(完整word版)視頻編碼有關(guān)知識

1、高效率視頻編碼編輯（重定向自 High Efficiency Video Coding ）I t （ 本條目需要擴(kuò)充。（2013年4月7 日）* wg請協(xié)助改善這篇條目，更進(jìn)一步的信息可能會在 討論頁或擴(kuò)充請求中找到 L/i請在擴(kuò)充條目后將此模板移除。高效率視頻編碼 （High Efficiency Video Coding，簡稱HEVC ）是一種 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)被視為是 ITU-T_H.264/MPEG-4_AVC_標(biāo)準(zhǔn)的繼任者。2004 年開始由 ISO/IECMoving_Picture_ Experts_Group_（ MPEG ）和 ITU-T_ Video_Coding_Expert

2、s_Group_（ VCEG ）作為 ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Part 2 或稱作 ITU-T H.265 開始制定12345。第一版的 HEVC/H.265 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)在 2013年4月13日被接受為國際電信聯(lián)盟 （ITU-T ）的正式標(biāo)準(zhǔn)126 HEVC 被認(rèn)為不僅提升圖像質(zhì)量，同時也能達(dá)到H.264/MPEG-4 AVC 兩倍之壓縮率（等同于同樣畫面質(zhì)量下比特率減少了 50% ），可支持4K分辨率甚至到超高清電視（UHDTV ），最高 分辨率可達(dá)到8192 X 4320 （ 8K分辨率）。數(shù)個基于HEVC延伸的編碼標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)行中，包含range extension

3、s（支持高級的視頻格式）、可調(diào)式編碼和 3D視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。目錄隱藏?1歷史o 1.1標(biāo)準(zhǔn)制定o 1.2規(guī)格書時程?2技術(shù)細(xì)節(jié)o2.1編碼樹單元Codi ng Tree Blocko2.2幀內(nèi)編碼In tra Codi ngo2.3幀間編碼In ter Codi ngo2.4轉(zhuǎn)換編碼Tran sform Codi ngo2.5環(huán)路濾波器Loop Filteri ng?2.5.1 去區(qū)塊濾波器Deblocki ng Filter?2.5.2 取樣自適應(yīng)偏移Sample Adaptive Offseto 2.6 熵編碼 En tropy Codi ngo 2.7平行化編碼工具?2.7.1Slice?

4、2.7.2Tile?2.7.3Wavefro ntProcess ing3編碼規(guī)范o 3.1 Profileo3.2層級與等級?4產(chǎn)品與實現(xiàn)o4.1 2012o4.2 2013o4.3 2014?5參見?6參考資料?7外部鏈接歷史編輯標(biāo)準(zhǔn)制定編輯? 2004 年：Key Technical Areas（ KTA）在H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)制定完（2003年）的后一年，VCEG組織便開始研究更先進(jìn)的視頻壓縮技 術(shù)，期望能夠發(fā)展下一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，或期望能大量提升壓縮率成為H.264/AVC的延伸版本17。2005年1月，VCEG開始將這些議題統(tǒng)整稱為Key Technical Areas （ KT

5、A），并且開發(fā)了一個同名的軟件編解碼器_KTA Software來評估被提案的新技術(shù)89。 KTAsoftware是基于H.264/AVC的標(biāo)準(zhǔn)參考軟件 Joi nt Model （ JM）8上，加入新的編碼技術(shù)并 與JM的編碼效率做比較。到了2007年，KTA Software的編碼效率較 JM提升了不少-10。? JCT-VC為此目的 MPEG 與 VCEG 聯(lián)合成立了一個 Joi nt Collaborative Team on Video Codi ng（JCT-VC ）作為共同開發(fā) HEVC的團(tuán)隊。12。并每四個月進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)討論與制定的會議。并發(fā)布了 HEVC的標(biāo)準(zhǔn)參考軟件 HEV

6、C Test Model （ HM）11。規(guī)格書時程編輯HEVC標(biāo)準(zhǔn)（第一個版本）制定的時程如下：12012 年 2 月：Committee Draft ( complete draft of standard )12141516172012 年 7 月：Draft International Standard 132013 年 1 月：Final Draft International Standard and ITU-T Consent技術(shù)細(xì)節(jié)編輯InputVdeoOutput Bitstn&aim典型的Hybrid Video Coding視頻編碼器架構(gòu)HEVC與H.264/AVC 和許

7、多其他視頻壓縮編碼一樣，都是采用Hybrid Video Coding的架構(gòu)(如右圖)，但在各部分加入了一些新技術(shù)或者提升了原本編碼工具的效率18。編碼樹單元 Codi ng Tree Block主條目：編碼樹單元 編碼樹單元(Coding Tree Block, CTU) 是HEVC的基本編碼單位，有如 H.264/AVC 的 Macroblock。HEVC支持64x64 128x128 像素的CTU大小。編碼樹單元可向下分區(qū) 編碼 單元(Codi ng Un it, CU)、預(yù)測單元(Prediction Un it, PU) 及轉(zhuǎn)換單元(Tra nsform Un it, TU)。幀內(nèi)編

8、碼Intra Codi ng 編輯主條目：幀內(nèi)編碼HEVC幀內(nèi)編碼將預(yù)測的方向性增加到33種，并加入平面預(yù)測(Planar Prediction)產(chǎn)生平滑的取樣面。幀間編碼Inter Cod ing 編輯主條目：運(yùn)動補(bǔ)償轉(zhuǎn)換編碼 Transform Coding主條目：離散余弦變換和阿達(dá)馬變換環(huán)路濾波器Loop Filteri ng 編輯HEVC有兩個環(huán)路濾波器，解塊濾波器( DBF )與樣本自適應(yīng)偏移量(SAO )濾波器去區(qū)塊濾波器 Deblocki ng Filter編輯主條目：去區(qū)塊濾波器_#高效率視頻編碼_(HEVC)的去區(qū)塊濾波器H.265/HEVC 的DBF使用H.264/MPEG

