数字视频技术第3章 数字视频编码原理
视频编码的工作原理
视频编码的工作原理在现代社会中，视频编码技术起到了至关重要的作用。
它使得我们可以轻松地在各种媒体平台上观看高质量的视频内容。
本文将介绍视频编码的工作原理。
一、视频编码的定义及背景视频编码是一种将数字视频信号转换为压缩格式的技术。
它通过减少视频数据的冗余来实现对视频的高效压缩，从而节省存储空间和传输带宽。
视频编码技术的发展得益于计算机技术和通信技术的不断进步。
二、视频编码的基本原理1. 采样和量化在视频编码的过程中，输入视频信号首先会经过采样和量化两个步骤。
采样是指将连续的模拟视频信号转换为离散的数字视频信号，而量化则是将离散的视频样本映射到离散的数值范围内。
2. 变换和编码接下来，视频信号会通过变换和编码两个步骤来进一步压缩。
变换是指将视频信号在时域和频域之间进行转换，常用的变换方法包括离散余弦变换(DCT)和小波变换。
编码则是将变换后的视频信号进行熵编码，通常使用的是基于H.264或HEVC标准的编码方法。
3. 压缩和解压缩编码完成后，视频信号会被压缩为较小的文件大小。
这样，视频就可以通过网络进行传输或存储在设备中。
接收方在接收到压缩的视频文件后，需要进行解压缩才能还原为原始的视频信号。
解压缩过程与压缩过程相反，包括解码和恢复两个步骤。
三、常见的视频编码标准视频编码标准是用于指导视频编码的技术规范。
以下是几种常见的视频编码标准：1. MPEG-2MPEG-2是一种广泛应用于数字电视、DVD和广播等领域的视频编码标准。
它采用了基于块的编码方法，通过利用时间和空间上的冗余进行压缩。
2. H.264/AVCH.264/AVC是目前广泛应用于互联网视频和蓝光光盘等领域的视频编码标准。
它采用了更先进的编码算法，可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
3. HEVCHEVC是高效视频编码(High Efficiency Video Coding)的缩写，也被称为H.265。
它是目前最先进的视频编码标准，能够实现更高的压缩率和更好的视频质量，适用于4K和8K超高清视频。
视频编码技术-PPT
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。
数字视频基础知识
数字视频基础知识数字视频是现代社会中广泛应用的一种媒体形式。
它以数字信号为基础，通过图像编码、传输和解码等技术，实现对视频图像的采集、处理和展示。
数字视频的应用领域涉及电视、电影、广告、网络视频等众多领域。
本文将介绍数字视频的基础知识，包括视频编码、视频格式、视频分辨率和帧率等方面。
一、视频编码数字视频的编码技术是将连续的视频图像序列转化为数字信号的过程。
常见的视频编码标准有MPEG-2、H.264、H.265等。
这些编码标准通过对图像进行压缩，实现了视频数据的高效传输和存储。
视频编码的核心原理是空间和时间的冗余性去除，即通过图像的相似性和相邻帧之间的相关性，减少视频数据的冗余程度。
二、视频格式视频格式是指数码视频文件的存储和传输格式。
常见的视频格式包括AVI、MOV、MP4、MKV等。
这些格式不仅包含视频数据，还可以携带音频数据、字幕等相关信息。
不同的视频格式适用于不同的应用场景，选择合适的视频格式可以提高视频的传输和播放效果。
三、视频分辨率视频分辨率是指视频图像的大小和清晰度程度，通常以像素为单位来表示。
常见的视频分辨率有1080p、720p、480p等。
数字视频的分辨率决定了图像的细节和清晰度，高分辨率的视频图像能够更真实地还原真实场景，但也需要更大的存储和传输带宽。
四、帧率帧率是指视频中每秒显示的图像帧数。
常见的帧率有24fps、30fps、60fps等。
帧率的选择直接影响到视频图像的流畅度和感官效果。
较低的帧率可能导致视频卡顿和画面不连贯，而较高的帧率则能够呈现出更加细腻和流畅的动态效果。
五、视频编解码器视频编解码器是视频编码和解码的工具软件或硬件。
常见的视频编解码器有X264、X265、FFmpeg等。
视频编解码器的作用是将视频数据进行压缩编码和解码还原，实现视频文件的传输和播放。
六、数字视频的应用数字视频在现代社会中有着广泛的应用。
电视、电影、广告等传统媒体领域，数字视频成为了主流媒体形式。
视频编码技术的原理和应用
视频编码技术的原理和应用视频编码技术是数字视频处理领域的一个重要分支。
