課程設(shè)計：數(shù)字電視視頻壓縮技術(shù)

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1、 課題：數(shù)字電視視頻壓縮技術(shù) 學院：信息科學與工程 專業(yè)：電子信息工程（應(yīng)用） 班級：07-2班 姓名： 學號： 指導老師： 二〇一〇 年 十二 月 二十八 日 11 數(shù)字電視視頻壓縮技術(shù) 摘 要 20世紀80年代以后，電子信息技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)字化革命極大地改變了人類的生活方式和工作方式，獲取和處理信息越來越容易快捷，方式越來越多樣，信息也已經(jīng)從簡單的文字圖片向更為復(fù)雜的音視頻多媒體信息轉(zhuǎn)變。但信息量的爆炸性增長也使得現(xiàn)有的信道資源出現(xiàn)瓶頸，所以數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，特別是廣播電視系統(tǒng)的壓縮編碼技術(shù)成為了解決信息有效傳輸?shù)年P(guān)

2、鍵。為了實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)和多媒體系統(tǒng)的互通互聯(lián)，國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）、國際電工委員會（International Electrotechnical Commission，IEC）、國際電信聯(lián)盟（International Telecommunications Union，ITU）等國際組織，于20世紀90年代制定了許多重要的多媒體數(shù)據(jù)壓縮標準，如JPEG，H.261，H.263，H.264，MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4和MPEG-7等。這些標準已在數(shù)字電視、多媒體通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，極大

3、的推動了數(shù)字電視技術(shù)及多媒體技術(shù)的發(fā)展。 關(guān)鍵字：數(shù)字電視 數(shù)據(jù)壓縮 編碼 標準 Digital televisions video compression technology Information Science and Engineering College Electronic and Information Engineering Class 07-2 yangjianlong 3071818215 Abstract: After 80s of the 20th

4、 century，the digital revolution of electronic and information technology has greatly changed the way people live and work, it’s more easier and faster to obtain and process information, and there are more and more variety, the information has changed from the simple texts and pictures to the comple

5、xer audio and video multimedia information。But the explosive growth of information also makes the existing information channel resources into the bottleneck, so the data compression technology, especially radio and television system compression technology，has become the key to solve the effective tr

6、ansmission of information. In order to achieve the interconnection of a variety of network and multimedia systems, the International Organization for Standardization (International Organization for Standardization, ISO), International Electrotechnical Commission (International Electrotechnical Commi

7、ssion, IEC), International Telecommunications Union (International Telecommunications Union, ITU) and other international organizations had developed numerous important standards of multimedia data compression in 90s of the 20th century，such as JPEG, H.261, H.263, H.264, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 and M

8、PEG-7 etc. These standards had been widely used in digital television, multimedia communications, and greatly promoted the evolution of the digital television technology and multimedia technology. Keywords: digital televisions data compression coding standard 目 錄 摘 要 I 目

9、錄 III 引 言 1 1 視頻壓縮技術(shù)基本原理 1 1.1視頻壓縮概述 1 1.2視頻壓縮原理 1 1.3視頻壓縮的技術(shù)參量 2 1.4視頻壓縮編碼的基本方法 3 2 常用的視頻壓縮標準 5 2.1 MPEG系列標準 5 2.2 H.26x系列標準 7 2.3其他視頻壓縮標準 8 3 視頻壓縮技術(shù)中常見的問題 9 3.1視頻格式和編碼方式的區(qū)別 9 3.2關(guān)于“高清”的常見問題 9 3.3推薦常用的幾款視頻解碼器（播放器） 10 結(jié) 論 11 參考文獻 11

10、引 言 本文將討論目前數(shù)字電視，特別是高清數(shù)字電視中比較常用的視頻編碼標準，以及實現(xiàn)這些標準所使用的技術(shù)，通過對各種標準的分析、對比，深入了解數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的演變，從而更好地理解數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在數(shù)字電視發(fā)展中所起到的作用。 1 視頻壓縮技術(shù)基本原理 1.1視頻壓縮概述 傳統(tǒng)的壓縮編碼是建立在香農(nóng)（Shannon）信息論基礎(chǔ)上的，它以經(jīng)典的集合論為基礎(chǔ)，用統(tǒng)計概率模型來描述信源，但它未考慮信息接受者的主觀特性及事件本身的具體含義、重要程度和引起的后果。因此，壓縮編碼的發(fā)展歷程實際上是以香農(nóng)信息論為出發(fā)點，一個不斷完善的過程。 隨著產(chǎn)業(yè)化活動的進一步開展，國際標準化組織于1986年、1998