9、-4 AVC 類似的設(shè)計，更好的支持并發(fā)處理是類似 的。在HEVC的DBF只適用于一個 8X 8個采樣網(wǎng)格，而與 H.264 / MPEG-4 AVC 的DBF 適用的一個4 X 4個采樣網(wǎng)格不同。HEVC的DBF使用一個8 X 8個采樣網(wǎng)格，因為沒有導(dǎo) 致明顯的降解，并顯著提高了并發(fā)處理，因為的DBF不再導(dǎo)致級聯(lián)與其他操作的相互作用。 另一個變化是 HEVC只允許為0? 2的三個DBF的深度。HEVC的DBF也是的先做畫面的 垂直邊緣的水平濾波之后再做對于水平邊緣的垂直濾波，有利于平行處理(多線程)。取樣自適應(yīng)偏移 Sample Adaptive Offset編輯主條目：取樣自適應(yīng)偏移_在D

10、BF之后的使用SA0過濾器，并使用偏移以產(chǎn)生更好地重建原始信號。每個CTB的SA0濾波器可有兩個模式：邊緣偏移模式或帶偏移模式。邊緣偏移量模式中通過比較的取樣的值， 根據(jù)比較兩個鄰居，將樣品分為五類之一：最小，兩種邊緣，最大值，或兩者都不是，對于每個第一四類施加一個偏移量。能帶偏移的模式可分類成32個頻帶，并選擇四個連續(xù)頻帶發(fā)送偏移量。SAO濾波器設(shè)計來以提高圖像質(zhì)量，并減少振蕩效應(yīng)熵編碼Entropy Codi ng編輯使用了跟H.264/AVC High Profile中一樣的CABAC (前文參考之適應(yīng)性二元算術(shù)編碼)算法來做熵編碼，拋棄了 CAVLC 。平行化編碼工具編輯Tile 編輯

11、編碼規(guī)范編輯Profile 編輯層級與等級編輯主條目：高效率視頻編碼的層級與等級HEVC定義了包含 Ma in和High 2種“層級” (tiers) 注：目前沒有公定譯名， 以及13種“等級” (levels) 注：目前沒有公定譯名119。層級是被設(shè)計來面對不同的應(yīng)用，對其最大比特率做限制。其中Main tier是被設(shè)計給大部分的應(yīng)用，而High tier是被設(shè)計給高要求的應(yīng)用1。等級則是針對 比特流設(shè)置了一組限制，與Profile相似119。當(dāng)一個解碼器符合給定了的層級與等級，代表此解碼器也被要求必須能解碼用該層級/等級及較低層級/等級所編碼出來的比特流119。產(chǎn)品與實現(xiàn)編輯2012 編輯

12、? 2012年2月29日，在2012世界移動通信大會，高通展示了一個 HEVC解碼器運(yùn)行在Android_平板上，使用了 Qualcomm Snapdragon_ S4雙核心處理器運(yùn)行在1.5GHz ,將同一個視頻以 H.264/AVC和HEVC同時并發(fā)撥放。在此展示中HEVC展現(xiàn)了較H.264/AVC幾乎節(jié)省了 50%的比特率。20? 2012 年 8 月 22 日，Ericsson_ 發(fā)表了世界第一個 HEVC 編碼器 Ericsson SVP 5500 ， 并預(yù)計在2012 IBC貿(mào)易展展出。Ericsson SVP 5500 被設(shè)計來做到 實時編碼視頻供移 動設(shè)備使用。2122-? 2

13、012年8月22日，研究者們發(fā)布消息說他們項目擴(kuò)展當(dāng)前MPEG-DASH標(biāo)準(zhǔn)，使其在2013年4月前支持HEVC。? 2012 年 9 月 2 日，Van guard Video (前身為 Van guard Software Solutio ns)24，發(fā)表了一個實時 HEVC軟件編碼器運(yùn)行于1080p30 (1920x1080, 30fps) 在一個單一Intel_ .Xeon處理器平臺上。此編碼器也在IBC 2012中展示2526。? 2012年9月6日，Rovi Corporation 表示他們會發(fā)表一個HEVC適用的MainConcept SDK，時間將會在2013年初在HEVC標(biāo)準(zhǔn)

14、被官方批準(zhǔn)之后。HEVCMainConcept SDK 包含了一個解碼器、編碼器及傳輸多任務(wù)器，可在Microsoft.Windows_、Mac OS、Linux、iOS 及 Android_上運(yùn)行27。HEVC MainConcept SDK的編碼器在IBC 2012上做了展示I2%8-。?2012年9月9日，Ateme_在IBC 2012 上展示了一個 HEVC 編碼器，能夠以 60fps、平均15 Mbit/s的條件下編碼 3840x2160p 分辨率的視頻。ATEME項目在2013年10 月正式發(fā)布此 HEVC編碼器。I293031-2013 編輯?2013年1月7日，ViXS Sys

15、tems說他們將會于2013國際消費電子展上，展示第一個能符合HEVC Main 10 profile 轉(zhuǎn)碼視頻的硬件SoC o 3233-2013年1月7日，Rovi Corporation 宣稱在官方發(fā)表 HEVC標(biāo)準(zhǔn)后，他們項目開始把 對HEVC的支持加入他們的MainConcept SDK 以及他們的產(chǎn)品 DivX。3435? 2013年1月8日，博通發(fā)表了一個.UHD_解碼芯片BCM7445，能夠運(yùn)行解碼 HEVC 至最高4096x2160p分辨率于60 fps。BCM7445采用28納米ARM_架構(gòu)，能達(dá)到 21,000 Dhrystone的每秒百萬指令預(yù)計在2014年中批量生產(chǎn)。

