第1章介绍
1. 为什么要进行视频压缩？
?未经压缩的数字视频的数据量巨大
?
存储困难
?
?一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，AVS
4. 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-2
?MPEG-4 Simple Profile
?H.264/AVC
?AVS
?VC-1
标准化组织：
?
ITU：International Telecommunications Union
?
?VECG：Video Coding Experts Group
?
ISO：International Standards Organization
?
?MPEG：Motion Picture Experts Group
8. 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。
?三维自然场景的对象包括：深度，纹理和亮度信息
?二维图像：纹理和亮度信息
?视频：连续的图像。
?视频由多幅图像构成，包含对象的运动信息，又称为运动图像。
1. 为什么要进行视频压缩 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，AVC，AVS 4. 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-2 MPEG-4 Simple Profile AVC
网络摄像机和视频服务器作为网络应用的新型产品，适应网络传输的要求也必然成为产品开发的重要因素，而这其中视频图像的技术又成为关键。在目前中国网络摄像机和视频服务器的产品市场上，各种压缩技术百花齐放，且各有优势，为用户提供了很大的选择空间。 JPEG 、M-JPEG 有相当一部分国内外网络摄像机和视频服务器都是采用JPEG，Motion-JPEG压缩技术，JPEG、M-JPEG采用的是帧内压缩方式，图像清晰、稳定，适于视频编辑，而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。另外，因其压缩后的格式可以读取单一画面，因此可以任意剪接，特别适用与安防取证的用途。 Wavelet Transform 小波变换也属于帧内压缩技术，由于这种压缩方式移除了图像的高频成分，仅保留单帧图像信号，特别适用于画面变更频繁的场合，且压缩比也得到了一定的提高，因此也被一些网络摄像机和视频服务器所采用，例如，BOSCH推出的NetCam-4系列数字网络摄像机，深圳缔佳生产的NETCAM系列网络摄像机等。 H.263 H.263是一个较为成熟的标准，它是帧间预测和变换编码的混合算法，压缩比较高，尤其适用低带宽上传输活动视频。采用H.263技术生产的网络型产品，其成本较为适中，软/硬件丰富，适合集中监控数量较多的需求，如深圳大学通信技术研究所开发的SF－10网络摄像机和SF-20视频服务器，深圳新文鼎开发的W750视频服务器和W74GM网络摄像机等采用的都是这一压缩技术。 MPEG-4 MPEG-4的着眼点在于解决低带宽上音视频的传输问题，在164KHZ的带宽上，MPEG-4平均可传5－7帧/秒。采用MPEG-4压缩技术的网络型产品可使用带宽较低的网络，如PSTN，ISDN,ADSL等，大大节省了网络费用。另外，MPEG-4的最高分辨率可达720×576，接近DVD 画面效果，基于图像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度。MPEG-4所有的这些优点，使它成为当前网络产品生产厂商开发的重要趋势之一。 另外，也有部分厂商采用的是MPEG-1,MPEG-2压缩格式，除此之外，有的厂商还采用多种压缩技术相结合的方式，例如，有些国外推出的网络摄像机，其压缩方式就是MPEG-4,与JPEG 相结合，在可以看到JPEG静止图像的同时，利用MPEG-4高级压缩功能，令到高质量的动态图像也能在低带宽上传输。 纵观以上这些压缩技术，虽然MPEG-4以其良好的图像压缩性能，可支持非常低的宽带上达到视频会议的质量，从而成为未来网络型产品开发的主流方向，但就现在市场的应用情况来看，MPEG-4暂时还没有占到主导地位，究其原因，主要是由于虽然MPEG-4的国际标准已经制定，但MPEG-4的算法是公开的因而厂商各自为政，良莠不齐，对后续的二次开发带来了严重的影响，另外，MPEG－4在图像质量上也有待提高，在复杂的网路环境中，数据流
第1章介绍 1. 为什么要进行视频压缩？ ?未经压缩的数字视频的数据量巨大 ? 存储困难 ? ?一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，AVS
4. 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： ?
