视频压缩编码

音频压缩编码

一、视频压缩编解码概述

随着Internet带宽的不断增长，在Internet上传输视频的相关技术也成为Internet节研究和开发的热点。目前，许多实验性的高速宽带网络都把视频传输的技术和应用作为研究的重点课题。在Internet上传输视频有许多困难，其根本的原因在于Internet的无连接每包转发机制主要为突发性的数据传输设计，不适用于对连续媒体流的传输。为了在Internet上有效的、高质量的传输视频流，需要多种技术的支持，其中数字视频的压缩编码技术是Internet视频传输中的关键技术之一。

二、其分类：帧内和帧间压缩

帧内（Intraframe）压缩也称为空间压缩（Spatial compressi）。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧内一般采用有损压缩算法，由于帧内压缩时各个帧之间没有相互关系，所以压缩后的视频数据仍可以以帧为单位进行编辑。帧内压缩一般达不到很高的压缩。

采用帧间（Interframe）压缩是基于许多视频或动画的连续前后两帧具有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特点。也即连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息，根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小压缩比。帧间压缩也称为时间压缩（Temporal compression），它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩一般是无损的。帧差值（Frame differencing）算法是一种典型的时间压缩法，它通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅记录本帧与其相邻帧的差值，这样可以大大减少数据量。

1．H.263视频压缩标准

H.263是ITU-T为低于64kbit/s的窄带通信信道制定的极低码率视频编码标准。该标准是在H.261的基础上发展起来的，综合应用帧间预测去除时间冗余度和DCT变换编码去除空间冗余度的混合编码算法。其标准的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相比采用了半像素的运动补偿，并增加了4种有效的压缩编码模式。

2. H.263+ 视频压缩标准

ITU-T在H.263发布后又修订发布了H.263标准的版本2，非正式地称为H.263+标准。它在保证了原H.263标准的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某方面的功能。

新增选项可归纳为新的图像种类和新的编码模式两类。新的图像种类有：

分级图像：分级视频编码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。这种编码方法允许将视频流分成多个逻辑信道，某些逻辑信道数据的丢失不会严重影响图像的重建。H.263+增加了3种分级图像，一种提供时间分级，其它两种提供信噪比和空间分级。

增强的PB-帧：H.263的PB-帧在预测类型上有一定的局限，这限制了PB-帧模式的应用范围。在版本2的H.263标准中，对原有的PB-帧模式进行了一些细微的修改，宏块在原有的双向预测的基础上增加了前向和后向预测模式，扩大了应用范围，提高了压缩效果。

用户定义的图像格式：原H.263 标准限制了其应用的图像输入的格式，它仅允许5种视频源格式。新的H.263+标准允许用户使用更广范围的图像输入格式，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以及宽屏图像。

3. H.263++ 视频压缩标准

H263++已经由ITU-T正式制订为标准，并且在H263+的基础上增加了三个选项，主要是为了增强码流在恶劣信道上的抗误码性能，同时也是为了增强编码效率，这三个选项分别为：

增强型的参考帧选择（ERPS）：能够提供增强的编码效率和信道错误再生能力（特别是在包丢失的情形），实现ERPS模式时，需要设计多缓冲区用于存贮多帧参考图像。

数据分片的模式（DPS）：能够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）。DPS的思想是通过分离视频码流中DCT系数头和运动矢量数据，将运动矢量的数据采用可逆编码的方式进行保护。