11、年先后成立了聯(lián)合圖片專家組JPEG和運動圖像壓縮編碼組織MPEG。JPEG專家組主要致力于靜態(tài)圖像的幀內(nèi)壓縮編碼標準(ISO/IEC10918)的制定；MPEG專家組主要致力于運動圖像壓縮編碼標準的制定。經(jīng)過專家組不懈的努力，基于第一代壓縮編碼方法（如預(yù)測編碼、變換編碼、熵編碼及運動補償?shù)龋┑娜N壓縮編碼國際標準：JPEG、MPEG系列、H.26x系列逐步成型并得到廣泛應(yīng)用。 1.2視頻壓縮原理 視頻圖像數(shù)據(jù)有極強的相關(guān)性，也就是說有大量的冗余信息。其中冗余信息可分為空域冗余信息和時域冗余信息。壓縮技術(shù)就是將數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉（去除數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性），壓縮技術(shù)包含幀內(nèi)圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、幀

12、間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和熵編碼壓縮技術(shù)。 1.2.1去時域冗余信息 使用幀間編碼技術(shù)可去除時域冗余信息，它包括以下三部分： （1）運動補償 運動補償是通過先前的局部圖像來預(yù)測、補償當前的局部圖像，它是減少幀序列冗余信息的有效方法。 （2）運動表示 　　不同區(qū)域的圖像需要使用不同的運動矢量來描述運動信息，運動矢量通過熵編碼進行壓縮。 （3）運動估計 　　運動估計是從視頻序列中抽取運動信息的一整套技術(shù)。 　　注：通用的壓縮標準都使用基于塊的運動估計和運動補償。 1.2.2去空域冗余信息 　　主要使用幀內(nèi)編碼技術(shù)和熵編碼技術(shù)： （1）變換編碼 　　幀內(nèi)圖像

13、和預(yù)測差分信號都有很高的空域冗余信息。變換編碼將空域信號變換到另一正交矢量空間，使其相關(guān)性下降，數(shù)據(jù)冗余度減小。 （2）量化編碼 　　經(jīng)過變換編碼后，產(chǎn)生一批變換系數(shù)，對這些系數(shù)進行量化，使編碼器的輸出達到一定的位率。這一過程導致精度的降低。 （3）熵編碼 　　熵編碼是無損編碼。它對變換、量化后得到的系數(shù)和運動信息，進行進一步的壓縮。 1.3視頻壓縮的技術(shù)參量 （1）壓縮比 為了表明某種壓縮編碼的效率，通常引入壓縮比這一參數(shù)，它的定義為： c=b1b2 其中b1表示壓縮前圖像每像素的平均比特數(shù)，b2表示壓縮后每像素所需的平均比特數(shù)，一般的情況下壓縮比c總是大于等于1的

14、，c越大則壓縮程度越高。 （2）平均碼字長度 平均碼字長度：設(shè)l(ck)為數(shù)字圖像第k個碼字ck的長度（ck編碼成二進制的位數(shù)）。其相應(yīng)出現(xiàn)的概率為p(ck),則該數(shù)字圖像所賦予的平均碼字長度為： L=k=1mpcklck 單位為bit （3）編碼效率 在一般情況下，編碼效率往往可用下列簡單公式表示： η=HL （4）冗余度 r=1-η 冗余度越小，說明可壓縮的余地越小。 1.4視頻壓縮編碼的基本方法 1.4.1預(yù)測編碼 預(yù)測編碼的基本原理是利用某種數(shù)學模式對以前已知的相關(guān)數(shù)據(jù)進行運算，得出一個與當前傳送樣值相接近的預(yù)測值，進而把當前要傳送的值減去預(yù)測值，

15、得到一個誤差值(預(yù)測誤差)，將這個誤差值編碼后傳送出去。他們的關(guān)系如下： 當前樣值－預(yù)測值＝預(yù)測誤差 預(yù)測編碼旨在去除相鄰像素之間的冗余度，給出了良好的概率分布，為后面的壓縮編碼創(chuàng)造了條件，差分脈碼調(diào)制（簡稱DPCM）是它的一種基本方法。 DPCM（Differential Pulse Code Modulation）圖像編碼技術(shù)中研究得最早，且應(yīng)用最廣的一種方法，它的一個重要的特點是算法簡單，易于硬件實現(xiàn)。其工作原理示意圖如下： （a）DPCM編碼器 E(m,n) f(m,n) e(m,n) 量化器 g(m,n) 反量化器