1、为什么要对图像数据进行压缩？其压缩原理是什么？ 答：（1）数字图像如果不进行压缩，数据量是比较大的，例如一幅分辨率为1024×768的静态真彩色图像，其数据量为1024×768×24=2.25（MB）。这无疑对图像的存储、处理、传送带来很大的困难。事实上，在图像像素之间，无论在行方向还是列方向，都存在一定的相关性。也就是说，在一般图像中都存在很大的相关性，即冗余度。静态图像数据的冗余包括：空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余和视觉冗余、图像区域的相同性冗余、纹理的统计冗余等。图像压缩编码技术就是利用图像数据固有的冗余性和相干性，将一个大的图像数据文件转换为较小的同性质的文件。 （2）其压缩原理: 空间冗余、时间冗余、结构冗余、和视觉冗余。 2、图像压缩编码的目的是什么？目前有哪些编码方法？ 答：（1）视频经过数字化处理后易于加密、抗干扰能力强、可再生中继等诸多优点，但是由于数字化的视频数据量十分巨大，不利于传输和存储。若不经压缩，数字视频传输所需的高传输率和数字视频存储所需的巨大容量，将成为推广数字电视视频通信的最大障碍，这就是进行视频压缩编码的目的。 （2）目前主要是预测编码，变换编码，和统计编码三种编码方法。 3、某信号源共有7个符号，概率分别为0.2,0.18,0.1,0.15,0.07,0.05,0.25,试进行霍夫曼编码，并解释是否进
行了压缩，压缩比为多少？ 0000 0001 000 00 111 110 10 0.05 0.07 0.1 0.2 0.18 0.15 0.25 0.05×4＋0.07×4＋0.1×3＋0.2×2＋0.18×3＋0.15×3＋0.25×2=2.67
几种视频压缩技术概述 （返回） （一）、JPEG——静止图像压缩标准 1、 JPEG 国际标准化组织（ID）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）联合成立的专家组织JPEG （Joint Photographic experts group经过五年艰苦细致地工作后，于是1991年3月 提出了ISO CDIO918号建议草案：多灰度静止图像的数字压缩编码（简称JPEG标准）。 这是一个适用于彩色和单多多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准。它包括基于 DPCM（差分脉冲编码调制）、DCT（离散余弦变换）和Huffman编码的有损压缩算法两个 部分。前者不会产生失真，但压缩比很小；后一种算法进行图像压缩住处虽有损失但压 缩比可以很大，压缩20倍左右时，人眼基本上看不出失真。JPEG标准有三个范畴： A、基本顺序过程Baseline sequential processes实现有损图像压缩。重建图像质量达 到人眼难以实现图像质量达到人眼难以观察出损失的要求。采用8*8像素自适应DCT算 法、量化及H uffman型的熵编码器。 B、基于DCT的扩展过程（Extended DCT Based Process）使用累进行工作方式，采用自 适应算术的编码过程。 C、无失真过程（Lossless Process）采用预测编码及Huffman（或算术编码），可保 证重建图像数据与原始图像数据完全相同。 基中的基本顺序过程是JPEG最基本的压缩过程：符合JPEG标准的硬软件编码/解码器都 必须支持和实现这个过程。另两个过程是可选扩展，对一些特定的应用项目有很大实用 价值。 （1）、JPEG算法 基本JPEG算法操作可分成以下三个步骤：通过离散余弦变换（DCT）去除数据冗余；使 用量化表对DCT系数进行量化，量化表是根据人类礼堂系统和压缩图像类型的特点进行 优化的量化系数矩阵；对量化后的DCT系数时行编码使其熵达到最小，熵编码采用 Huffman可变字长编码 （2）、离散余弦变换 JPEG采用8*8子块的二维离散余弦变换算法。在编者按码器的输入端，把原始图像（对
数字视频编解码技术标准及其发展趋势 解读下一代视频压缩标准HEVC(H.265) 在数字视频应用产业链的快速发展中，面对视频应用不断向高清晰度、高帧率、高压缩率方向发展的趋势，当前主流的视频压缩标准协议H.264(AVC)的局限性不断凸显。同时，面向更高清晰度、更高帧率、更高压缩率视频应用的HEVC(H.265)协议标准应运而生。本文重点分析了下一代视频压缩协议标准HEVC(H.265)的技术亮点，并对其在未来应用中将给整个产业带来的深刻变化予以展望。 H.264(AVC)从2003年5月草稿发布以来，凭借其相对于以往的视频压缩标准在压缩效率以及网络适应性方面的明显优势，逐步成为视频应用领域的主流标准。根据MeFeedia 的数据，由于iPad 以及其它新兴设备大多支持H.264 硬件加速，至2011年底，80%的视频使用H.264编码，并且随着支持H.264解码的设备不断增多，这一占有率还将进一步增长。 但是，随着数字视频应用产业链的快速发展，视频应用向以下几个方向发展的趋势愈加明显： l 高清晰度(Higher Definition)：数字视频的应用格式从720 P向1080 P全面升级，在一些视频应用领域甚至出现了4K x 2K、8K x 4K的数字视频格式; l 高帧率(Higher frame rate )：数字视频帧率从30 fps向60fps、120fps甚至240fps的应用场景升级; l 高压缩率(Higher Compression rate )：传输带宽和存储空间一直是视频应用中最为关键的资源，因此，在有限的空间和管道中获得最佳的视频体验一直是用户的不懈追求。 