它主要是将原始视频数据进行压缩编码，使得视频数据可以在网络传输和存储过程中更加高效和节约资源。
本文将从原理和应用两方面介绍视频编码技术的相关知识。
一、原理视频编码技术的原理主要是通过对视频信号的空域和时间域中的信息进行压缩和合并。
在视频信号的空域和时间域中，它们分别对应着图像信息和运动信息。
因此，视频编码技术可以分为两个主要方向：图像编码和运动估计。
图像编码是将视频帧中的像素点信息进行压缩，主要是通过一些压缩编码算法来实现。
常见的图像编码算法有JPEG、JPEG2000等。
在图像编码过程中，需要进行预测、变换、量化和熵编码等步骤。
而运动估计则是对视频帧中的运动信息进行估计和编码，主要实现的是视频帧之间的压缩。
运动估计是视频编码技术中非常重要的一个方面。
它可以通过将视频帧进行比对和对运动信息的推测，进而实现视频帧差的压缩和编码。
常见的运动估计算法有帧内和帧间预测、全帧运动估计等。
二、应用视频编码技术在计算机视觉、视频直播等领域都有广泛的应用。
其中，最常见的应用就是视频传输和视频存储。
在视频传输中，视频编码技术可以将视频数据进行压缩，从而实现视频在网络传输中的高效和稳定。
比如，通过H.264编码协议，可以将高清视频信号压缩到较小的数据包中，从而保证视频的高质量传输。
在视频存储中，视频编码技术可以对视频数据进行压缩，减少视频文件的存储大小。
以MP4格式为例，MP4格式是一种基于H.264编码的视频格式，它能够将视频信息进行压缩，减少视频文件的存储空间，并保持视频质量不变。
此外，视频编码技术也在虚拟现实、游戏等领域有广泛应用。
比如，在虚拟现实技术中，通过对视频图像进行编码，可以将现实世界经过处理后的视频图像传输到虚拟世界中，从而提高虚拟现实技术的沉浸感。
在游戏领域中，视频编码技术也可以起到重要的作用，通过对游戏图像进行压缩和编码，可以提高游戏的画面质量和流畅性。
数字视频处理在视频编解码中的应用：技术、原理与应用研究
数字视频处理在视频编解码中的应用：技术、原理与应用研究第一章：引言数字视频处理是指通过使用计算机算法和技术来对视频进行各种处理的一种方法。
它在视频编解码中起着至关重要的作用。
随着数字技术的不断发展，数字视频处理的应用也越来越广泛。
本文将探讨数字视频处理在视频编解码中的技术、原理和应用研究。
第二章：数字视频处理的技术与原理2.1 视频编解码技术概述视频编解码是指将原始视频信号压缩为较小的文件以便传输或存储，并在需要时将其解压缩以还原为原始视频信号的过程。
视频编解码技术主要包括压缩算法、编解码标准和编解码器等方面。
2.2 数字视频处理的基本原理数字视频处理的基本原理是通过对视频信号进行采样、量化和编码来实现对视频的压缩和处理。
采样是指以一定的频率对视频信号进行抽样，将连续的视频信号转换为离散的数字信号；量化是指将采样后的离散信号映射为有限数量的离散值；编码是指将量化后的信号进行编码，以便于传输或存储。
2.3 数字视频处理的常用算法数字视频处理的常用算法包括运动估计算法、变换编码算法、熵编码算法等。
运动估计算法通过对视频序列的帧间关系进行分析，找出运动目标的运动矢量，从而实现对视频的压缩；变换编码算法通过将视频信号转换为频域表示，并利用频域的特性进行压缩；熵编码算法通过对视频信号的统计特性进行编码，实现进一步的压缩。
第三章：数字视频处理的应用研究3.1 视频压缩与传输数字视频处理在视频压缩与传输领域有着广泛的应用。
通过使用数字视频处理的技术和算法，可以将视频信号压缩为较小的文件，以便于传输和存储。
同时，数字视频处理还可以通过对视频信号的编码和解码，实现对视频传输过程中的错误纠正和丢包恢复。
3.2 视频分析与识别数字视频处理在视频分析与识别领域也有着重要的应用。
通过使用数字视频处理的技术和算法，可以对视频进行运动目标检测、行为识别、人脸识别等分析与识别任务。
这对于视频监控、智能交通等领域有着重要的意义。
视频编码器工作原理
视频编码器工作原理视频编码器是一种用于将视频信号转换为数字编码格式的设备，它的工作原理是通过对视频信号进行压缩和编码，以减小文件大小并提高传输效率。
在视频编码器的工作过程中，有几个关键的步骤和技术需要了解。
首先，视频编码器会对视频信号进行采样和量化。
采样是指将连续的视频信号转换为离散的数字信号，而量化则是将这些数字信号转换为离散的数字值。
这两个步骤可以减小视频文件的大小，同时保持足够的图像质量。