16、量化器 f(m,n) E(m,n) （b）DPCM解碼器 反量化器 g(m,n) 預(yù)測器 1.4.2變換編碼 變換編碼也是一種降低信源空間冗余度的壓縮方法。我們熟悉的富氏變換就是一種正交變換。如果把取樣后的圖像看作一個二維的矩陣，對此矩陣作二維離散富氏變換（DFT），所得到的變換域中的各元素（變換系數(shù)），對應(yīng)著圖像中不同頻率成份的復(fù)振幅值。由于畫面在內(nèi)容上的連續(xù)性，圖像矩陣中相鄰元素之間的相關(guān)性很強，而經(jīng)變換后，變換系數(shù)（不同頻率的復(fù)振幅）值之間，顯然相關(guān)性要小得多。研究證明，各種正交變換（例如，K-L變換，余弦變換，沃什變

17、換等）都能在不同程度上減少隨機向量的相關(guān)性。由于變換所產(chǎn)生的變換系數(shù)之間的相關(guān)性很小，可以分別獨立地對其進行處理；而且信號經(jīng)大多數(shù)正交變換后，能量都集中在少數(shù)系數(shù)上，通過量化刪去對圖像信號貢獻小的系數(shù)，只用保留下的系數(shù)來恢復(fù)原圖像，并不引起明顯的失真。這就是利用正交變換進行數(shù)據(jù)壓縮的基本原理。 1.4.3統(tǒng)計編碼（熵編碼） 統(tǒng)計編碼是基于信號統(tǒng)計特性的編碼技術(shù)，其基本原理：按信源符號出現(xiàn)概率的不同分配以不同長度的碼字（bit數(shù)），概率大的分配以短的碼字，概率小的分配以長的碼字。這樣使最終的平均碼長很小，總的數(shù)碼率大大降低。 霍夫曼編碼是最常見的熵編碼方法，它的基本思想是，對出現(xiàn)概率較大的

18、符號（電平）取較短的碼，而對概率較小的符號則取較長的碼，因此它是一種變長碼。假設(shè)信源輸出的序列如①式所示，用上述兩種編碼得到的碼流分別如②和③式所示： 原信源輸出序列 S1 S2 S1 S3 S2 S1 S1 S4 ① 等長編碼序列 00 01 00 10 01 00 00 11 ② 霍夫曼編碼序列 0 10 0 110 10 0 0 111 ③ 可以看出，表示這一段符號等長碼需要16bit，而霍夫曼碼只需要14bit?；舴蚵幋a能夠進行數(shù)據(jù)壓縮的原因在于，總將原信源符號轉(zhuǎn)換成新的符

19、號（0，1），而新符號出現(xiàn)的概率相等，不存在統(tǒng)計冗余，這可以從③式中0和1出現(xiàn)的頻率相同得到驗證。 常用的熵編碼還有算術(shù)編碼，香農(nóng)碼和游程編碼等，所有這些編碼方式都不引起信息的損失，因而稱為無損編碼。 1.4.4混合編碼 混合編碼是近年來廣泛采用的方法， 這種方法充分利用各種單一壓縮方法的長處， 以期在壓縮比和效率之間取得最佳的平衡。 如廣泛流行的JPEG和MPEG壓縮方法都是典型的混合編碼方案。 1.4.5其他編碼方法 其他的壓縮編碼方式，例如：子帶濾波/小波變換、矢量量化、具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼，分形編碼及基于模型的編碼等，也是比較廣泛應(yīng)用的壓縮編碼方法。 2 常用的視頻

20、壓縮標準 2.1 MPEG系列標準 MPEG是活動圖像專家組(Moving Picture Experts Group)的縮寫，于1988年成立，是為數(shù)字視/音頻制定壓縮標準的專家組，目前已擁有300多名成員，包括IBM、SUN、BBC、NEC、INTEL、AT&T等世界知名公司。MPEG研究運動圖像壓縮編碼技術(shù)，采用幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮技術(shù)，幀內(nèi)壓縮減少空間域的冗余，幀間壓縮減少時間域的冗余。MPEG組織制定的各個標準都有不同的目標和應(yīng)用，目前已提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21標準。 2.1.1 MPEG-1標準 MPEG-1標準于1993年8

21、月公布，是MPEG組織制定的第一個視頻和音頻有損壓縮標準，用于傳輸1.5Mbps數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲媒體運動圖像及其伴音的。該標準包括三個部分： 第一部分系統(tǒng)（ISO/IEC11172-1），是關(guān)于數(shù)字視頻、數(shù)字音頻和輔助數(shù)據(jù)等多路壓縮數(shù)據(jù)流復(fù)用和同步的規(guī)定； 第二部分視頻（ISO/IEC11172-2），是關(guān)于位速率約為1.5Mbit/s的視頻信號的壓縮編碼的規(guī)定； 第三部分音頻（ISO/IEC11172-3），是關(guān)于每通道位速率為64kbit/s，128kbit/s和192kbit/s的數(shù)字音頻信號的壓縮編碼的規(guī)定。 MPEG-1視頻壓縮策略是：為了提高壓縮比，幀內(nèi)/幀間圖像數(shù)據(jù)壓