由于数字视频应用在发展中面临上述趋势，如果继续采用H.264编码就出现的如下一些局限性： (1) 宏块个数的爆发式增长，会导致用于编码宏块的预测模式、运动矢量、参考帧索引和量化级等宏块级参数信息所占用的码字过多，用于编码残差部分的码字明显减少。 (2) 由于分辨率的大大增加，单个宏块所表示的图像内容的信息大大减少，这将导致相邻的4 x 4或8 x 8块变换后的低频系数相似程度也大大提高，导致出现大量的冗余。 (3) 由于分辨率的大大增加，表示同一个运动的运动矢量的幅值将大大增加，H.264中采用一个运动矢量预测值，对运动矢量差编码使用的是哥伦布指数编码，该编码方式的特点是数值越小使用的比特数越少。因此，随着运动矢量幅值的大幅增加，H.264中用来对运动矢量进行预测以及编码的方法压缩率将逐渐降低。 (4) H.264的一些关键算法例如采用CAVLC和CABAC两种基于上下文的熵编码方法、deblock滤波等都要求串行编码，并行度比较低。针对GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU，H.264的这种串行化处理越来越成为制约运算性能的瓶颈。 为了面对以上发展趋势，2010年1月，ITU-T VCEG(Video Coding Experts Group) 和
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
音频、视频压缩有哪些技术标准？ 视频压缩技术有：MPEG-4、H263、H263+、H264等 MPEG-4视频编码技术介绍 MPEG是“Moving Picture Experts Group”的简称，在它之前的标准叫做JPEG，即“Joint Photographic Experts Group”。当人们用到常见的“.jpg”格式时，实际上正在使用JPEG的标准。JPEG规范了现代视频压缩的基础，而MPEG把JPEG 标准扩展到了运动图象。 MPEG-4视频编码标准支持MPEG-1、MPEG-2中的大多数功能，它包含了H.263的核心设计，并增加了优先特性和各种各样创造性的新特性。它提供不同的视频标准源格式、码率、帧频下矩形图像的有效编码，同时也支持基于内容的图像编码。采纳了基于对象(Object-Based)的编码、基于模型(Model-based)的编码等第二代编码技术是MPEG-4标准的主要特征。 MPEG4与MPEG1、MPEG2的比较 从上表可以看出，MPEG1和MPEG2主要应用于固定媒体，比如 VCD 和 DVD ，而对于网络传输，MPEG4具有无可比拟的优势。 H.263/H.263+/H.264视频编码技术介绍 1.H.263视频编码标准 1.H.263是最早用于低码率视频编码的ITU-T标准，随后出现的第二 版(H.263+)及H.263++增加了许多选项，使其具有更广泛的适用性。 H.263是ITU-T为低于64kb/s的窄带通信信道制定的视频编码标准。 它是在H.261基础上发展起来的，其标准输入图像格式可以是
S-QCIF、QCIF、CIF、4CIF或者16CIF的彩色4∶2∶0亚取样图像。 H.263与H.261相比采用了半象素的运动补偿，并增加了4种有效的 压缩编码模式。 2.H.263+视频压缩标准 1.ITU-T在H.263发布后又修订发布了H.263标准的版本2，非正式 地命名为H.263+标准。它在保证原H.263标准核心句法和语义不变 的基础上，增加了若干选项以提高压缩效率或改善某方面的功能。原 H.263标准限制了其应用的图像输入格式，仅允许5种视频源格式。 H.263+标准允许更大范围的图像输入格式，自定义图像的尺寸，从而 拓宽了标准使用的范围，使之可以处理基于视窗的计算机图像、更高 帧频的图像序列及宽屏图像。为提高压缩效率，H.263+采用先进的帧 内编码模式；增强的PB-帧模式改进了H.263的不足，增强了帧间预 测的效果；去块效应滤波器不仅提高了压缩效率，而且提供重建图像 的主观质量。为适应网络传输，H.263+增加了时间分级、信噪比和空 间分级，对在噪声信道和存在大量包丢失的网络中传送视频信号很有 意义；另外，片结构模式、参考帧选择模式增强了视频传输的抗误码 能力。 3.H.264视频压缩标准 1.H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组(JVT)制定的新一 代视频压缩编码标准。对信道时延的适应性较强，既可工作于低时延 模式以满足实时业务，如会议电视等；又可工作于无时延限制的场合， 如视频存储等。 2.提高网络适应性，采用“网络友好”的结构和语法，加强对误码和 丢包的处理，提高解码器的差错恢复能力。 3.在编/解码器中采用复杂度可分级设计，在图像质量和编码处理之 间可分级，以适应不同复杂度的应用。 4.相对于先期的视频压缩标准，H.264引入了很多先进的技术，包括 4×4整数变换、空域内的帧内预测、1/4象素精度的运动估计、多参 考帧与多种大小块的帧间预测技术等。新技术带来了较高的压缩比， 同时大大提高了算法的复杂度。 G.7xx系列典型语音压缩标准介绍 G.7xx 是一组 ITU-T 标准，用于视频压缩和解压过程。它主要用于电话方面。在电话学中，有两个主要的算法，分别定义在 mu-law 算法（美国使用）和 a-law 算法（欧洲及世界其他国家使用），两者都是对数关系，但对于计算机的处理来说，后者的设计更为简单。 国际电信联盟G系列典型语音压缩标准的参数比较：