接下来，视频编码器会使用一种压缩算法对视频信号进行压缩。
压缩算法可以通过去除视频信号中的冗余信息和不可见细节来减小文件大小。
常见的压缩算法包括JPEG、MPEG和H.264等，它们可以根据视频内容的特点选择合适的压缩方式，以达到最佳的压缩效果。
在压缩之后，视频编码器会对视频信号进行编码。
编码是指将视频信号转换为特定的数字编码格式，以便在不同的设备和平台上进行播放和传输。
常见的视频编码格式包括AVC、HEVC和VP9等，它们可以根据不同的需求选择合适的编码方式，以达到最佳的视频质量和传输效率。
最后，视频编码器会对压缩和编码后的视频信号进行封装和打包。
封装是指将视频信号和音频信号合并为一个完整的多媒体文件，而打包则是将多媒体文件转换为特定的传输格式，以便在网络上进行传输和播放。
常见的封装和打包格式包括MP4、FLV和TS等，它们可以根据不同的传输方式选择合适的格式，以达到最佳的传输效果。
总的来说，视频编码器的工作原理是通过对视频信号进行采样和量化、压缩和编码、封装和打包等一系列步骤和技术，以实现视频文件的压缩、编码和传输。
通过了解视频编码器的工作原理，我们可以更好地理解视频文件的制作和传输过程，以及如何选择合适的编码格式和传输方式，以达到最佳的视频质量和传输效率。
电视数字制作技术串讲重点
前期拍摄后期制作单机拍摄多机拍摄视音频资料绝技拍摄外景地演播室编辑绝技字幕图表绘图动画配音配乐音效混音包装合成电视制作技术串讲重点第一章电视制作概述第一节电视系统构成一个电视系统包括节目制作系统、传播系统和承受系统。
节目制作过程分为两个阶段：前期制作阶段和后期制作阶段。
其次节电视制作手段电视节目制作有以下手段：实况直播、电视影片制作、录像制作、电子制作。
录像制作手段又可分为ENG〔电子闻采集〕、EFP〔电子现场制作〕、ESP〔电子演播室制作〕3 种方式。
ENG，即“电子闻采集”〔Electronic News Gatherin g〕。
这种方式，是使用便携式的摄像、录像设备，来采集电视闻。
EFP，即电子现场制作〔Electronic Field Productio n〕。
它应当是对一整套使用于“野外”〔电视台外〕作业的电视设备的统称。
这套系统包括3 台以上摄像机，一台视频信号〔图像〕切换台，一个音响操作台及其他关心设备〔灯光、话筒、录像机运载工具等〕。
ESP，亦即“电子演播室制作”〔Electronic Studio Productio n〕。
电子演播室制作主要是指演播室录像制作。
第四节电视节目制作流程前期制作流程：第一阶段：构思创作；其次阶段：现场录制后期制作流程：第三阶段：编辑第四阶段：合成〔课后重点总结：通常的节目制作过程分为两个阶段：前期制作阶段和后期制作阶段。
前期工作包括构思创作、拍摄录制；后期工作包括编辑、合成。
〕其次章电视技术根本原理不再引起闪耀感觉的光源最低重复频率称为临界闪耀频率〔选择题〕其次节电视扫描原理进展扫描的时候，必需做到发送、接收两端的扫描规律严格全都，这称为同步。
所谓同步，包含两个方面，一是两端的扫描频率一样，这叫作同频；二是两端画面的每一行、每一幅的起始时刻一样这叫做同相。
既同频又同相，才能实现同步扫描。
实现了同步扫描，收端才可以重现发端图像。
当收端、发端的频率与相位不同时，图像将无法正确重现。
视频编码与HEVC中帧内编码的简要介绍
视频编码与HEVC中帧内编码的简要介绍作者：李晨曦来源：《数码设计》2019年第09期摘要：视频编码又称视频压缩。
随着多媒体时代与网络时代的到来，用户对数字媒体的要求越发提高。
由于未经压缩的视频数据过于庞大，视频压缩技术应运而生并随着软硬件设备的迭代而逐渐进化。
本文以H.264/AVC编码器原理为基础简单介绍了视频编码的基本原理，并与新一代视频编码标准H.255/HEVC的帧内编码模块进行了比较。