22、縮技術(shù)必須同時使用。幀內(nèi)壓縮算法與JPEG壓縮算法大致相同，采用基于DCT的變換編碼技術(shù)，用以減少空域冗余信息。幀間壓縮算法，采用預(yù)測法和插補法。預(yù)測誤差可在通過DCT變換編碼處理，進一步壓縮。幀間編碼技術(shù)可減少時間軸方向的冗余信息。 MPEG-1視頻壓縮技術(shù)的特點：①隨機存??；②快速正向/逆向搜索；③逆向重播；④視聽同步；⑤容錯性；⑥ 編/解碼延遲。目前，該標準在VCD中得到廣泛的應(yīng)用。 2.1.2 MPEG-2標準 MPEG組織于1994年推出MPEG-2壓縮標準，以實現(xiàn)視/音頻服務(wù)與應(yīng)用互操作的可能性。MPEG-2標準是針對標準數(shù)字電視和高清晰度電視在各種應(yīng)用下的壓縮方案和系統(tǒng)層的

23、詳細規(guī)定，編碼碼率為3Mbit/s～100 Mbit/s，標準的正式規(guī)范在ISO/IEC13818中。雖然MPEG-2基本算法和MPEG-1相同，但MPEG-2不是MPEG-1的簡單升級，其在系統(tǒng)和傳送方面作了更加詳細的規(guī)定和進一步的完善，特別適用于廣播級的數(shù)字電視的編碼和傳送。 該標有許多個部分，主要的有： 第一部分系統(tǒng)（ISO/IEC13818-1），是關(guān)于多路音頻、視頻和數(shù)據(jù)的復(fù)用和同步的規(guī)定； 第二部分視頻（ISO/IEC13818-2），主要涉及各種比特率的數(shù)字視頻壓縮編解碼的規(guī)定； 第三部分音頻（ISO/IEC13818-3），擴充了MPEG-1 音頻標準，使之成為多通道音

24、頻編碼系統(tǒng)，可達到環(huán)繞聲5.1聲道。 MPEG-2壓縮的原理是利用了圖像中的兩種特性：空間相關(guān)性和時間相關(guān)性。這兩種相關(guān)性使得圖像中存在大量的冗余信息。如果我們能將這些冗余信息去除，只保留少量非相關(guān)信息進行傳輸，就可以大大節(jié)省傳輸頻帶。而接收機利用這些非相關(guān)信息，按照一定的解碼算法，可以在保證一定的圖像質(zhì)量的前提下恢復(fù)原始圖像。一個好的壓縮編碼方案就是能夠最大限度地去除圖像中的冗余信息。 MPEG-2標準主要應(yīng)用于廣播電視系統(tǒng)及其傳輸、DVD、SDTV和HDTV。我國制定的數(shù)字衛(wèi)星電視和數(shù)字有線電視的標準中，信源編碼也采用MPEG-2標準。 2.1.3 MPEG-4標準 MPEG于19

25、99年2月正式公布了MPEG-4（ISO/IEC14496）標準第一版本，同年年底MPEG-4第二版亦告確定，且于2000年年初正式成為國際標準。與MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4的特點是其更適于交互AV服務(wù)以及遠程監(jiān)控。MPEG-4是第一個使你由被動變?yōu)橹鲃?不再只是觀看，允許你加入其中，即有交互性)的動態(tài)圖像標準，它的另一個特點是其綜合性。從根源上說，MPEG-4試圖將自然物體與人造物體相溶合(視覺效果意義上的)。MPEG-4的設(shè)計目標還有更廣的適應(yīng)性和更靈活的可擴展性。MPEG-4為多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼提供了更為廣闊的平臺，它定義的是一種格式、一種框架，而不是具體算法，它希望建