16、.36373839_2013年1月8日，Van guard Video 發(fā)表了 V.265，個專業(yè)的純軟件 HEVC 編碼器, 能達(dá)到實時的編碼性能。40-? 2013年1月25日，NGCodec發(fā)表免費可獲取的合于HEVC規(guī)格測試視頻。41?2013年2月4日，NTT_DoCoMo_說從3月將會開始 授權(quán)他們的HEVC解碼軟件實現(xiàn)【di43】。此解碼軟件能夠在 個人電腦_上撥放4K UHDTV的視頻于60 fps以及在智能型手 機(jī)上撥放1080p的視頻，并預(yù)計在2013世界移動通信大會上展示4243。在一個JCT-VC 文件內(nèi)，NTT DoCoMo 展示了他們的 HEVC軟件解碼器能夠在 2

17、.7 GHz四核心Ivy_Bridge_ CPU的平臺上，以 3個線程解碼3840x2160于60 fps 44。? 2013年2月11日，MIT的研究者們于2013國際固態(tài)電路研討會_(ISSCC)上，展示了世界第一個 HEVC ASIC_解碼器45。他們的芯片能夠?qū)崟r解碼3840x2160p 30fps 的視頻流，并消耗低于0.1瓦的電力46.。?2013年3月14 日, Ittiam Systems發(fā)表了一個HEVC視頻編碼器及解碼器及其軟件授權(quán)給專家、企業(yè)與消費者數(shù)字多媒體市場。其中編碼器是一個在In tel x86平臺上的軟件實現(xiàn)，能編碼高解析(HD)放送質(zhì)量的視頻。而解碼器軟件能夠

18、在ARM Cortex ?-A9以及Cortex ?-A15為基礎(chǔ)的SoC上運(yùn)行，允許大部分現(xiàn)存的 消費性電子_設(shè)備譬如智能 型手機(jī)、平板電腦、智能型電視_、機(jī)上盒 來撥放高解析的 HEVC內(nèi)容。Ittiam的HEVC 解決方案發(fā)表在 2013國際消費電子展_、2013世界移動通信大會_和2013 NAB展覽。47一 48? 2013年4月3日，Ateme_發(fā)表了第一個開放源代碼實現(xiàn)的HEVC軟件撥放器，基于 OpenHEVC 解碼器和GPAC視頻撥放器(兩者都基于LGPL_授權(quán))4950。OpenHEVC 解碼器支持HEVC Main profile ，能夠用宏內(nèi)核的 CPU來解碼1080p

19、 30fps的視頻4950。而一個支持HEVC的實況轉(zhuǎn)碼器搭配GPAC視頻撥放器于2013年4月的link-en|NAB|NAB show在 ATEME 的攤位上展示4950。?2013年4月19日，SES_發(fā)表第一個使用 HEVC標(biāo)準(zhǔn)的UHD視頻傳輸。此傳輸擁有3840x2160 的分辨率于 20 Mbit/s 下。SES 使用了 Harmonic Inc.的 ProMedia XpressHEVC編碼器以及博通的BCM7445 HEVC 解碼器。515253-?2013年5月9日，日本放送協(xié)會_和三菱電機(jī)一發(fā)表消息說他們正共同開發(fā)第一個專門為8K UHD TV (也可稱為 Super Hi

20、-Visio n, SHV )的 HEVC 編碼器，將支持 Ma in 10 profile 達(dá)到Level 6.1，允許以60fps的速度編碼10-bit分辨率7680x4320的視頻。此 HEVC 編碼器有17個3G-SDI輸入并使用了 17個主板做平行處理，每一塊主板都會被分配到 7680x256畫面中的其中一行像素點同時做運(yùn)算，來達(dá)到整個視頻的實時編碼-54555657-。此HEVC編碼器兼容于 HEVC第四版的草稿并且提供最大比特率 340 Mbit/s 58，并被 展示在2013年5月30至6月2日的NHK放送技術(shù)研究所 Open House 2013 545659-。 在此展覽中

21、此 HEVC編碼器在85 Mbit/s的比特率下提供了 350:1的壓縮比6061。?2013 年 5 月 15 日，DivX_ 發(fā)布了一個 DivX HEVC 視頻 profile 草案，基于 HEVC Mainprofile 及 Main tier 并加上特別為了 DivX HEVC 視頻 profile 所設(shè)的限制-6263。DivX HEVC 4K、1080p、720p視頻profile的草案目前只定義了視頻部分，DivX也項目在未來定義profile的其他部分II63】。此DivX HEVC 4K 視頻profile允許最大比特率達(dá)到HEVC Level 5.1 (40 Mbit/s

22、)但是最大每秒取樣數(shù)則被限制在HEVC Level 5(4096x2160 at 30 fps) .64。?2013年5月31 日,法國電信發(fā)表第一個公開展示 HEVC實時端對端(end-to-end)的發(fā)送鏈(delivery chain )。此展示同時使用IPTV和DVB-T2的HD質(zhì)量廣播了 6月1 日至 6 月 9 日的 2013 French Open 。6566?2013 年 6 月 4 日，Rovi Corporation 發(fā)布 MainConcept HEVC SDK 1.067，支持 SmartAdaptive Bitrate En codi ng Tech no logy

23、(SABET)能允許在降低了的計算耗損下，同時編碼至多10個視頻流輸出.67。SDK 1.0將有 Windows版本，而SDK 1.0.1將在2013年 7 月發(fā)布，并增加 Lin ux 和 Mac OS X 的支持6768。SDK 1.0 支持了 Ma in profile 而 SDK 2.0 將會支持 Main 10 profile 并將在 2013 年 Q4 發(fā)布6869。? 2013年6月10日，Van guard Video 發(fā)表消息說他們的 V.265專業(yè)HEVC編碼器加入 了 Main 10 profile 的支持，成為第一個支持 Main 10 profile 的實時HEVC軟