关键词：视频编码;HEVC;H.264;帧内编码中图分类号：TP13;;;;; 文献标识码：A;;;;; 文章编号：1672-9129（2019）09-0056-03A brief introduction of video coding and intra coding in HEVCChenxi Li（School of Computer Science， Southwest Petroleum University， Chengdu Sichuan 610500， China）Anstract： Video coding is also known as video compression. With the advent of the multimedia and network era， users' demands for digital media have increased. Since uncompressed video content is too large， video compression technology has emerged and evolved with the iteration of hardware and software. This paper briefly introduces the basic principle of video coding and compares it with the intra-frame coding module of the new generation video coding standardH.265/HEVC.Key words： Video coding; H.264/AVC; H.265/HEVC; intra coding1; 视频压缩简介隨着多媒体时代的到来，用户对视频质量与传输速度的要求也越来越高。
视频编解码原理
视频编解码原理视频编解码原理之一：理论基础第1章介绍1. 为啥要进行视频压缩呢？未经压缩的数字视频的数据量巨大存储困难∙一张DVD只能存储几秒钟的未压缩数字视频。
传输困难∙1兆的带宽传输一秒的数字电视视频需要大约4分钟。
2. 为什么可以压缩去除冗余信息∙空间冗余：图像相邻像素之间有较强的相关性∙时间冗余：视频序列的相邻图像之间内容相似∙编码冗余：不同像素值出现的概率不同∙视觉冗余：人的视觉系统对某些细节不敏感∙知识冗余：规律性的结构可由先验知识和背景知识得到3. 数据压缩分类无损压缩（Lossless）∙压缩前解压缩后图像完全一致X=X'∙压缩比低(2:1~3:1)∙例如：Winzip，JPEG-LS有损压缩（Lossy）∙压缩前解压缩后图像不一致X≠X'∙压缩比高(10:1~20:1)∙利用人的视觉系统的特性∙例如：MPEG-2，H.264/AVC，AVS4. 编解码器编码器（Encoder）∙压缩信号的设备或程序解码器（Decoder）∙解压缩信号的设备或程序编解码器(Codec)∙编解码器对5. 压缩系统的组成(1) 编码器中的关键技术(2) 编解码中的关键技术6. 编解码器实现编解码器的实现平台：∙超大规模集成电路VLSI∙ASIC，FPGA∙数字信号处理器DSP∙软件编解码器产品：∙机顶盒∙数字电视∙摄像机∙监控器7. 视频编码标准编码标准作用：兼容：∙不同厂家生产的编码器压缩的码流能够被不同厂家的解码器解码高效：∙标准编解码器可以进行批量生产，节约成本。
主流的视频编码标准：MPEG-2MPEG-4 Simple ProfileH.264/AVCAVSVC-1标准化组织：ITU：International Telecommunications Union∙VECG：Video Coding Experts GroupISO：International Standards Organization∙MPEG：Motion Picture Experts Group8. 视频传输视频传输：通过传输系统将压缩的视频码流从编码端传输到解码端传输系统：互联网，地面无线广播，卫星9. 视频传输面临的问题传输系统不可靠∙带宽限制∙信号衰减∙噪声干扰∙传输延迟视频传输出现的问题∙不能解码出正确的视频∙视频播放延迟10. 视频传输差错控制差错控制（Error Control）解决视频传输过程中由于数据丢失或延迟导致的问题差错控制技术：∙信道编码差错控制技术∙编码器差错恢复∙解码器差错隐藏11. 视频传输的QoS参数数据包的端到端的延迟带宽：比特/秒数据包的流失率数据包的延迟时间的波动第2章数字视频1.图像与视频图像：是人对视觉感知的物质再现。
《数字媒体技术》习题与答案
《数字媒体技术》习题与答案（解答仅供参考）一、名词解释1. 数字媒体技术：数字媒体技术是一门涉及计算机科学、信息工程、艺术设计等多个领域的交叉学科，主要研究如何通过数字化手段对文字、图像、音频、视频等多媒体信息进行采集、处理、存储、传播和展示的一系列技术方法与应用。