26、立一種更自由的通信與開發(fā)環(huán)境。于是MPEG-4新的目標就是定義為：支持多種多媒體的應(yīng)用，特別是多媒體信息基于內(nèi)容的檢索和訪問，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求，現(xiàn)場配置解碼器。 MPEG-4的編碼理念是：MPEG-4標準同以前標準的最顯著的差別在于它是采用基于對象的編碼理念，即在編碼時將一幅景物分成若干在時間和空間上相互聯(lián)系的視頻音頻對象，分別編碼后，再經(jīng)過復(fù)用傳輸?shù)浇邮斩?，然后再對不同的對象分別解碼，從而組合成所需要的視頻和音頻。這樣既方便我們對不同的對象采用不同的編碼方法和表示方法，又有利于不同數(shù)據(jù)類型間的融合，并且這樣也可以方便的實現(xiàn)對于各種對象的操作及編輯。例如，我們可以將一個卡通人物放在真實的

27、場景中，或者將真人置于一個虛擬的演播室里，還可以在互聯(lián)網(wǎng)上方便的實現(xiàn)交互，根據(jù)自己的需要有選擇的組合各種視頻音頻以及圖形文本對象。 MPEG-4的優(yōu)點是顯而易見的：基于內(nèi)容的交互性；高效的壓縮性；通用的訪問性；實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的實時傳播。由于MPEG-4具有諸多優(yōu)點，其在實時視聽通信、多媒體通信、計算機圖形與動畫與仿真、遠地監(jiān)測/監(jiān)視、VOD、家庭購物/娛樂、電子游戲等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 2.1.4其他MPEG標準 除了前面介紹的三大標準，MPEG還發(fā)展了MPEG-7標準和MPEG-21標準。 MPEG-7標準的提出使網(wǎng)上的多媒體內(nèi)容變成像現(xiàn)在的文本內(nèi)容一樣，具有可搜索性，使得大眾可以接觸到大

28、量的多媒體內(nèi)容。 MPEG-21標準其實就是一些關(guān)鍵技術(shù)的集成，通過這種集成環(huán)境就對全球數(shù)字媒體資源進行透明和增強管理，實現(xiàn)內(nèi)容描述、創(chuàng)建、發(fā)布、使用、識別、收費管理、產(chǎn)權(quán)保護、用戶隱私權(quán)保護、終端和網(wǎng)絡(luò)資源抽取、事件報告等功能。 2.2 H.26x系列標準 2.2.1 H.261標準 H.261是國際電報電話咨詢委員會（CCITT，現(xiàn)改稱為ITU-T）于1992年12月批準制定的國際上第一個視頻編碼標準，主要用于在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）上展開的雙向視聽業(yè)務(wù)，如可視電話、會議電視等。H.261視頻編碼算法的核心是采用帶有運動補償?shù)念A(yù)測編碼以及基于DCT的變換編碼相結(jié)合的混合編碼方法

29、，其許多技術(shù)（包括視頻數(shù)據(jù)格式、運動估計補償、DCT、量化和熵編碼）都被后來的MPEG系列、H.26x系列等其他視頻編碼標準所借鑒和采用。H.261在實時編碼時比MPEG所占用的CPU運算量少得多，此算法為了優(yōu)化帶寬占用量，引進了在圖像質(zhì)量與運動幅度之間的平衡折中機制，也就是說，劇烈運動的圖像比相對靜止的圖像質(zhì)量要差。因此這種方法是屬于恒定碼流可變質(zhì)量編碼而非恒定質(zhì)量可變碼流編碼。 H.261的編碼原理是：使用幀間預(yù)測來消除空域冗余，并使用了運動矢量來進行運動補償。變換編碼部分使用了一個8x8的離散余弦變換來消除空域的冗余，然后對變換后的系數(shù)進行階梯量化，之后對量化后的變換系數(shù)進行Zig-z

30、ag掃描，并進行熵編碼(使用Run-Level變長編碼)來消除統(tǒng)計冗余。H.261標準僅僅規(guī)定了如何進行視頻的解碼，并沒有定義編解碼器的實現(xiàn)。編碼器可以按照自己的需要對輸入的視頻進行任 何預(yù)處理，解碼器也有自由對輸出的視頻在顯示之前進行任何后處理。 2.2.2 H.263標準 H.263是ITU-T的一個標準草案，是為低碼流通信而設(shè)計的。但實際上這個標準可用在很寬的碼流范圍，而非只用于低碼流應(yīng)用，它在許多應(yīng)用中可以認為被用于取代H.261。H.263的編碼算法與H.261一樣，但做了一些改善和改變，以提高性能和糾錯能力。該標準主要應(yīng)用于數(shù)碼率低于384kbit/s的場合，在H.320、H.