24、件編碼器。70? 2013 年 6 月 20 日，Imagination_Technologies發(fā)表他們的 PowerVR_ Series5 D5500HEVC解碼器，支持10-bits取樣視頻的解碼。I71? 2013年7月19 日, Allegro DVT 說他們改進(jìn)了該公司的HEVC解碼器IP，增加Main 10profile 的支持。7273-?2013 年 7 月 23 日，MulticoreWare 發(fā)布 alpha_版本的 x265_源代碼。7475一? 2013年8月8日，日本電信電話_發(fā)布了他們的HEVC-1000 SDK軟件編碼器，能支持Main 10 profile、分

25、辨率最高7680x4320以及禎率最高到 120 fps。76?2013 年 8 月 21 日，Microsoft發(fā)布了一個用于 HEVC 的 DXVA ( DirectX VideoAccelerati on )規(guī)范，支持 Main、Ma in 10 及 Main Still Picture profile 。 DXVA 2.0 激活 后可進(jìn)行HEVC解碼的硬件加速_DXVA 2.0，并且兼容的解碼器可以使用DXVA 2.0進(jìn)行以下操作：比特流解析、去區(qū)塊、反量化縮放、反轉(zhuǎn)換以及動作補(bǔ)償。77?2013 年 9 月 4 日，Ittiam Systems 在 2013 IBC 上展示了實時 1

26、080p HEVC 編碼和 4KHEVC解碼。Ittiam的軟件HEVC編碼器在Intel x86平臺支持了 UHD分辨率編碼以及 實時進(jìn)行廣播等級的HD 1080p編碼；其軟件HEVC解碼器則是能在Intel x86和ARMCortex ?平臺上運(yùn)行4K/UHD的實時解碼。7879?2013年9月5日，DivX_在當(dāng)天發(fā)布的 DivX 10.0中提供了 DivX HEVC Plug-in ，激活后即可播放或?qū)⑵渌袷揭曨l轉(zhuǎn)換為HEVC視頻。DivX成為第一家提供免費的視頻播放器和視頻轉(zhuǎn)換器的軟件廠商。80? 2013年9月6日，Thomson Video Networks展示了一個試驗式的U

27、HD傳輸用的HEVC編解碼器，并且被人造衛(wèi)星傳輸營運(yùn)商HISPASAT所采用。81?2013 年 9 月 11 日，ViXS Systems 發(fā)表了 XCode 6400 SoC ，在 HEVC Ma in 10 profile下支持4K分辨率于60 fps，以及Rec. 2020色彩空間。82? 2013年9月11日，NGCodec Inc.發(fā)表了免費可獲取的4K HEVC測試視頻。?2013年9月12-17 日, IBC貿(mào)易展在 阿姆斯特丹舉辦，HEVC是當(dāng)中的主角之一，許多家公司都展出了 HEVC技術(shù)的產(chǎn)品，包含 Allegro DVT 8485、Ateme 84、博通86、 Eleme

28、ntal Technologies 84、Envivio 84、Ericsson 84、Fraunhofer HHI 8487、Fujitsu 88、 Haivisi on 84、 Harm on ic In c. 8489、 Ittiam 90、Kon tro n 91、Media Excel 92、 NGCodec Inc.83、NTT-AT 93、恩智浦半導(dǎo)體_89、Pace plc 94、QuickFire Networks 92、Rovi/Mainconcept 8495、SES S.A. 96、Squid Systems 89、意法半導(dǎo)體_95、Tata Elxsi 97、 Tec

29、hni color 98、Telestream 84、Thomso n Video Networks 84、Van guard Video 8499、 VITEC 以及 Visual。n 100。?2013年10月16日，OpenHEVC 解碼器被加入到.FFmpeg_中。101? 2013 年 10 月 23 日，Ittiam Systems 在 2013 ARM TechCon 上，展示了為 ARM Mali ? GPU運(yùn)算以及ARM? Cortex?-A系列處理器優(yōu)化的低功耗HEVC解碼器。Ittiam的HEVC解碼器被設(shè)計來充分利用移動SoC的運(yùn)算能力，它可以很好地控制 GPU_的計算

30、能力以及能源效率來減少電量消耗。102 103? 2013年10月29日，Eleme ntal Tech no logies發(fā)表實時 4K HEVC 視頻處理的支持，是為業(yè)界第一的 4K HEVC視頻實時傳輸104。Elemental提供了 2013年10月27日的 大阪馬拉松 實況視頻流，采用了日本電信營運(yùn)商K-Opticom設(shè)計的工作流，觀眾可在 大阪國際展覽中心(In tex Osaka )觀看此競賽的 4K HEVC實況轉(zhuǎn)播。?2013 年 11 月 14 日，DivX developers 提供了使用 In tel i7 3.5 GHz 四核心八線程 CPU的HEVC解碼表現(xiàn)。Div

31、X 10.1 Beta 版的解碼器能分別以 210.9 fps、101.5 fps 29.6 fps 的速度來解碼 720p、1080p、4K的視頻。105?2013 年 12 月 18 日，ViXS Systems 的 XCode 6400 SoC ,第一個支持 HEVC Ma in 10profile 的 SoC 正式出貨。1062014 編輯?2014年1月15日，oViCs發(fā)表了 ViC-1 HEVC 解碼器，支持了 Main 10 profile 并且能以120fps速度編碼4K視頻。107? 2014年4月7日，Vantrix以BSD_授權(quán)發(fā)布了 f265 HEVC 編碼器的源代碼