视频编码标准汇总及比较 MPEG-1 类型：Audio&Video 制定者：MPEG(Moving Picture Expert Group) 所需频宽：2Mbps 特性：对动作不激烈的视频信号可获得较好的图像质量，但当动作激烈时，图像就会产生马赛克现象。它没有定义用于额外数据流进行编对码的格式，因此这种技术不能广泛推广。它主要用于家用VCD，它需要的存储空间比较大。 优点：对动作不激烈的视频信号可获得较好的图像质量。 缺点：当动作激烈时，图像就会产生马赛克现象。它没有定义用于额外数据流进行编对码的格式，因此这种技术不能广泛推广。 应用领域：Mixer 版权方式：Free 备注：MPEG-1即俗称的VCD。MPEG是ISO/IEC JTC1 1988年成立的运动图像专家组（Moving Picture Expert Group）的简称，负责数字视频、音频和其他媒体的压缩、解压缩、处理和表示等国际技术标准的制定工作。MPEG-1制定于1992年，它是将视频数据压缩成1~2Mb/s的标准数据流。对于清晰度为352×288的彩色画面，采用25帧/秒，压缩比为50：1时，实时录像一个小时，经计算可知需存储空间为600MB左右，若是8路图像以每天录像10小时，每月30天算，则要求硬盘存储容量为1440GB，则显然是不能被接受的。 --------------------------------------------------------------------------------------------- MPEG-2
类型：Audio&Video 制定者：MPEG(Moving Picture Expert Group) 所需频宽：视频上4.3Mbps，音频上最低的采样率为16kHz 特性：编码码率从每秒3兆比特～100兆比特，是广播级质量的图像压缩标准，并具有CD 级的音质。MPEG-2的音频编码可提供左、右、中及两个环绕声道，以及一个加重低音声道，和多达7个伴音声道。作为MPEG-1的兼容性扩展，MPEG-2支持隔行扫描视频格式和其它先进功能，可广泛应用在各种速率和各种分辨率的场合。但是MPEG-2标准数据量依然很大，不便存放和传输。 优点：MPEG-2的音频编码可提供左、右、中及两个环绕声道，以及一个加重低音声道，和多达7个伴音声道，具有CD级的音质。可提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量、存储容量以及带宽的要求。支持隔行扫描视频格式和其它先进功能，可广泛应用在各种速率和各种分辨率的场合。 缺点：压缩比较低，数据量依然很大，不便存放和传输，如用于网络方面则需要较高的网络带宽，因此不太适合用于Internet和VOD点播方面。 应用领域：Mixer 版税方式：按个收取(最初的收费对象为解码设备和编码设备，中国DVD制造商每生产一台DVD需要交纳专利费16.5美元。向解码设备和编码设备收取的专利授权费每台2.5美元) 备注：MPEG-2是其颁布的（活动图像及声音编码）国际标准之一，制定于1994年，是为高级工业标准的图像质量以及更高的传输率而设计，为了力争获得更高的分辨率 （720×486），提供广播级视频和CD级的音频，它是高质量视频音频编码标准。在常规电视的数字化、高清晰电视HDTV、视频点播VOD，交互式电视等各个领域中都是核心的技术之一。由于MPEG-2在设计时的巧妙处理，使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据，如VCD。MPEG-2的音频编码可提供左、右、中及两个环绕声道，以及一个加重低音声道，和多达7个伴音声道。我们平时所说的DVD就是采用MPEG-2编码压缩，所以可有8种语言的配音。除了作为DVD的指定标准外，MPEG-2的应用前景非常的广阔，
北京航空航天大学 2012－2013学年第一学期期末 《视频编码技术及其应用》 课程大作业 班级_____学号__________ 姓名____________成绩 _________ 2012 年1 月5日
下一代视频编码标准HEVC分析研究 （北京航空航天大学计算机学院） 目录 摘要 (3) 关键字 (3) Abstract (3) Key Words (3) 1、引言 (3) 1.1背景简介 (3) 1.2当前视频编码的主要挑战 (4) 1.3 H.264的缺点 (5) 1.4 HEVC的主要特征 (5) 2、HEVC技术分析 (6) 2.1 灵活的编码结构 (6) 2.2 多方向帧内预测 (7) 2.3 大尺度DCT变换 (7) 2.4 自适应采样点补偿 (7) 2.5 并行化的熵编码 (7) 3、结论 (8) 4、参考文献 (8)
摘要 下一代视频编码标准HEVC是继H.264之后视频编码领域的又一重大突破，该标准主要针对目前日益盛行的高清、超高清视频而开发，在克服H.264标准不足的同时，提出了多种针对高清视频编码的新技术。本文首先介绍了视频编码的背景和当前视频编码领域的主要挑战，随后分析了H.264编码标准的不足之处，进而引出了下一代视频编码标准HEVC。通过对HEVC中一些新技术的分析介绍，阐明了HEVC在高清视频领域的优势，对于详细了解HEVC的框架结构有提纲挈领的作用。 