31、323、H.324等可視電話/會議電視系統(tǒng)中也得到廣泛應(yīng)用。 H.263的升級版本為H.263+，H.263+在保證原H.263標準核心句法和語義不變的基礎(chǔ)上，提高了壓縮效率，更加適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，增強了視頻傳輸?shù)目勾a干擾能力。 2.2.3 H.264標準 H.264是由兩個組織聯(lián)合組建的聯(lián)合視頻組（JVT）共同制定的新數(shù)字視頻編碼標準，所以它既是 ITU-T 的 H.264，又是 ISO/IEC 的 MPEG-4 高級視頻編碼（Advanced Video Coding，AVC）。簡單來說H.264就是一種視頻編碼技術(shù)，與微軟的WMV9都屬于同一種技術(shù)也就是壓縮動態(tài)圖像數(shù)據(jù)的“編解碼器”

32、程序。 作為壓縮視頻編碼技術(shù)，H.264最大的優(yōu)勢是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。比如說，HDTV的節(jié)目播放時間在1小時左右的話，原始文件有80G，使用MPEG2最小只能壓縮至2GB，壓縮比為25：1，而使用H.264、WMV9這樣的高壓縮率編解碼器，在畫質(zhì)絲毫不降的前提下可壓縮到800M以下，壓縮比為100：1。H.264為什么有那么高的壓縮比？低碼率（Low Bit Rate）起了重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4 ASP等壓縮技術(shù)相比，H.264壓縮技術(shù)將大大節(jié)省用戶的下載時間和數(shù)據(jù)流量收

33、費，尤其值得一提的是，H.264在具有高壓縮比的同時還擁有高質(zhì)量流暢的圖像。 H.264和以前的標準一樣，也是DPCM加變換編碼的混合編碼模式。但它采用“回歸基本”的簡潔設(shè)計，不用眾多的選項，獲得比H.263++好得多的壓縮性能；加強了對各種信道的適應(yīng)能力，采用“網(wǎng)絡(luò)友好”的結(jié)構(gòu)和語法，有利于對誤碼和丟包的處理；應(yīng)用目標范圍較寬，以滿足不同速率、不同解析度以及不同傳輸（存儲）場合的需求。 　　技術(shù)上，它集中了以往標準的優(yōu)點，并吸收了標準制定中積累的經(jīng)驗。與H.263+或MPEG-4簡單類相比，H.264在使用與上述編碼方法類似的最佳編碼器時，在大多數(shù)碼率下最多可節(jié)省50%的碼率。H.264在

34、所有碼率下都能持續(xù)提供較高的視頻質(zhì)量。H.264能工作在低延時模式以適應(yīng)實時通信的應(yīng)用(如視頻會議)，同時又能很好地工作在沒有延時限制的應(yīng)用，如視頻存儲和以服務(wù)器為基礎(chǔ)的視頻流式應(yīng)用。H.264提供包傳輸網(wǎng)中處理包丟失所需的工具，以及在易誤碼的無線網(wǎng)中處理比特誤碼的工具。 H.264主要有以下幾大優(yōu)點：①高效壓縮；②延時約束方面有很好的柔韌性；③容錯能力強；④具備編/解碼的復(fù)雜性和可伸縮性；⑤解碼全部細節(jié)；⑥可應(yīng)用的范圍廣；⑦網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力強。所以，H.264/AVC的應(yīng)用就相當廣泛，包括固定或移動的可視電話、移動電話、實時視頻會議、視頻監(jiān)控、流媒體、多媒體視頻、Internet視頻及

35、多媒體、IPTV、手機電視、寬帶電話以及視頻信息存儲等，這也是業(yè)內(nèi)普遍看好它的重要原因。 2.3其他視頻壓縮標準 （1）Real Video Real Video是Real Networks公司開發(fā)的在窄帶(主要的互聯(lián)網(wǎng))上進行多媒體傳輸?shù)膲嚎s技術(shù)。 （2）WMT WMT（Windows Media Technology）是微軟公司開發(fā)的在互聯(lián)網(wǎng)上進行媒體傳輸?shù)囊曨l和音頻編碼壓縮技術(shù)和產(chǎn)品的總稱，包括Windows Media Player, Windows Media Encoder, Windows Media Rights Manager和Windows Media SD

36、K等，該技術(shù)已與WMT服務(wù)器與客戶機體系結(jié)構(gòu)結(jié)合為一個整體，使用MPEG-4標準的一些原理。 （3）QuickTime QuickTime是一種存儲、傳輸和播放多媒體文件的文件格式和傳輸體系結(jié)構(gòu)，所存儲和傳輸?shù)亩嗝襟w通過多重壓縮模式壓縮而成，傳輸是通過RTP協(xié)議實現(xiàn)的，由美國蘋果公司提出。 （4）AVS AVS（Audio Video coding Standard）是我國具備自主知識產(chǎn)權(quán)的信源編碼標準，主要服務(wù)于高分辨率數(shù)字廣播、高密度激光數(shù)字存儲媒體、無線寬帶多媒體通信、Internet寬帶流媒體等重大信息產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。 3 視頻壓縮技術(shù)中常見的問題 3.1視頻格式和編