2. 数据压缩：数据压缩是将原始的数字媒体数据通过特定算法减少其在存储或传输时所需的比特数，以节省存储空间或提高传输效率的技术。
常见的数据压缩格式如JPEG用于图像，MP3用于音频，H.264用于视频。
3. 数字信号处理（DSP）：数字信号处理是一种利用计算机或其他专用硬件设备对数字信号进行分析、变换、滤波、增强等操作的技术，广泛应用于语音识别、图像处理、通信系统等领域。
4. 交互式多媒体：交互式多媒体是指用户可以通过输入设备与数字媒体内容进行实时互动的一种媒体形式，如触摸屏应用、虚拟现实、增强现实等技术，能够根据用户的输入改变展示的内容和方式。
5. 流媒体技术：流媒体技术是一种使多媒体数据能边下载边播放的技术，无需等待整个文件下载完毕即可开始观看或收听，显著提高了用户体验，常见于在线视频、网络直播等领域。
二、填空题1. 在数字音频编码中，PCM（______）编码是最基本的编码方式，它将模拟声音信号转换为数字信号。
答案：脉冲编码调制2. ______技术是实现虚拟现实的关键技术之一，它通过追踪用户头部运动来实时更新显示画面视角。
答案：头部跟踪3. 在数字图像处理领域，________通常用于检测图像中的边缘和轮廓，它是图像分析和特征提取的基础。
答案：边缘检测4. MPEG-4标准不仅包括音视频编码标准，还支持对象的描述和合成，即基于内容的________。
答案：编码5. HTML5新增的<canvas>标签提供了在网页上绘制图形的能力，可以创建动态、交互式的________内容。
答案：二维图形三、单项选择题1. 下列哪种数字图像文件格式不支持透明通道？A. PNGB. JPEGC. GIFD. BMP答案：B2. 关于数字视频压缩编码，以下哪项表述是错误的？A. H.264/AVC编码因其高压缩率和高画质而被广泛应用B. MPEG-2主要用于DVD和早期的卫星电视广播C. VP9是Google推出的开源视频编解码器，性能优于H.264D. HEVC/H.265编码标准的压缩效率比H.264高出约一倍答案：C （VP9虽然性能优秀，但在某些场景下仍无法全面超越H.264）3. 在多媒体计算机系统中，负责对各种媒体信息进行实时处理和控制的核心部件是：A. 显卡B. 声卡C. CPUD. 多媒体处理器答案：D4. Flash动画制作软件的主要特点是：A. 支持矢量图形编辑，适合创作小体积但清晰度高的动画B. 只能制作静态图片，不能制作动画C. 不支持交互式功能，所有动画都是预设好的序列D. 仅适用于网页广告，不适合开发复杂的游戏或教育软件答案：A5. 针对移动互联网环境下的多媒体传输优化，采用________技术可以有效降低带宽需求和延迟。
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
扩展资料3：视频编码
常用的视频编码视频图像（动态图像）数据有极强的相关性，也就是说有大量的冗余信息。
其中冗余信息可分为空域冗余信息和时域冗余信息。
压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉（去除数据之间的相关性），视频压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、帧间图像数据压缩技术和熵编码压缩技术。
◆去时域冗余信息使用帧间编码技术可去除时域冗余信息，它包括以下三部分：运动补偿运动补偿是通过先前的局部图像来预测、补偿当前的局部图像，它是减少帧序列冗余信息的有效方法。
运动表示不同区域的图像需要使用不同的运动矢量来描述运动信息，运动矢量通过熵编码进行压缩。
运动估计运动估计是从视频序列中抽取运动信息的一整套技术。
注：通用的压缩标准都使用基于块的运动估计和运动补偿◆去空域冗余信息主要使用帧间编码技术和熵编码技术：变换编码帧内图像和预测差分信号都有很高的空域冗余信息，变换编码将空域信号变换到另一正交矢量空间，使其相关性下降，数据冗余度减小。
量化编码经过变换编码后，产生一批变换系数，对这些系数进行量化，使编码器的输出达到一定的位率。
这一过程导致精度的降低。
熵编码熵编码是无损编码。
它对变换、量化后得到的系数和运动信息，进行进一步的压缩。
国际上制定视频编解码技术的组织有两个，一个是“国际电联（ITU-T）”，它制定的标准有H.261、H.263、H.263+等，另一个是“国际标准化组织（ISO）”它制定的标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。