关键字 视频编码；HEVC；超高清视频编码；自适应采样点补偿；并行化熵编码 Abstract HEVC(High Efficiency Video Coding) is another breakthrough in video coding field after H.264, it concentrates on High Definition or Super High Definition video coding. In this paper, the background of video coding and some challenges of current video coding field is introduced first. After analysing some shortages of H.264, the author brings out the features of HEVC. The advantages of HEVC in High Definition video coding is clarified by analysing some new technologies in HEVC. This paper will be a introduction to details about HEVC. Key Words Video Coding; HEVC; Super High Definition Video Coding; Sample Adaptive Offset; Parallelization of Entropy Coding 1、引言 1.1背景简介 当前世界上的视频编码标准主要来源于国际电信联盟(ITU-T)的视频编码专家组VCEG和国际标准化组织(ISO)的运动图像专家组MPEG，他们基于不同的应用需求，分别制定了H.26x和MPEG系列视频编码标准。ITU的H.26x系列标准主要应用在实时的视频通信系统中，而MPEG系列标准则主要用于数字监控系统、视频存储、广播电视及因特网领域[1]。 2001年MPEG和VCEG又成立了视频联合工作组JVT，制定了H.264/AVC(即MPEG-4的第10部分)视频编码标准。H.264标准使得视频压缩效率提高到了一个
视频格式与编码压缩标准的关系 通过引入下面三个概念来介绍视频压缩知识。分别是：视频文件格式（简称：文件格式），视频封装格式（简称：视频格式），视频编码方式（简称：视频编码） 一，视频文件格式（简称：文件格式）：我们知道Windows系统中的文件名都有后缀，例如1.doc，2.wps，3.psd等等。Windows设置后缀名的目的是让系统中的应用程序来识别并关联这些文件，让相应的文件由相应的应用程序打开。例如你双击1.doc文件，它会知道让Microsoft Office去打开，而不会用Photoshop去打开这个文件。所以常见的视频文件格式如1.avi，2.mpg 这些都叫做视频的文件格式，它由你电脑上安装的视频播放器关联。你可以随意改扩展名，但是真的对视频一点影响都没有，千万不要以为avi 改成mp4，视频就变成mp4 格式了。 二，视频封装格式（简称：视频格式）：AVI，MPEG，VOB是一种视频封装格式，相当于一种储存视频信息的容器。它是由相应的公司开发出来的。我们可以在自己的电脑上看到的1.avi，2.mpg，3.vob这些视频文件格式的后缀名即采用相应的视频封装格式的名称。以下集中介绍几种封装格式： 1，AVI格式（后缀为.AVI）：它的英文全称为Audio Video Interleaved，即音频视频交错格式。它于1992年被Microsoft公司推出。这种视频格式的优点是图像质量好。由于无损AVI可以保存alpha通道，经常被我们使用。缺点太多，体积过于庞大，而且更加糟糕的是压缩标准不统一，最普遍的现象就是高版本Windows媒体播放器播放不了采用早
视频编码的基本原理及基本框架 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 主要使用帧内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.261 H.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.263 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.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。 H.263使用的位率可小于64Kb/s,且传输比特率可不固定（变码率）。H.263支持多种分辨率：SQCIF(128x96)、QCIF、CIF、4CIF、16CIF。 与H.261和H.263相关的国际标准 与H.261有关的国际标准 H.320：窄带可视电话系统和终端设备； H.221：视听电信业务中64~1 920Kb/s信道的帧结构； H.230：视听系统的帧同步控制和指示信号； H.242：使用直到2Mb/s数字信道的视听终端的系统。 与H.263有关的国际标准 H.324：甚低码率多媒体通信终端设备； H.223：甚低码率多媒体通信复合协议； H.245：多媒体通信控制协议； G.723.1.1：传输速率为5.3Kb/s和6.3Kb/s的语音编码器。 JPEG 国际标准化组织于1986年成立了JPEG(Joint Photographic Expert Group)联合图片专家小组，主要致力于制定连续色调、多级灰度、静态图像的数字图像压缩编码标准。常用的基于离散余弦变换(DCT)的编码方法，是JPEG算法的核心内容。
