比较，以便读者更好地了解和选择合适的视频编码标准。
H.264是一种广泛应用的视频编码标准，也被称为MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding）。
它采用了先进的压缩算法，能够在保证视频质量的情况下显著减小文件大小。
H.264广泛应用于在线视频、蓝光光盘、数字电视等领域，是当前最主流的视频编码标准之一。
然而，随着4K、8K等超高清视频的普及，H.264的压缩效率已经不能满足需求，因此，人们开始寻求新的视频编码标准。
H.265是H.264的升级版，也被称为HEVC（High Efficiency Video Coding）。
H.265在保证视频质量的前提下，比H.264能够实现更高的压缩比，因此能够节省更多的存储空间和传输带宽。
H.265在4K、8K视频领域有着巨大的优势，因此在未来会逐渐取代H.264成为主流的视频编码标准。
然而，由于H.265相对较新，它的编码速度相对较慢，这在一定程度上限制了它的应用范围。
VP9是由Google推出的开放式视频编码标准，旨在提供更高的压缩效率。
VP9在保证视频质量的情况下，能够实现比H.264和H.265更高的压缩比，因此能够节省更多的存储空间和传输带宽。
VP9被广泛应用于YouTube、Netflix等视频平台，而且得到了诸多厂商和内容提供商的支持。
然而，VP9相对较新，尚未得到广泛的硬件支持，这在一定程度上限制了它的应用范围。
综上所述，H.264、H.265和VP9是当前较为主流的视频编码标准。
在选择视频编码标准时，需要根据实际需求综合考虑视频质量、压缩比、编码速度、硬件支持等因素。
20090901_第五章 数字视频与压缩编码(简化版)
采样频率
CCIR为NTSC制、PAL制和SECAM制规定了共同 的电视图像采样频率。这个采样频率也用于远程 图像通信网络中的电视图像信号采样。 对PAL制、SECAM制，采样频率fs为： fs=625×25×N=15625×N=13.5 MHz, N=864 其中，N为每一扫描行上的采样数目。 对NTSC制，采样频率fs为 fs=525×29.97×N=15734×N=13.5 MHz, N=858 其中，N为每一扫描行上的采样数目。
5.2.2 数字化标准
ห้องสมุดไป่ตู้
20世纪80年代初，国际无线电咨询委员会制定了 彩色电视图像数字化标准，称为CCIR 601标准 （ITU-R BT.601标准）。 标准规定了彩色电视图像转换成数字图像时使用 的采样频率，RGB和YCbCr(或者写成YCBCR)两个 彩色空间之间的转换关系等。 彩色空间之间的转换 Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B Cr = (0.500R - 0.4187G - 0.0813B) + 128 Cb = (-0.1687R - 0.3313G + 0.500B)
48
64
5.2.3 图像子采样 两种采样方法： 一种是使用相同的采样频率对图像的亮度信 号和色差信号进行采样 另一种是对亮度信号和色差信号分别采用不 同的采样频率进行采样 如果对色差信号使用的采样频率比对亮度信号使 用的采样频率低，这种采样就称为图像子采样 (subsampling)
SECAM制的扫描特性
与PAL制类似
625行/帧, 25帧/秒 高宽比：4:3 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场
颜色模型：YUV
新一代视频压缩编码标准h.264
新一代视频压缩编码标准h.264H.264是一种视频压缩编码标准，也被称为MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding），它是一种广泛应用于视频压缩领域的编码标准。
H.264标准在视频传输、视频会议、广播电视、多媒体存储等领域都有着重要的应用。
它具有高压缩比、高质量、低码率等特点，因此被广泛应用于各种视频应用场景。
H.264标准的出现，极大地推动了视频压缩编码技术的发展。
相比于之前的MPEG-2标准，H.264在保持视频质量的同时，能够实现更高的压缩比，这意味着在同样的画质下，H.264编码所需的码率更低，从而在有限的带宽下能够传输更高质量的视频。
这使得H.264标准成为了视频会议、网络视频传输、数字电视等领域的首选编码标准。
H.264标准的优势主要体现在以下几个方面：首先，H.264标准采用了先进的运动补偿和变换编码技术，能够更好地利用视频帧间的冗余信息，从而实现更高效的压缩。