而H.264则是由两个组织（ITU-T视频编码专家组VCEG和ISO/IEC动态图像专家组MPEG）联合组建的联合视频组（JVT，Joint Video Team）共同制定的高度压缩数字视频编解码器标准，所以它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4高级视频编码（Advanced Video Coding，AVC）的第10 部分。
因此，不论是MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10，还是ISO/IEC 14496-10，都是指H.264。
H.264视频编码介绍资料
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
视频编码与压缩技术解析
视频编码与压缩技术解析第一章：引言在当今数字化社会中，视频已成为人们沟通、娱乐和学习的重要媒介。
然而，视频数据庞大且传输成本高，为了实现快速传输和节省存储空间，视频编码与压缩技术应运而生。
本文将从视频编码原理、常见的压缩算法以及应用实例等方面对视频编码与压缩技术进行解析。
第二章：视频编码原理视频编码的基本原理是将视频信号转换为数字信号，并使用压缩算法减少冗余信息。
视频信号在转换为数字信号之前需要通过采样和量化等步骤进行预处理。
采样是将连续的模拟视频信号转换为离散的数字信号，而量化是将连续的像素值映射为离散的像素值。
通过采样和量化，可以减少视频信号的冗余度，并且方便后续的编码和压缩处理。
第三章：视频编码常见算法3.1 基于传统编码算法的视频编码基于传统编码算法的视频编码主要包括无损编码和有损编码两种形式。
无损编码算法可以确保视频信号在编码过程中不丢失任何信息，例如无损编码标准H.264。
而有损编码算法则通过牺牲一定的视频质量以减小数据量。
其中最著名的有损编码算法包括MPEG-2、MPEG-4和AVC等。
3.2 基于深度学习的视频编码算法近年来，深度学习在视频编码领域取得了显著的进展。
借助深度学习的强大处理能力和特征提取能力，研究人员提出了一系列基于深度学习的视频编码算法，例如基于卷积神经网络的视频编码方案。
这些算法利用了深度学习模型对视频内容的理解，可以提供更高效的编码和压缩效果。
第四章：视频压缩技术4.1 空间域压缩技术空间域压缩技术是通过减少图像的冗余信息来实现视频压缩的。
例如，基于离散余弦变换（DCT）的JPEG压缩算法通过将图像分解为频域的独立频率分量，然后对不同频率分量进行量化和编码，以实现图像的高效压缩。
4.2 时间域压缩技术时间域压缩技术是通过减少视频帧之间的冗余信息来实现视频压缩的。
例如，基于运动估计的视频压缩算法利用了视频帧之间的相似性，通过预测当前帧的像素值，并只编码预测误差来减小数据量。
数字化视频编码技术详解
数字化视频编码技术详解数字化视频编码技术是指将模拟视频信号转化为数字信号，并通过压缩算法进行编码的过程。
这种技术广泛应用于数字电视、视频会议、视频监控、互联网视频传输等领域。
本文将详细解析数字化视频编码技术的原理和应用。
一、数字化视频编码技术的原理数字化视频编码技术主要包括两个基本步骤：采样和编码。
采样是指将连续的模拟视频信号转化为离散的数字信号。
在视频信号的采样过程中，根据采样定理，对原始视频信号进行等间隔采样，获取一系列采样点。
采样率越高，所能还原的视频细节就越多，但同时也会导致编码所需的存储空间增加。
编码是指将采样得到的数字信号进行压缩编码，以减少数据的存储和传输量。
常用的数字化视频编码标准包括H.264、MPEG-2和VP9等。
这些标准通过以牺牲一定视频质量为代价，实现视频信号数据的高效传输和存储。
二、数字化视频编码技术的应用1. 数字电视：数字化视频编码技术在数字电视中发挥着重要作用。
通过对视频信号的数字化和编码，数字电视可以提供高清晰度的图像和良好的音频效果，为用户提供更加丰富多样的观看体验。
2. 视频会议：数字化视频编码技术在视频会议中的应用也非常广泛。
通过高效的压缩编码算法，可以实现低带宽的网络环境下的实时视频传输，提高会议的效果和体验。
3. 视频监控：数字化视频编码技术为视频监控系统的发展提供了技术基础。
通过数字化的视频信号和高效的编码算法，可以实现对监控视频的实时采集、传输、存储和分析，提高监控的效率和准确性。