浅谈H.265视频编解码技术标准的概念 于国际电联ITU-T 和国际标准化组织ISO，ITU 的H.26×系列视频压缩标 准经过了H.261、H.263，h.263+这样一个演进过程。而ISO 的视频压缩标准是MPEG 系列，从MPEG1、MEPG2 到MPEG4，之后两个标准化组合走向合作，成立了JVT，推出了在当前最有效的视频压缩标准，H.264/AVC。从H.264 标 准发布到如今已经有五年时间，在这五年中H.264 的应用范围不断扩展，成熟 度不断提高，而ITU—T 在H.264 取得初步成功的时候，ITU—T 的视频编码特别小组VCEG 于2005 年就对视频编码技术提出了更长远的设想。并规划在技 术成熟时推出新一代的视频编码标准H.265。2012 年8 月，爱立信公司推出了首款H.265 编解码器，而在仅仅六个月之后，国际电联(ITU)就正式批准通过了HEVC/H.265 标准，标准全称为高效视频编码(HighEfficiencyVideoCoding)，相较于之前的H.264 标准有了相当大的改善。 提出H.265 标准.是为了给音视频服务提供更好的视频编码方法。音视频服 务包括会话式和非会话式音视频服务。其中会话式音视频服务包括视频会议和 可视电话，非会话式音视频服务包括流媒体、广播、文档下载、媒体存储/播放 和数字摄像机。H.265 标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某 些技术，同时对一些相关的技术加以改进。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延迟和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。具体的研究 内容包括：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的迟延、减 少信道获取时间和随机接入迟延、降低复杂度等。H.264 由于算法优化，可以 低于1Mbps 的速度实现标清数字图像传送;H.265 则可以实现利用1~2Mbps 的传输速度传送720P(分辨率1280×720)普通高清音视频传送。 事实上，H.265 视频压缩技术早在H.264 发布后不久，即进行了关键技术领
几种视频压缩标准简介 3. 基于嵌入式视频服务器的网络化数字视频监控 3.1 什么是网络数字监控 简单的说，网络数字监控就是将传统的模拟视频信号转换为数字信号，通过计算机网络来传输，通过智能化的计算机软件来处理。 系统将传统的视频、音频及控制信号数字化，以IP包的形式在网络上传输，实现了视频/音频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化以及管理的智能化。 3.2 几种视频压缩标准简介 1）MJPEG MJPEG 是指Motion JPEG，即动态JPEG，按照25帧/秒速度使用JPEG 算法压缩视频信号，完成动态视频的压缩。是由JPEG专家组制订的，其图像格式是对每一帧进行压缩，通常可达到6：1的压缩率，但这个比率相对来说仍然不足。就像每一帧都是独立的图像一样。MJPEG图象流的单元就是一帧一帧的JPEG画片。因为每帧都可任意存取，所以MJPEG 常被用于视频编辑系统。动态JPEG能产生高质量、全屏、全运动的视频，但是，它需要依赖附加的硬件。而且，由于MJPEG不是一个标准化的格式，各厂家都有自己版本的MJPEG，双方的文件无法互相识别。 MJPEG的优点是画质还比较清晰，缺点是压缩率低，占用带宽很大。一般单路占用带宽2M左右。 2）H.263 H.263 视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所设计的低码率图像压缩标准。 H.263 采用运动视频编码中常见的编码方法，将编码过程分为帧内编码和帧间编码两个部分。埃帧内用改进的DCT 变换并量化，在帧间采用1/2 象素运动矢量预测补偿技术，使运动补偿更加精确，量化后适用改进的变长编码表（VLC）地量化数据进行熵编码，得到最终的编码系数。 H.263标准压缩率较高，CIF格式全实时模式下单路占用带宽一般在几百左右，具体占用带宽视画面运动量多少而不同。缺点是画质相对差一些，占用带宽随画面运动的复杂度而大幅变化。 3）MPEG-1 VCD标准。
高效率视频编码编辑 高效率视频编码（High Efficiency Video Coding，简称HEVC）是一种视频压缩标准，被视为是ITU-T H.264/MPEG-4 AVC标准的继任者。2004年开始由ISO/IECMoving Picture Experts Group（MPEG）和ITU-T Video Coding Experts Group（VCEG）作为ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Part 2或称作ITU-T H.265开始制定[1][2][3][4][5]。第一版的HEVC/H.265视频压缩标准在2013年4月13日被接受为国际电信联盟（ITU-T）的正式标准[1][2][6]。HEVC 被认为不仅提升图像质量，同时也能达到H.264/MPEG-4 AVC两倍之压缩率（等同于同样画面质量下比特率减少了50%），可支持4K分辨率甚至到超高清电视（UHDTV），最高分辨率可达到8192×4320（8K分辨率）。 数个基于HEVC延伸的编码标准正在进行中，包含range extensions（支持高级的视频格式）、可调式编码和3D视频编码标准。 目录 [隐藏] ? 1 历史 o 1.1 标准制定 o 1.2 规格书时程 ? 2 技术细节 o 2.1 编码树单元Coding Tree Block o 2.2 帧内编码Intra Coding o 2.3 帧间编码Inter Coding o 2.4 转换编码Transform Coding o 2.5 环路滤波器Loop Filtering ? 2.5.1 去区块滤波器Deblocking Filter ? 2.5.2 取样自适应偏移Sample Adaptive Offset o 2.6 熵编码Entropy Coding o 2.7 平行化编码工具 ? 2.7.1 Slice ? 2.7.2 Tile ? 2.7.3 Wavefront Processing ? 3 编码规范 o 3.1 Profile