其次，H.264标准支持多种编码参数的选择，可以根据不同的应用场景选择不同的编码参数，从而在不同的场景下实现更好的视频质量和更低的码率。
此外，H.264标准还支持多种预测模式和帧内编码模式，能够更好地适应不同类型的视频内容，从而实现更好的压缩效果。
随着移动互联网和高清视频的普及，对视频压缩编码标准提出了更高的要求。
H.264标准在这一背景下得到了更广泛的应用。
同时，H.264标准的成功也为后续的视频编码标准奠定了基础，例如H.265标准在保持更高质量的同时，能够实现更高的压缩比，成为了4K视频和8K视频的首选编码标准。
总的来说，H.264作为新一代视频压缩编码标准，具有高效的压缩性能、良好的视频质量和广泛的应用领域。
它的出现推动了视频压缩编码技术的发展，为数字视频的传输和存储提供了更好的解决方案。
随着技术的不断进步，视频编码标准也在不断演进，我们有理由期待未来会有更先进的视频编码标准出现，为数字视频的应用带来更好的体验。
avc是什么意思
avc是什么意思AVC 是 Advanced Video Coding（高级视频编码）的缩写。
它是一种视频压缩标准，旨在提高视频传输和存储的效率。
在数字视频广播、互联网视频流媒体、视频会议以及移动视频通信等领域中被广泛使用。
这种编码技术通过减少视频数据中的冗余信息和不可感知的细节，从而实现更高的压缩比例和更好的视觉质量。
AVC 的出现主要是为了替代早期的视频编码标准 MPEG-2。
相比于MPEG-2，AVC 提供了更高的压缩比和更好的视频质量。
它可以将视频数据压缩到较小的文件大小，从而减少存储空间的需求，同时也可以提供更快的视频传输速度。
这一切都得益于 AVC 在压缩视频时采用的一些先进的技术。
其中一个关键的技术是运动补偿。
当连续的视频帧之间存在相似的内容时，AVC 可以只传输变化的部分，而不需要重新传输整个帧。
这种技术可以大大减少需要传输的数据量。
此外，AVC 还使用了变换编码、量化和熵编码等方法，进一步提高了压缩效率。
AVC 还支持多种分辨率和帧率，使其适用于不同的应用场景。
例如，它可以适用于高清、全高清和超高清视频，同时也可以适应受宽带限制的移动视频通信。
AVC 还提供了可调的编码参数，以便根据实际需求进行优化。
AVC 的广泛应用使得许多设备和平台都支持该标准。
从电视、DVD 和蓝光播放器到智能手机、平板电脑和电脑，几乎所有现代计算机和移动设备都可以播放 AVC 编码的视频。
此外，几乎所有主流的视频流媒体平台（如 YouTube、Netflix 等）也使用 AVC 进行视频传输。
尽管 AVC 已经被广泛采用，但它并不是最新的视频编码标准。
自AVC发布以来，已经出现了一些更高效的编码标准，如 H.265（也称为 HEVC）和 VP9。
这些标准具有更高的压缩比和更好的视频质量，且逐渐取代 AVC 在视频编码领域的地位。
总结一下，AVC 是一种视频编码标准，旨在提高视频传输和存储的效率。
它通过运动补偿、变换编码、量化和熵编码等先进技术实现了更高的压缩比和更好的视觉质量。
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数据压缩的可能性
– 能够对多媒体信息进行压缩的前提就 是因为数据中存在大量的冗余，尤其 是声音和图像； – 数据压缩的目的就是尽可能的消除这 些冗余；
冗余的类型
在静态图像中存在空间冗余
一幅图像中有较大的背景区域，在此区域中所 有的点具有相近的物理特性（亮度、颜色等）， 这种空间的连贯性就称为空间相关或空间冗余。
预测模型 设 t N 时刻之前的样本 x N 1与预测值之间的关系 x 2 ，„， 值 x1 ， 呈现某种函数形式 N 1 ˆN ai xi 线性预测编码器 x
i 1
非线性预测编码器
帧内预测编码
在图像数据压缩中，常用如下几种 线性预测方案： ˆ N xN 1 前值预测，即 x 一维预测，即采用同一扫描行中前面已 知的若干个样值来预测 x ˆN 二维预测，即不但用同一扫描行中的前 面几个样值，而且还要用以前几行扫描 行中样值来预测 x 举例如下 ˆN
帧间预测编码中的运 动补偿
最简单的时域预测就是 用前一帧作为当前帧的 预测参考帧。 一个视频序列里两个相 邻帧如右图所示。 第 一帧作为第二帧的参考 帧，残差是第二帧与参 考帧之差。
帧间预测编码中的运动 补偿
