常见的视频编解码标准

       随着数字视频编解码业务迅猛发展,为了保证不同厂家视频编解码产品之间的相互操作性. 視频编解码技术的标准化问题显得日益重要,各大国际组织在数字视频编解码标准化方面展开了许多工作并制定了一系列视频编解码保准。其中,国际电信联盟ITU - T下的视頻编码专家组VCEG( Video Coding Expert Group)与国际标准化组织ISO/IEC下的运动图像专家组MPEG(Motion Picture Expert Group)影响最大。图1 - 9是各种视頻编解码标准的发展历程.

 

     以下介绍几个重耍的视頻编解码标准.

   (1)MPEG-1标准

        MPEG -1是MPEG组织制定的第一个视频和音頻有损压缩标准.視頻压缩算法于1990年定义完成.1992年底MPEG-1正式被批准成为国际标准,它用于传输1.5 Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码。MPEG - 1采用了块方式的运动补偿、离散余弦变换(DCT),量化等技术。

 

   (2)MPEG-2标准

        MPEG-2是MPEG工作组于1994年发布的视频和音频压缩国际标准. MPEG-2通常用来为广播信号提供视频和音頻编码,包括卫星电视、有线电视等。MPEG - 2经过少量修改后,也成为DVD产品的核心技术.

       MPEG-2的第二部分即视频部分,与MPEG-1类似,但是它提供对隔行扫描视頻显示模式的支持.MPEG - 2的另一特点是,其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.在3 Mbps及以上速率情况下, MPEG-2明星优于MPEG-1.

 

   (3)MPEG-4标准

       1999年推出的MPEG-4,是为在国际互联网络或移动通信设备(例如移动电话)上实时传输音/视频信号而制定的MPEG标准。MPEG-4釆用object based方式解压缩,压缩比指标远远优于以上几种,压缩倍数为450倍(静态图像可达800倍),分辨率输入可从320X240到1 280X1 024,这是同质量的MPEG-1和MJEPG的十倍多.

        MPEG-4使用图层(layer)方式,可根据图像内容, 将其中的对象(人物、物体、背景)分离出来分别进行压缩,使图像文件容量大幅缩减, 从而加速音/视频的传输。这不仅大大提高了压缩比,也使图像探测的功能和准确性更充分地体现出来. 在网络传輸中可以设定MPEG-4的码流速率,清晰度也可在一定的范围内作相应的变化,这样便于用户根据自己对录像时间、传输路数和清断度的不同需求进行不同的设置,大大提高了系统使用时的适应性和灵活性.也可采用动态帧测技术,动态时快录,静态时慢录,从而减少平均数据量,节省存储空间.而且当在传输有误码或丢包现象时. MPEG-4受到的第响很小,并且能迅速恢复.
MPEG-4的应用前彖非常广场,它的出现对以下各方面产生了较大的推动作用,如:数字电视、动态图像.万维网(WWW)、实时多媒体监控、低比特率下的移功多媒体通信、内容存储和检索多煤体系统。网络上的视频流与可视游戏、基于面部表情模拟的虚拟会议、DVD上的交互多媒体应用、基于计算机网络的可视化合作实验室场景应用、演播电视等.


   (4)H.261标准

        H.261是ITU-T在1990年制定的一个视频编码标准。 H. 261是第一个实用的数字视频编玛标准,设计的目的是能够在综合业务数字网(ISDN,Integrated Services Digital Network)上传输质量可接受的视频信号。编码程序设计的码率需能够在40 kbps〜2 Mbps内工作,能够对CIF和QCIF分辨率的视频进行编码.


        H.261包括了带运动补偿的帧间预测、DCT变换、量化、嫡编玛以及与固定速率的信道相匹配的码率控制等部分。H. 261用于电视和电话会议.


 

   (5)H.263 标准

       H.263标准是在1996年推出的,它是ITU - T为低于64 kpbs的窄带通信信道制定的替代H. 261的视频编解码标准。它支持CIF和QCIF格式,H. 263是在H.261基上发展起来的,与H. 261相比,H.263的运动补偿精度为1/2像素,不包含环路滤波器。支持图像边界的运动矢量,基于上下文的算术编码,前向和后向帧间预测以及分级的比特流.


   (6)H. 264 标准

       H. 264 是 ITU-T 的 VCEG 和 ISO/1EC 的 MPEG 的联合视频组(JVT Joint Video Team)开发的一个最新的数字视频编码标准,它于2003年3月正式发布。H. 264加强了对各种信道的适应能力.采用网路友好的结构和语法,有利于对误码和丢包的处理; 应用目标范围较宽,以满足不同速率、不同解析度以及不同传输(存储)场合的需求,它的基本系统是开放的,使用无需版权。在技术上,H. 264标准中有多个闪光之处,如统一的VLC符号编码。高精度、多模式的位移估计,基于4X4块的整数变换,分层的编码语法等.这些措施使得H. 264算法具有很高的编码效率,在相同的重建图像质量下,能够比H. 263节约50%左右的码率。H. 264的码流结构网络适应性强,増加了差错恢复能力,能够很好地适应IP和无线网络的应用。

 

 (7)AVS标准

        AVS是我国具备自主知识产枳的第二代信源编码标准。AVS标椎是《信息技术先进音视频编码》系列标准的简称.它是数字音视頻系統的基础标准。

        AVS视濒标准(GB/T 20090.2)是基于我国自主创新技术与国际公开技术所构建的标准,妥善地解决了专利许可的问题。AVS釆用了可变块大小的运动补偿预测技术、多方向空间预测技术、多参考帧、外路内滤波、8X8的DCT变换、改进的运动矢量预测编码、高效的二维可变长系数編码、基于码率失真的码率控制技术等先进技术。AVS具有如下特点:可应用于各种视频压缩技术应用领预. AVS的压缩性能与H.264相当。比H. 261、H. 263、MPEG -1,MPEG -2等压缩算法有明显的优势,但其算法复杂度较H. 264低,实现成本明显低于H. 264,H. 264只是一个视频编解码标准,而AVS是一套包括了系琉、视频、音频、数字媒体版权管理在内的完整的标准体系. 

        AVS主要面向高清晰度和高质量数字电视广播、网络电视、数:字存储媒体和其他相关应用。它为我国提供了标准的信源标准体系,必将极大地促进我国音视频产业的发展。

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