32、。108視頻壓縮編輯（重定向自視頻壓縮）視頻壓縮（英文：Video compression ）是指運(yùn)用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)中的冗余信 息去除，降低表示原始視頻所需的數(shù)據(jù)量，以便視頻數(shù)據(jù)的傳輸與存儲。實際上，原始視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量往往過大，例如未經(jīng)壓縮的電視質(zhì)量視頻數(shù)據(jù)的比特率高達(dá)216Mbps，絕大多數(shù)的應(yīng)用無法處理如此龐大的數(shù)據(jù)量，因此視頻壓縮是必要的。目前最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)為ITU-T_視頻編碼專家組（VCEG ）和ISO / IEC動態(tài)圖像專家組（MPEG ）聯(lián)合組成的 聯(lián) 合視頻組 （JVT , Joi nt Video Team ）所提出的 H.264/AVC_1。目錄隱藏?1簡

33、介?2壓縮方法?3衡量?4標(biāo)準(zhǔn)?5參見?6外部鏈接?7參考資料簡介編輯視頻壓縮通常包含了一組編碼器（ encoder ）和解碼器（decoder ）。編碼器將原始的視頻 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成壓縮后的形式， 以便進(jìn)行傳輸與存儲。 解碼器則是將壓縮后的形式轉(zhuǎn)換回視頻數(shù) 據(jù)的表示。一組成對的編碼器與解碼器通常被合稱為編解碼器（CODEC ,enCOder /DECoder ）。壓縮方法編輯Output Bitstnearn典型的視頻編碼器數(shù)據(jù)壓縮是通過去除數(shù)據(jù)中的冗余信息而達(dá)成。 成四類：就視頻數(shù)據(jù)而言，數(shù)據(jù)中的冗余信息可以分時間上的冗余信息(temporal redundancy )在視頻數(shù)據(jù)中，相鄰的幀(

34、frame )與幀之間通常有很強(qiáng)的關(guān)連性這樣的關(guān)連性即 為時間上的冗余信息?？臻g上的冗余信息(spatial redu ndancy )在同一張幀之中，相鄰的.像素之間通常有很強(qiáng)的關(guān)連性，這樣的關(guān)連性即為空間上 的冗余信息。?統(tǒng)計上的冗余信息(statistical redu ndancy )統(tǒng)計上的冗余信息指的是欲編碼的符號(symbol )的機(jī)率分布是不均勻(non-uniform )的。?感知上的冗余信息(perceptual redun da ncy )感知上的冗余信息是指在人在觀看視頻時，人眼無法察覺的信息。右上圖為一個典型的視頻編碼器。在進(jìn)行當(dāng)前信號編碼時，編碼器首先會 產(chǎn)生對當(dāng)前

35、信號做預(yù)測的信號，稱作預(yù)測信號(predicted signal )，預(yù)測的方式可以是時間上的預(yù)測(inter prediction )，亦即使用先前幀的信號做 預(yù)測，或是空間上的預(yù)測(intra prediction )，亦即使用同一張幀之中相鄰 像素的信號做預(yù)測。得到預(yù)測信號后，編碼器會將當(dāng)前信號與預(yù)測信號相 減得到殘余信號(residual signal )，并只對殘余信號進(jìn)行編碼，如此一來，可以去除一部份時間上或是空間上的冗余信息。接著，編碼器并不會直接對殘余信號進(jìn)行編碼，而是先將殘余信號經(jīng)過變換(通常為離散余弦變換_) 然后量化以進(jìn)一步去除空間上和感知上的冗余信息。量化后得到的量化系

36、 數(shù)會再通過 熵編碼，去除統(tǒng)計上的冗余信息。在解碼端，通過類似的相反操作，可以得到重建的視頻數(shù)據(jù)。衡量編輯主條目：視頻質(zhì)量衡量視頻壓縮技術(shù)的優(yōu)劣，可以從運(yùn)算復(fù)雜度和壓縮質(zhì)量兩方面來看。就 運(yùn)算復(fù)雜度而言，理想的編碼器運(yùn)算復(fù)雜度越低越好。而就壓縮質(zhì)量而言，必須同時考慮壓縮后視頻的比特率和有損程度。壓縮后的比特率和有損程度皆為越低越好，兩者之間存在一個折衷(trade-off)關(guān)系，理想的編碼器旨在追求能夠提供比特率和有損程度間的最佳折衷關(guān)系。一般情況下，編碼器的運(yùn)算復(fù)雜度和壓縮質(zhì)量之間也存在一個折衷關(guān)系， 根據(jù)應(yīng)用的不同而有所抉擇。例如當(dāng)應(yīng)用為視頻數(shù)據(jù)的存儲時，可以選擇 運(yùn)算復(fù)雜度和壓縮質(zhì)量較高

37、的設(shè)計。而當(dāng)應(yīng)用為-視頻會議或是手機(jī)視頻通話，受限于實時(real-time )通信的要求或是有限的運(yùn)算資源，可能會選 擇運(yùn)算復(fù)雜度和壓縮質(zhì)量較低的設(shè)計。由于編碼后的圖像質(zhì)量最終是由人眼所判斷的，在衡量有損程度時，應(yīng)使 用與人類視覺感知相符的圖像質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)。然而，傳統(tǒng)所使用的衡量標(biāo) 準(zhǔn)像是峰值信噪比和人類視覺感知不全然相關(guān)2。近幾年已有基于人類視 覺感知的圖像質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)被提出，例如結(jié)構(gòu)相似性指針3 ( structuralsimilarity in dex , SSIM in dex )與視覺信息忠誠 (visual in formation fidelity，VIF)，并且在編碼器的設(shè)計