37、碼方式的區(qū)別 視頻格式也就是視頻封裝格式，就是將已經(jīng)編碼壓縮好的視頻軌和音頻軌按照一定的格式放到一個文件中，也就是說僅僅是一個外殼，或者把它當成一個放視頻軌和音頻軌的文件夾也可以。說得通俗點，視頻軌相當于飯，而音頻軌相當于菜，封裝格式就是一個碗，或者一個鍋，用來盛放飯菜的容器。常見的格式包括AVI、MPG、FLV、WMV、MKV、TS/TP、RM/RMVB、MOV、MP4、3GP等等。 視頻編碼方式其實就是視頻壓縮編碼標準的應(yīng)用，也就是上文提到的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263、H.264、WMV等視頻壓縮編碼標準。 封裝格式與編碼方式的對應(yīng)關(guān)系如下：

38、AVI: 可用MPEG-2, DIVX, XVID, WMV3, WMV4, WMV9, H.264 WMV: 可用WMV3, WMV4, WMV9 RM/RMVB: 可用RV40, RV50, RV60, RM8, RM9, RM10 MOV: 可用MPEG-2, MPEG4-ASP(XVID), H.264 MKV: 可用所有視頻編碼方案 3.2關(guān)于“高清”的常見問題 DVD給了我們VCD時代所無法比擬的視聽享受，但隨著技術(shù)的進步和人們需求的不斷跟進，人們對視頻的各項品質(zhì)提出了更高的要求：屏幕要更寬、畫質(zhì)要更高！于是，HD就孕育而生了。 （1）什么是HD： 簡單來說

39、，通常把物理分辨率達到720p以上的格式則稱作為高清，英文表述High Definition，簡稱HD。所謂全高清（Full HD），是指物理分辨率高達19201080逐行掃描，即1080p，是目前頂級的高清規(guī)格。 （2）什么是HDTV: HDTV是High Definition Television的簡稱，翻譯成中文是“高清晰度電視”的意思，HDTV技術(shù)源之于DTV（Digital Television）“數(shù)字電視”技術(shù)，HDTV技術(shù)和DTV技術(shù)都是采用數(shù)字信號，而HDTV技術(shù)則屬于DTV的最高標準，擁有最佳的視頻、音頻效果。 （3）什么是BD： 藍光光碟（Blu-ray Disc，簡

40、稱BD）是DVD之后的下一代光盤格式之一，用以存儲高品質(zhì)的影音以及高容量的數(shù)據(jù)存儲。藍光光碟的命名是由于其采用波長405納米（nm）的藍色激光光束來進行讀寫操作（DVD采用650納米波長的紅光讀寫器，CD則是采用780納米波長）。一個單層的藍光光碟的容量為25或是27GB，足夠錄制一個長達4小時的高解析影片。雙層可達到46或54GB，足夠燒錄一個長達8小時的高解析影片。而容量為100或200GB的，分別是4層及8層。 （4）HDRIP的概念： HDRip是HDTVRip的縮寫，是用DivX/XviD/x264等MPEG4壓縮技術(shù)對HDTV的視頻圖像進行高質(zhì)量壓縮,然后將視頻、音頻部分封裝成

41、一個.avi或.mkv文件，最后再加上外掛的字幕文件而形成的視頻格式。實際上是對HDTV的2次壓縮，將原來的MPEG2編碼重編碼為MPEG4編碼。 3.3推薦常用的幾款視頻解碼器（播放器） 視頻進行了壓縮編碼，我們要想觀看這些視頻，就需要相應(yīng)的解碼器（播放器）對不同編碼方法的視頻進行解碼，下面介紹一些常見的解碼器（播放器）。 （1）暴風影音 暴風影音是暴風網(wǎng)際公司推出的一款視頻播放器，該播放器兼容大多數(shù)的視頻和音頻格式。連續(xù)獲得《電腦報》、《電腦迷》、《電腦愛好者》等權(quán)威IT專業(yè)媒體評選的消費者最喜愛的互聯(lián)網(wǎng)軟件榮譽以及編輯推薦的優(yōu)秀互聯(lián)網(wǎng)軟件榮譽。海量在線高清影片，享受視覺盛