4. 互联网视频传输：数字化视频编码技术使得互联网视频传输成为可能。
通过高效的压缩编码算法，互联网用户可以通过在线视频平台观看高清晰度的视频内容，实现了视频的快速传输和共享。
三、数字化视频编码技术的发展趋势随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，数字化视频编码技术也在不断发展和演进。
1. 高效率编码：为了提高视频传输效率和节约网络带宽，数字化视频编码技术正在朝着更加高效的方向发展。
视频编码的基本原理
视频编码的基本原理视频图像数据有极强的相关性，也就是说有大量的冗余信息。
其中冗余信息可分为空域冗余信息和时域冗余信息。
压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉（去除数据之间的相关性），压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、帧间图像数据压缩技术和熵编码压缩技术。
去时域冗余信息使用帧间编码技术可去除时域冗余信息，它包括以下三部分：－运动补偿运动补偿是通过先前的局部图像来预测、补偿当前的局部图像，它是减少帧序列冗余信息的有效方法。
－运动表示不同区域的图像需要使用不同的运动矢量来描述运动信息。
运动矢量通过熵编码进行压缩。
－运动估计运动估计是从视频序列中抽取运动信息的一整套技术。
注：通用的压缩标准都使用基于块的运动估计和运动补偿去空域冗余信息主要使用帧间编码技术和熵编码技术：－变换编码帧内图像和预测差分信号都有很高的空域冗余信息。
变换编码将空域信号变换到另一正交矢量空间，使其相关性下降，数据冗余度减小。
－量化编码经过变换编码后，产生一批变换系数，对这些系数进行量化，使编码器的输出达到一定的位率。
这一过程导致精度的降低。
－熵编码熵编码是无损编码。
它对变换、量化后得到的系数和运动信息，进行进一步的压缩。
视频编码的基本框架H.261H.261标准是为ISDN设计，主要针对实时编码和解码设计，压缩和解压缩的信号延时不超过150ms，码率px64kbps(p=1~30)。
H.261标准主要采用运动补偿的帧间预测、DCT变换、自适应量化、熵编码等压缩技术。
只有I帧和P帧，没有B帧，运动估计精度只精确到像素级。
支持两种图像扫描格式：QCIF和CIF。
H.263H.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.263也吸收了MPEG等其它一些国际标准中有效、合理的部分，如：半像素精度的运动估计、PB帧预测等，使它性能优于H.261。
视频编码原理及浅析
基本概念பைடு நூலகம்
• 视频编码：视频压缩，是计算机处理视频的前 提。视频信号数字化后数据带宽很高，原始的 720P约533Mbps。经过H.264压缩，带宽可以降 至5Mbps以下，甚至数百Kbps • 视频编码方案(标准)有很多，主要的有MPEG系 列(由ISO下属的MPEG[运动图象专家组]开发)和 H.26X系列(由ITU主导，侧重网络传输)。
专利费：H.264广播时基本不收费；产品中嵌入H.264编/解码器时，年产量10万 台以下不收取费，超过10万台每台收取0.2美元，超过500万台每台收取0.1美元。
• H.265 HEVC. 同H.264 有ITU MEPG联合定制.定义了34种帧内预测方向(H.264位9种),更好的 提高编码性能.向高清晰度和高帧数高压缩率方面更进一步发展,清晰度达到了8K4K,帧数达 到240FPS,压缩率更是超越H.264 70%左右.可以通过网络更好的传输4K2K信号.
• H.263: 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.263也吸收了MPEG等其 它一些国际标准中有效、合理的部分，如：半像素精度的运动估 计、PB帧预测等，使它性能优于H.261。码率可小于64Kb/s，支 持多种分辨率：SQCIF、 QCIF、CIF、4CIF、16CIF。
锐意进取 彰显精彩
文件格式分析
• • 针对一个视频文件.我们举例如下,分析工具为media info 30.avi为示例文件
• • •
从工具中可以得知,视频文件名为AVI 但是实际采用H264编码,那么在代码中他会走H.264的处理模式 这点是非常重要的,因为针对不同的编码格式,程序会走不同的BW和解码模式.