38、中被使用-5，進(jìn)一步提升了壓縮后的圖像質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)編輯視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)主要是由ITU-T_與ISO / IEC兩大組織制定而成，其發(fā)展如 下表所示。視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展年份標(biāo)準(zhǔn)制定組織解除版權(quán)保護(hù)(DRM-free)主要應(yīng)用1984H.120ITU-T是1990H.261ITU-T是視頻會議、視頻通話1993MPEG-1第二部份ISO/IEC是影音光盤(VCD1995H.262/MPEG-2 第二部份ISO/ IEC、ITU-T否DVD影 碟(DVD-Video )、 藍(lán)光(Blu-Ray ) 影碟、數(shù)字視頻廣 播( DVB、SVCD1996H.2636ITU-T視頻會議、視頻通 話、3G手機(jī)視頻(3G

39、P1999MPEG-傅二部份ISO/ IEC否2003H.264/MPEG-4AVCISO/ IEC、ITU-T否藍(lán)光(Blu-Ray ) 影碟、數(shù)字視頻廣 播(DVB、iPod 視頻、高清DVD(HD DVD2013High Efficie ncyVideo Codi ngISO/ IEC、ITU-T否尚未普及不同視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)之間的性能比較可以在文獻(xiàn)7中找到。數(shù)字視頻編輯(重定向自數(shù)位視訊)I 廠、本條目需要 精通或熟悉本主題的編者 參與及協(xié)助編輯。I |L|N 請邀請適合的人士改善這篇條目。更多的細(xì)節(jié)與詳情請參見 條目討論頁。您可以關(guān)注您所擅長領(lǐng)域的專家關(guān)注分類。數(shù)字視頻是指以數(shù)字信息記錄

40、的視頻資料。英文對應(yīng)的詞組是Digital video。但是英文Digital video也傾向于指采集數(shù)字視頻的設(shè)備或者系統(tǒng)。和數(shù)字視頻相對應(yīng)的是使用一模擬信號的模擬視頻，例如.模擬電視。數(shù)字視頻通常通過 光盤或DVD來發(fā)布。一些新型的 攝像機(jī)可以直接將采集的視頻內(nèi)容記錄在DVD_上或者硬盤上。采用Digital8的攝像機(jī)將數(shù)字視頻錄制在模擬錄像帶上。目錄隱藏?1介紹?2存儲格式o 2.1編碼方式o 2.2磁帶?3參見?4外部鏈接視頻攝像機(jī)通常有兩種不同的視頻采集格式：隔行掃描方式和逐行掃描方式。隔行掃描的攝像機(jī)掃描一幅圖像的時候，每隔一行掃描一行： 奇數(shù)行的圖像被同時掃描，然后在某個時間間

41、隔后掃描偶數(shù)行的圖像，然后是奇數(shù)行，然后是偶數(shù)行只含有奇數(shù)行的圖像和只含有偶數(shù)行的圖像被稱為場，相鄰的一奇一偶兩場構(gòu)成一幀。類似的，對于逐行掃描的圖像，每幅圖像上所有的掃描線在一起也叫做一幀。如果隔行掃描圖像要和逐行掃描圖像保持同樣的幀率，采集的時候隔行掃描每秒采集的次數(shù)需要是逐行掃描的兩倍。如果觀察隔行掃描視頻的靜止圖像的話，很有容易發(fā)現(xiàn)一些由于兩場不同時采集造成的錯行有損，這時候就要用到 去隔行（或者去交織，deinterlacing ）的辦法來解決這種有損。通常，如果是攝制相同幀率相同 大小圖像的話，逐行掃描的攝像機(jī)要比隔行掃描的攝像機(jī)貴得多。標(biāo)準(zhǔn)的電影膠片通常是幀率為每秒24幀的16毫

42、米膠片和35毫米膠片。在美國使用NTSC 制式，數(shù)字視頻攝像機(jī)的幀率是每秒29.97 （更準(zhǔn)確的數(shù)字是 30/1.001）幀；在歐洲使用PAL制式，數(shù)字視頻攝像機(jī)的幀率是每秒25幀。由于大部分?jǐn)z像機(jī)采用的是隔行掃描的方式，所以這里所說的每秒多少幀并不是準(zhǔn)確的說法。比每秒29.97幀更好的說法是每秒 60（59.94）場，所以每兩場之間的時間間隔大概是1/60秒。如果數(shù)字視頻一直保持在同樣的格式下（不經(jīng)過再壓縮-有些時候為了視頻編緝、發(fā)布經(jīng)常會這么做，也包括一些使用 無損壓縮的視頻編解碼器_的狀況），數(shù)字視頻會是一種無損的格 式。這是相對于模擬視頻而言的-對模擬視頻的復(fù)制，傳輸甚至播放都會導(dǎo)致質(zhì)

43、量損失；而數(shù)字視頻，即使你復(fù)制 10000次，它的質(zhì)量也和原本一模一樣。所以越來越多的模擬視頻 被轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻來存儲。但是在進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換的時候，由于某些視頻采集卡的速度或者計 算機(jī)的速度不夠快，有可能造成采集時候的丟幀狀況。這時候通常視頻在主觀質(zhì)量上看不出什么區(qū)別，但是伴隨的音頻有時候會出現(xiàn)咔咔聲，以致被用戶注意到，尤其是對音樂進(jìn)行處理的時候。所以在進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換的時候，一定要選用足夠快的設(shè)備。數(shù)字視頻的編輯通常是通過 非線性編輯（NLE for non-li near editi ng ）系統(tǒng)進(jìn)行的。這種系 統(tǒng)是專為視頻和音頻的編輯而設(shè)計的，通常它可以倒入模擬或者數(shù)字視頻/音頻源，但是除了編