42、宴。獨有的視頻資源盒子，每日更新大量影視資源，鼠標一點即播，并對影片的播放熱度和時長進行標識，區(qū)分專輯和單視頻，可幫您迅速定位想找的視頻。同時獨有的SHD視頻專利技術(shù)滿足了1M帶寬用戶流暢觀看720P、1080P高清在線影片的需求。 ——本人推薦使用！ （2）QQ影音 QQ影音是由騰訊公司最新推出的一款支持任何格式影片和音樂文件的本地播放器。QQ影音首創(chuàng)輕量級多播放內(nèi)核技術(shù)，深入挖掘和發(fā)揮新一代顯卡的硬件加速能力，軟件追求更小、更快、更流暢的視聽享受。 （3）快播 快播(又叫qvod或Q播) 是一款國內(nèi)自主研發(fā)的基于準視頻點播 (QVOD) 內(nèi)核的、多功能、個性化的播放器軟件

43、?？觳ゼ闪巳虏シ乓妫坏С肿灾餮邪l(fā)的準視頻點播技術(shù)；而且還是免費的 BT 點播軟件，用戶只需通過幾分鐘的緩沖即可直接觀看豐富的BT 影視節(jié)目?？觳ゾ哂械馁Y源占用低、操作簡捷、運行效率高，擴展能力強等特點，使其成為目前國內(nèi)頗受歡迎的萬能播放器。 （4）PPS PPS是目前全球最大的P2P視頻服務(wù)運營商，一直在為上海文廣、新浪網(wǎng)、TOM、CCTV、新傳體育、鳳凰網(wǎng)、21CN等媒體和門戶提供P2P視頻服務(wù)技術(shù)解決方案。pps（全稱PPStream）是全球第一家集P2P直播點播于一身的網(wǎng)絡(luò)電視軟件，能夠在線收看電影電視劇、體育直播、游戲競技、動漫、綜藝、新聞、財經(jīng)資訊等。pps網(wǎng)絡(luò)電視完全

44、免費，無需注冊，下載即可使用；靈活播放，隨點隨看，時間自由掌握；內(nèi)容豐富，熱門經(jīng)典，應(yīng)有盡有；播放流暢，P2P傳輸，越多人看越流暢。 （5）KMPlayer KMPlayer簡稱KMP,早期名叫WaSaVi播放器。作者姜龍喜(韓國)，歷時七年自主開發(fā)的朝鮮語多媒體圖形視窗工程免費項目。KMPlayer是一套將網(wǎng)絡(luò)上所有能見得到的解碼程式(Codec)全部收集于一身的影音播放軟件；此外，KMPlayer還能夠播放DVD與VCD、匯入多種格式的外掛字幕 檔、使用普及率最高的WinAMP音效外掛與支援超多種影片效果調(diào)整選項等。 結(jié) 論 電視數(shù)字化是電視發(fā)展史上又一次重大的技術(shù)革命，數(shù)字電視不

45、但是一個由標準、設(shè)備和節(jié)目源生產(chǎn)等多個部分相互支持和匹配的技術(shù)系統(tǒng)，而且將對相關(guān)行業(yè)產(chǎn)生影響并促進其發(fā)展。特別是數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)得益于各種標準的建立，進一步促進了電視電話、視頻會議、智能電視等一大批高新技術(shù)的發(fā)展。早期的視頻服務(wù)器產(chǎn)品基本都采用M-JPEG標準，開創(chuàng)視頻非線性編輯時代；MPEG-1成功地在中國推動了VCD產(chǎn)業(yè)，MPEG-2標準帶動了DVD及數(shù)字電視等多種消費電子產(chǎn)業(yè)，其它MPEG標準的應(yīng)用也在實施或開發(fā)中，Real-Networks的Real Video、微軟公司的WMT以及Apple公司的QuickTime帶動了網(wǎng)絡(luò)流媒體的發(fā)展，視頻壓縮編解碼標準緊扣應(yīng)用發(fā)展的脈搏，與工業(yè)和應(yīng)用同步。未來是信息化的社會，各種多媒體數(shù)據(jù)的傳輸和存儲是信息處理的基本問題，因此，可以肯定視頻壓縮編碼標準將發(fā)揮越來越大的作用。 參考文獻 [1]郝中武.淺談數(shù)字電視的技術(shù)原理與未來發(fā)展趨勢[J].《數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用》，2010年第7期 [2]盧官明，宗昉.數(shù)字電視原理（第2版）[M].機械工業(yè)出版社，2008.1 [3]姜秀華.數(shù)字電視原理與應(yīng)用[M].人民郵電出版社，2003.9 [4]吳樂南.數(shù)據(jù)壓縮（第二版）[M].電子工業(yè)出版社，2007.6 [5]百度百科,