摄像头视频采集压缩及传输原理 摄像头基本的功能还是视频传输，那么它是依靠怎样的原理来实现的呢？所谓视频传输:就是将图片一张张传到屏幕，由于传输速度很快，所以可以让大家看到连续动态的画面，就像放电影一样。一般当画面的传输数量达到每秒24帧时，画面就有了连续性。 下边我们将介绍摄像头视频采集压缩及传输的整个过程。 一．摄像头的工作原理（获取视频数据） 摄像头的工作原理大致为：景物通过镜头（LENS）生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D（模数转换）转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片（DSP）中加工处理，再通过USB接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。下图是摄像头工作的流程图： 注1：图像传感器（SENSOR）是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。 注2：数字信号处理芯片DSP（DIGITAL SIGNAL PROCESSING）功能：主要是通过一系列复杂的数学算法运算，对数字图像信号参数进行优化处理，并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。 DSP结构框架: 1. ISP（image signal processor）（镜像信号处理器） 2. JPEG encoder（JPEG图像解码器） 3. USB device controller（USB设备控制器） 而视频要求将获取的视频图像通过互联网传送到异地的电脑上显示出来这其中就涉及到对于获得的视频图像的传输。 在进行这种图片的传输时，必须将图片进行压缩，一般压缩方式有如H.261、JPEG、MPEG 等，否则传输所需的带宽会变得很大。大家用RealPlayer不知是否留意，当播放电影的时候，在播放器的下方会有一个传输速度250kbps、400kbps、1000kbps…画面的质量越高，这个速度也就越大。而摄像头进行视频传输也是这个原理，如果将摄像头的分辨率调到640×480，捕捉到的图片每张大小约为50kb左右，每秒30帧，那么摄像头传输视频所需的速度为50×30/s＝1500kbps＝1.5Mbps。而在实际生活中，人们一般用于网络视频聊天时的分辨率为320×240甚至更低，传输的帧数为每秒24帧。换言之，此时视频传输速率将不到300kbps，人们就可以进行较为流畅的视频传输聊天。如果采用更高的压缩视频方式，如MPEG-1等等，可以将传输速率降低到200kbps不到。这个就是一般视频聊天时，摄像头所需的网络传输速度。 二．视频压缩部分 视频的压缩是视频处理的核心，按照是否实时性可以分为非实时压缩和实时压缩。而视频传输（如QQ视频即时聊天）属于要求视频压缩为实时压缩。 下面对于视频为什么能压缩进行说明。 视频压缩是有损压缩，一般说来，视频压缩的压缩率都很高，能够做到这么 高的压缩率是因为视频图像有着非常大的时间和空间的冗余度。所谓的时间冗余度指的是两帧相邻的图像他们相同位置的像素值比较类似，具有很大的相关性，尤其是静止图像，甚至两帧图像完全相同，对运动图像，通过某种运算（运动估计），应该说他们也具有很高的相关性；而空间相关性指的是同一帧图像，相邻的两个像素也具备一定的相关性。这些相关性
视频压缩算法对比 视频2008-05-23 10:10:09 阅读557 评论0 字号：大中小订阅 视频压缩标准及比较原始的数字视频信号的数据量是相当惊人的，例如，NTSC 图像以大约640X480的分辨率，24bist/象素，每秒30帧的质量传输时，则视频数据有640X480x24X30=221Mb/S或28MB/s秒，显然这样庞大的数据流对大多数传输线路来说是无法承受的，而且也是无法存储的。为此人们开始专门研究将这些视频、音频数据流进行压缩。很多压缩编码标准相继推出，主要有JPEG月吐一JPEG‘，幻，_H.261旧.263和MPEG等标准。其中JPEG标准主要是用在静止图像的压缩。M一PJEG是将PJEG改进后用到运动图像上，在压缩比不高时，有较好的复现图像质量，但占用存储空间大;在压缩比高的情况下，复现图像质量差。.H261爪.263标准是专门为用于图像质量要求不高的视频会议和可视电话设计。MpEG(MovnigPictureExPertGorPu即活动图像专家组)。它是由150(国际标准化组织)和正(c国际电工委员会)于1988年联合成立的。专门致力于运动图像及伴音编码标准化工作。它们推出了MPEG编码标准【1卜，1l。到现在为止，专家组己制定了MPEG一1，MPEG一2和MPEG一4三种标准，由于其标准化、较大的压缩比及较高的画面质量，成为视频压缩系统首选算法。 MPEGI是一种压缩比高但图像质量稍差的技术;而MPEGZ技术主要专注于图像质量，压缩比小，因此需要的存储空间就大;MPEG4技术是时下比较流行的技术，使用这种技术可以节省空间、提高图像质量、节省网络传输带宽等优点。 来自：https://www.doczj.com/doc/0816132766.html,/blog/static/80720305200842310109120/