44、輯之外通常它不能做任何事情。幾乎你看到的所有的電視節(jié)目、某些電影、廣告都是用非線性編輯系統(tǒng)制作的。比起35毫米膠片，數(shù)字視頻的成本要低得多，尤其是在編輯的時候。比如你想從35mm膠片中剪出一段場景的話，需要攝影師和導(dǎo)演十分認(rèn)真地進(jìn)行-因為一旦出錯這段場景也許就 報廢了。可重用性是數(shù)字視頻的一大優(yōu)點。數(shù)字視頻的低成本也使得個人視頻的拍攝成為可能。例如，當(dāng)使用 35mm膠片來拍一段視頻通常需要上萬美元，如果使用數(shù)字視頻的話， 也許只要上百美元，即使視頻中沒有任何可重用的部分。使用數(shù)字視頻工作也比使用膠片要快的多，因為數(shù)字視頻在拍攝之后可以立刻觀看而不需要沖洗的過程。因為這些原因，越來越多的視頻開始

45、采用數(shù)字視頻進(jìn)行拍攝和處理，如星球大戰(zhàn)。數(shù)字視頻不僅僅用于 電影制作。2000年以來，在大多數(shù)發(fā)達(dá)國家， 數(shù)字電視，包括高清晰 度電視逐漸普及起來。在窄帶應(yīng)用方面，應(yīng)用于 移動電話 的視頻通信，和商用的 視頻電話、 視頻會議都有了成熟的產(chǎn)品。在 因特網(wǎng)上的流式視頻和點對點視頻傳輸也都是新近的熱點。有很多不同的數(shù)字視頻編碼方法和文件容器格式，支持不同大小、質(zhì)量、分辨率、色度精度和編碼功能的圖像編碼。請參見Category:視頻編解碼器_。到2005年為止，最高分辨率的數(shù)字視頻演示是33兆像素分辨率，即7680 x 4320 ，幀率為每秒60幀-被稱為UHDV ,盡管僅僅是在特殊的實驗室環(huán)境下進(jìn)行

46、的，參見1。在1024x 1024分辨率下的最高的幀率達(dá)到了每秒1百萬幀（當(dāng)然是在很短的時間內(nèi)），這是在工業(yè)用高速攝像機(jī)達(dá)到的。視頻編解碼器編輯視頻編解碼器，是指一個能夠?qū)?數(shù)字視頻進(jìn)行壓縮或者解壓縮的程序或者設(shè)備。 通常這種壓 縮屬于有損數(shù)據(jù)壓縮_。歷史上，視頻信號是以模擬形式存儲在磁帶上的。隨著Compact_Disc_的出現(xiàn)并進(jìn)入市場，音頻信號以數(shù)字化方式進(jìn)行存儲， 視頻信號也開始使用數(shù)字化格式， 一 些相關(guān)技術(shù)也開始隨之發(fā)展起來。音頻和視頻都需要可定制的壓縮方法。工程師和數(shù)學(xué)家們嘗試了很多種不同的辦法來試圖解決這個問題。一個復(fù)雜的平衡關(guān)系存在于以下因素之間：視頻的質(zhì)量、用來表示視頻所需

47、要的數(shù)據(jù)量（通常稱之為碼率）、編碼算法和解碼算法的復(fù)雜度、針對數(shù)據(jù)丟失和錯誤的.魯棒性一（Robustness ）、編輯的方便性、隨機(jī)訪問、編碼算法設(shè)計的完美性、端到端的延時以及 其它一些因素。目錄隱藏?1應(yīng)用?2視頻編解碼器設(shè)計?3常用的視頻編解碼器o 3.1 H.261o 3.2 H.263o3.3 MPEG-1第二部分o3.4 MPEG-2第二部分o3.5 MPEG-4第二部分o3.6 MPEG-4第十部分o3.7 MPEG-H第二部分o3.8 AVSo3.9 DivX,XviD和 3ivxo3.10 WMVo3.11其他視頻編碼器4編解碼器和視頻文件的問題5參見?6擴(kuò)展閱讀應(yīng)用編輯在日

48、常生活中，視頻編解碼器的應(yīng)用非常廣泛。 例如在DVD（ MPEG-2 ）中，在VCD（MPEG-1） 中，在各種衛(wèi)星和陸上電視廣播系統(tǒng)中，在互聯(lián)網(wǎng)上。在線的視頻素材通常是使用很多種不同的編解碼器進(jìn)行壓縮的， 為了能夠正確地瀏覽這些素材，用戶需要下載并安裝編解碼器包-一種為PC準(zhǔn)備的編譯好的編解碼器組件。由用戶自己來進(jìn)行視頻的壓縮已經(jīng)隨著 DVD.刻錄機(jī)的出現(xiàn)而越來越風(fēng)行。由于商店中販賣 的DVD通常容量比較大（雙層）而目前雙層 DVD刻錄機(jī)還不太普及，所以用戶有時候會 對DVD的素材進(jìn)行二次壓縮使其能夠在一張單面 DVD上完整地存儲。視頻編解碼器設(shè)計編輯一個典型的數(shù)字視頻編解碼器的第一步是將從

49、攝像機(jī)輸入的視頻從RGB色度空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr色度空間，而且通常還伴有色度抽樣來生成4:2:0格式的視頻（有時候在隔行掃描的 情況下會采用4:2:2的抽樣方式）。轉(zhuǎn)換到 YCbCr色度空間會帶來兩點好處：1）這樣做部分的解除了色度信號中的相關(guān)性，提高了可壓縮能力。2）這樣做將亮度信號分離出來，而亮度信號對視覺感覺是最重要的，相對來說 色度信號對視覺感覺就不是那么重要，可以抽樣到較低的分辨率（4:2:0或者4:2:2）而不影響人觀看的感覺。在真正的編碼之前，對空域或者時域扌由樣可以有效地降低原始視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量。輸入的視頻圖像通常被分區(qū)為宏塊分別進(jìn)行編碼，宏塊的大小通常是16x16的亮度塊信息