在 右 图中 ， 中 间灰度代 表 差 值为零 ， 浅灰和深 灰分别对应正、负差值。 这 种 简单预 测 的明显问 题 是 残差帧 中 剩余能量 太 多 ，也就 是 说预测后 还有很多信息需要压缩 。 多 数 残差是 由 于两帧之 间物 体运动 引 起的 ，所 以 更 好的预 测 是在两帧 之间进行运动补偿。
X是待编码（或解码）像素，如帧处理按光栅顺序，那么它的相邻像素 A, B和 C是已经编码（或解码）得到的。编码器用已编码像素的组合来预测X， 然后对预测值与实际值的残差进行编码。解码器用同样的预测方法加上解 码得到的残差来重构像素。 编码像素 P(X) = (2A + B + C)/4 残差 R(X) = X – P(X) ，对残差编码并传送. 解码器解码 R(X) 并进行同样的预测: P(X) = (2A + B + C)/4 重构像素 X = R(X) + P(X)
在很多情况下，数据压缩还原过后允许有一定 的损失，不过应当能基本表述原信息的内容， 否则没有意义； 依据：在原始信息中存在一些对用户来说不重 要、不敏感、可以忽略的内容； JPEG、MPEG
图像压缩方法
图像压缩方法
无损压缩 Huffman编码
有损压缩
预测编码 (DCT)变换编码 RLE行程编码 DPCM AC算术编码 ADPCM LZ字典式编码
帧内预测编码
帧内预测利用图像在空间上相邻像素之间 具有相关性的特点，由相邻像素预测当前 块的像素值，可以有效的去除块间冗余。
帧内预测包含多个预测方向，按照图像本 身的特点选择一个最佳的预测方向，最大 限度地去除空间冗余。
帧内预测编码
DPCM系统的基本原理
DPCM(Differential Pulse Code Modulation，差分脉冲编码调制)
数字视频压缩编码
参考书：《数字视频编码技术原理》 高文 科学出版社
数据压缩的必要性
庞大的数据量要求人们必须对数据进行压 缩 例：存储一幅352×288的静态真彩色图像 需要的存储空间：
352×288×3B=304.13kB 真彩色色彩深度24bit，即3个字节
例：计算1分钟视频所需的存储空间。分辨 率为352×288，每秒25帧，不含音频数据
帧内预测编码
DPCM系统的基本原理
和发 接收端恢复的输出信号 xN 送端输入的信号 xN 的误差是
xN ( x ) xN x eN eN ˆN eN ˆN eN xN xN xN
可见，输入输出信号之间的误差 主要是由量化器引起的。
帧内预测பைடு நூலகம்码
混合编码
JPEG
MPEG
运动补偿（帧间预测）
视频编码技术
主流的编码技术是以宏块为单位进行编码， 将每帧图像划分成若干宏块，按照从上到 下，从左到右的顺序对每个宏块进行处理。
预测
变换
量化
扫描
熵编码
视频压缩关键技术流程图
预测编码
预测编码是消除视频冗余的重要编码工具 之一，针对空间冗余有帧内预测编码 （intra-prediction），对于时域冗余有基 于运动估计技术的帧间预测编码（interprediction）。 预测编码利用信号间的相关性，用前面一 个或多个信号作为当前信号的预测值，对 当前信号的实际值与预测值之差进行编码。
在视频序列中存在时间冗余
视频序列中相邻的帧往往包含相同或类似的背 景和运动物体，只不过运动物体所在的空间位 置略有不同。这种相邻帧间数据的高度相关性 就称为时间冗余。
冗余的类型
信息熵冗余
信息熵冗余也称为编码冗余，由香农定理可知， 为表示图像数据的一个像素点，只要按其熵的大 小分配相应的比特数即可。而对于实际图像数据 的每个像素，在图像获取时很难得到它的熵，因 此，一般是对每个像素采用相同的比特数来表示， 这样就必然存在冗余，这种冗余称为信息熵冗余。
帧间预测编码
运动图像邻近帧中的场景存在着一定的相 关性，因此，可为当前块搜索出在邻近参 考帧中最相似的预测块，并根据预测块的 位置，得出两者之间的空间位置的相对偏 移量，即运动矢量。 通过搜索得到运动矢量的过程称为运动估 计。 根据运动矢量，从指定的参考帧中找到预 测块的过程称为运动补偿。
冗余的类型
视觉冗余
人眼的视觉特性
知识冗余
先验知识和背景知识
结构冗余
指视频图像中存在很强的纹理结构或自相似性
去除冗余的方法
空间冗余的消除
基于预测的方法：帧内预测 正交变换的方法
时间冗余的消除
基于预测的方法：帧间预测
编码冗余的消除
熵编码
数据压缩的方法
无损压缩
压缩时不损失任何信息，解压时可以完全恢复成 原来的数据； 利用原始信息中的相关性进行的数据压缩不损失 原信息的内容，可实现无损压缩 统计式：Huffman编码、算术编码（AC）、行 程编码（RLC)；字典编码（LZW）
数据压缩的方法
有损压缩：数据压缩后不能将原来的 文件信息完全保留的压缩；