第31卷第4期哈尔滨工程大学学报V ol.31 No.4 2010年4月Journal of Harbin Engineering University Apr. 2010 文章题目 创新点自述创新点自述与摘要有一定的区别，作者应把文章具体新在哪里，好在哪里写出来，说明本文较前人工作有何创新，好的创新点自述能增加文章的可读性，也能给评审人留下好的印象。
2 哈尔滨工程大学学报第28卷 视频压缩技术 张明瑶 （哈尔滨工程大学，黑龙江省哈尔滨市 150001） 摘要：90年代以来,随着电子技术、图像通信技术的迅猛发展,视频压缩技术逐步规范与成熟。视频压缩是多媒体技术和产业发展的关键，而视频压缩标准则是多媒体产业发展的命脉。本文简单介绍与分析了现有的视频压缩技术与标准，概述了两种基本的视频压缩标准,并结合实际应用,对视频压缩技术的特点进行了较详细的阐述。 关键词：视频压缩；视频压缩技术；分析；应用 Doi：10.3969/j.issn.1006-7043. 中图分类号：（作者本人填写）文献标识码：A 文章编号：1006-7043 (2006) xx-xxxx-x Video compression technology ZHANG Mingyao ( Harbin Engineering University, Harbin, Heilongjiang, 150001,China) Abstract：Since the 90's, with the rapid development of electronic technology, image communication technology, video compression technology is gradually standardized and mature. Video compression is the key of multimedia technology and industrial development, and video compression standard is the lifeline for the development of multimedia industry. This paper introduces and analyzes the existing video compression technology and standard, this paper summarizes two kinds of basic video compression standard, and combining the practical application, the characteristics of video compression technology is discussed in detail. Keywords：Video compression; Video compression technology;Analysis; Application 人类已经步入信息时代，信息时代的重要特征是信息的数字化，而数字化的多媒体信息特别是视频信息的数据量之大是惊人的。例如，1幅64×480分辨率的彩色图像（24比特/像素），其数据量约为0.92MB，如果以每秒30帧的速度播放，则视频信号的数码率高达27.6Mbps。如果存放在650MB 的光盘中，在不考虑音频信号的情况下，每张光盘也只能播放24秒钟。因此，视频压缩技术的研究与应用是解决数字化视频存储和传输问题的关键。 近年来,视频压缩技术的进展已经进入多媒体领域的前沿。新的应用和新的产品几乎每天都会出现,所以在多媒体世界中要订立标准来保证一个制造商提供的设备和服务可以成功地与其他制造商的类似设备一起工作。现在已经妥善地确立了这方面的一些标准,包括JPEG、MPEG1、MPEG2和H. 330。现在,大多数采用ISDN的视像会议系统都符合ITU-TH. 320标准,而MPEG2则用在更高档的广播系统。除JPEG之外,这些标准确定了储存和传送视频和音频信号时压缩这些信号的规则。现在已经形成这些新标准和压缩算法来减少视频传输所需的带宽。 视频标准具有一些共有的特性,尤其是它们都采用分立余弦变换。但这些标准又是截然不同的,针对不同的用途,新的标准还会出现,以满足更多的用途。例如,H. 263是和H. 261有许多相似之处的视频标准,它可以通过普通的电话线进行优质的电视会议。MPEG4具有新功能改进的压缩比和图像质量。 1视频压缩技术概况 视频压缩技术是在数据压缩、数据编码的基础上发展起来的。国际图像专家组(motionpicture experts group),简称MPEG,是用来压缩视频的主要算法。MPEG主要有两个国际标准,一是1992年通过的MPEG-1,二是1994年通过的MPEG-2。同其它视频压缩方式相比,MPEG不仅能进行帧内数据压缩,还实现了帧间数据压缩,并采用了运动补偿技术。因此,MPEG在保证图象质量不变的情况下,提高了压缩效率,增加了压缩比,降低了数码率。MPEG-1(国际标准11172)的目标是产生比特率为1.2Mb/s的视频录像质量的输出(NTSC的352＊