50、和對應(yīng)的色度塊信息。然后使用分塊的.運(yùn)動補(bǔ)償從已編碼的幀對當(dāng)前幀的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。之后，使用塊變換或者 子帶分解來減少空域的統(tǒng)計相關(guān)性。最常見的變換是8x8的離散余弦變換（DCT fordiscrete cosine transform）。變換的輸出系數(shù)接下來被量化，量化后的系數(shù)進(jìn)行熵編碼并成為輸出碼流的一部分。實際上在使用DCT_變換的時候，量化后的二維的系數(shù)通常使用Zig-zag掃描將系數(shù)表示為一維的，再通過對連續(xù)0系數(shù)的個數(shù)和非0系數(shù)的大 ?。↙evel ）進(jìn)行編碼得到一個符號，通常也有特殊的符號來表示后面剩余的所有系數(shù)全部等于0。這時候的熵編碼通常使用 變長編碼。解碼基本上執(zhí)行和編碼的過

51、程完全相反的過程。其中不能被完全恢復(fù)原來信息的步驟是量化。這時候，要盡可能接近的恢復(fù)原來的信息。這個過程被稱為反量化，盡管量化本身已經(jīng)注定是個不可逆過程。視頻編解碼器的設(shè)計通常是標(biāo)準(zhǔn)化的，也就是說，有發(fā)布的文檔來準(zhǔn)確的規(guī)范如何進(jìn)行。實際上，為了使編碼的碼流具有互操作性（即由A編碼器編成的碼流可以由 B解碼器解碼，反之亦然），僅僅對解碼器的解碼過程進(jìn)行規(guī)范就足夠了。通常編碼的過程并不完全被一個標(biāo)準(zhǔn)所定義，用戶有設(shè)計自己編碼器的自由，只要用戶設(shè)計的編碼器編碼產(chǎn)生的碼流是符合解碼規(guī)范的就可以了。 因此，由不同的編碼器對同樣的視頻源按照同樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼，再解碼后輸出圖像的質(zhì)量往往可能相差很多。常用的

52、視頻編解碼器編輯很多視頻編解碼器可以很容易的在個人計算機(jī)一和消費電子產(chǎn)品上實現(xiàn)，這使得在這些設(shè)備上有可能同時實現(xiàn)多種視頻編解碼器，這避免了由于兼容性的原因使得某種占優(yōu)勢的編解碼器影響其它編解碼器的發(fā)展和推廣。最后我們可以說，并沒有那種編解碼器可以替代其它所有的編解碼器。下面是一些常用的視頻編解碼器，按照它們成為國際標(biāo)準(zhǔn)的時間排序：H.261 編輯H.261_主要在老的視頻會議和視頻電話 產(chǎn)品中使用。H.261是由ITU-T.開發(fā)的，第一個使用 的數(shù)字視頻 壓縮標(biāo)準(zhǔn)。實質(zhì)上說，之后的所有的標(biāo)準(zhǔn)視頻編解碼器都是基于它設(shè)計的。它使用了常見的YCbCr_顏色空間，4:2:0的色度抽樣 格式，8位的抽樣

53、精度，16x16的宏塊，分 塊的運(yùn)動補(bǔ)償，按8x8分塊進(jìn)行的.離散余弦變換，量化，對量化系數(shù)的Zig-zag掃描，run-level 符號影射以及霍夫曼編碼_。H.261只支持逐行掃描的視頻輸入。H.263_主要用在視頻會議、視頻電話一和網(wǎng)絡(luò)視頻上。在對逐行掃描的視頻源進(jìn)行壓縮的方面， H.263比它之前的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在性能上有了較大的提升。尤其是在低碼率端，它可以在保證一定質(zhì)量的前提下大大的節(jié)約碼率。MPEG-1第二部分編輯MPEG-1_第二部分主要使用在 VCD上，有些在線視頻也使用這種格式。該編解碼器的質(zhì)量 大致上和原有的.VHS錄像帶相當(dāng)，但是值得注意的是VCD屬于數(shù)字視頻技術(shù)，它不會

54、像VHS錄像帶一樣隨著播放的次數(shù)和時間而逐漸損失質(zhì)量。如果輸入視頻源的質(zhì)量足夠好， 編碼的碼率足夠高，VCD可以給出從各方面看都比 VHS要高的質(zhì)量。但是為了達(dá)到這樣的 目標(biāo)，通常VCD需要比VHS標(biāo)準(zhǔn)要高的碼率。實際上，如果考慮到讓所有的VCD播放機(jī)都可以播放，高于1150kbps的視頻碼率或者高于 352x288的視頻分辨率都不能使用。大 體來說，這個限制通常僅僅對一些單體的VCD播放機(jī)（包括一些 DVD播放機(jī)）有效。MPEG-1_第三部分還包括了目前常見的 *.mp3音頻編解碼器。如果考慮通用性的話，MPEG-1 的視頻/音頻編解碼器可以說是通用性最高的編解碼器，幾乎世界上所有的計算機(jī)都可以播 放MPEG-1_格式的文件。幾乎所有的DVD機(jī)也支持VCD的播放。從技術(shù)上來講，比起H.261標(biāo)準(zhǔn)，MPEG-1增加了對半像素運(yùn)動補(bǔ)償和雙向運(yùn)動預(yù)測幀。和H.261 樣，MPEG-1只 支持逐行掃描的視頻輸入。MPEG-2第二部分編輯MPEG-2_第二部分等同于 H.262，使用在DVD、SVCD_和大多數(shù)數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)和有線 分布系統(tǒng)(cable distributen systems )中。當(dāng)使用在標(biāo)準(zhǔn) DVD上時，它支持很高的圖像 質(zhì)量和寬屏；當(dāng)使用在 SVCD時，它的質(zhì)量不如 DVD但是比VCD高出許多。但是不幸的 是，