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可以利用这些先验知识为编码对象建立模型。通过提 取模型参数，对参数进行编码而不是对图像像素值直接进 行编码，可以达到非常高的压缩比。这是模型基编码（或 称知识基编码、语义基编码）的基本思想。
n
n
H ( X ) E{I (x j )} P(x j ) I (x j ) P(x j ) log2 P(x j )
j1
j1
当 xj 等概率时，H(X) 最大。 当 xj 非等概率时，H(X) 不是最大，就存在冗余。
采用可变长编码技术，对出现概率大的符号用短码字 表示，对出现概率小的符号用长码字表示，则可去除符号 冗余，从而节约码字，这就是熵编码的思想。
空间冗余：也称为空域冗余，是一种与像素间相关 性直接联系的数据冗余。
例:图像中包含许多规则物体，它们的亮度、饱和度及颜 色可能都一样，因此，图像在空间上具有很强的相关性。例 如 Lenna 图像的脸部和肩部。
3.1.1 数字视频压缩的必要性和可能性
时间冗余：也称为时域冗余，它是针对视频序列图 像而言的。
视频序列每秒有25 ~ 30帧图像，相邻帧之间的时间间 隔很小；同时实际生活中的运动物体具有运动一致性，使 得视频序列图像之间有很强的相关性。
3.1.1 数字视频压缩的必要性和可能性
统计冗余
信源熵：如果将信源所有可能事件的信息量进行平均 ，就得到了信源熵(entropy)。熵就是平均信息量。
行研究
3.1.2 数字视频编码技术的进展
变换编码
首先讨论了包括K-L（Karhunen-Loeve） 变换、 傅立叶变换等正交变换
1968年安德鲁斯等人采用二维离散傅立叶变换（ 2D-DFT）提出了变换编码
此后相继出现了沃尔什-哈达玛（WalshHadamard）变换、斜（Slant）变换、K-L变换 、离散余弦变换（DCT）等
3.1.2 数字视频编码技术的进展
子带编码
1976年美国贝尔系统的克劳切等人提出了话音的 子带编码。
1985年奥尼尔将子带编码引入到图像编码。
3.1.2 数字视频编码技术的进展
算术编码
1960年，P.Elias提出了算术编码的概念。 1976年，R.Pasco和J.Rissanen分别用定长的寄存器实现
1987年Mallat提出了多尺度分析的思想及多分辨 率分析的概念，提出了相应的快速小波算法—— Mallat算法，并把它有效地应用于图像分解和重 构。
1989年，小波变换开始用于多分辨率图像描述。
3.1.2 数字视频编码技术的进展
分层可分级编码
20世纪90年代中后期，Internet迅猛发展，移动 通信也迅速在全球普及，因此人们开始有了在网 络上传输视频和图像的愿望。在网络上传输视频 和图像等多媒体信息除了要解决误码问题之外， 最大的挑战在于用户可以获得的带宽在不停地变 化。为了适应网络带宽的变化，提出了分层（ layered）、可分级（scalable）编码的思想。
了有限精度的算术编码。 1979年Rissanen和ngdon一起将算术编码系统化，
并于1981年实现了二进制编码。 1987年Witten等人发表了一个实用的算术编码程序，即
CACM87（后被ITU-T的H.263视频压缩标准采用）。 同期，IBM公司发表了著名的Q-编码器（后被JPEG建议
第3章 数字视频编码原理
本章学习目标
了解图像和视频编码技术的发展历程，熟悉视频编码的各种 方法。
重点掌握哈夫曼编码、算术编码、预测编码和基于DCT的变 换编码基本原理。
掌握运动估计和运动补偿预测编码的基本原理。
第3章 数字视频编码原理
3.1 数字视频编码概述 3.2 熵编码 3.3 预测编码 3.4 变换编码
的扩展系统和JBIG二值图像压缩标准采用）。
3.1.2 数字视频编码技术的进展
基于模型编码
1983年瑞典的Forchheimer 和Fahlander提出了 基于模型编码（Model-Based Coding）的思想。
3.1.2 数字视频编码技术的进展
小波变换编码
1986年，Meyer在理论上证明了一维小波函数的 存在。
3.1.1 数字视频压缩的必要性和可能性 结构冗余：在有些图像的部分区域内有着
很相似的纹理结构，或是图像的各个部分 之间存在着某种关系，例如自相似性等， 这些都是结构冗余的表现。
分形图像编码的基本思想就是利用了结 构的自相似性。
3.1.1 数字视频压缩的必要性和可能性
知识冗余：在某些特定的应用场合，编码对象中包含的
3.1.1 数字视频压缩的必要性和可能性
人眼的视觉冗余
视觉冗余度是相对于人眼的视觉特性而言 的。压缩视觉冗余的核心思想是去掉那些相 对人眼而言是看不到的或可有可无的图像数 据。对视觉冗余的压缩通常反映在各种具体 的压缩编码过程中。
3.1.2 数字视频编码技术的进展
1948年提出电视信号的数字化，人们开始了 对图像压缩编码的研究工作。
1952年哈夫曼给出最优变长码的构造方法。
3.1.2 数字视频编码技术的进展编码 理论
1958年，格雷哈姆用计算机模拟法研究图像的DPCM方法 1966年，奥尼尔通过理论分析和计算模拟比较了PCM和
DPCM对电视信号进行编码传输的性能 20世纪70年代开始进行了帧间预测编码的研究 20世纪80年代初开始对作运动补偿预测所用的运动估值进
3.1.1 数字视频压缩的必要性和可能性
数据压缩的理论基础是信息论。从信息论的角度来 看，压缩就是去掉数据中的冗余，即保留不确定的 信息，去掉确定的信息（可推知的），也就是用一 种更接近信息本质的描述来代替原有冗余的描述。
在一般的图像和视频数据中，主要存在以下几种形 式的冗余。
3.1.1 数字视频压缩的必要性和可能性