网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

数字音视频压缩编码标准及H.265的编码优势

0
分享至

在制定数字音视频压缩编码标准的过程中,联合图像专家组(Joint PhotographicExperts Group, JPEG)、动态图像专家组(Moving Pictures ExpertsGroup, MPEG)和视频编码专家组(Video Coding ExpertGroup, VCEG)发挥了至关重要的推动作用。下面介绍下数字音视频压缩编码都有哪些标准。

1、MJPEG和MJPEG2000系列

JPEG是在国际标准化组织(InternationalOrganization for Standardization, ISO)和国际电话电报咨询委员会(ConsultationCommittee of the International Telephone and Telegraph,CCITT)内运作的一个工作组。在视频压缩方面,JPEG先后编制了MJPEG和MJPEG2000。MJPEG是在JPEG基础发展起来的动态图像压缩技术,它只单独地对某一帧进行压缩。而基本不考虑视频流中不同帧之间的变化。使用该技术可获取清晰度很高的视频图像,而且可灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。其压缩后的画面还可被任意剪接。同样格式的MJPEG视频压缩不同于帧间压缩,因为压缩比特率比较低,所以编码与解码相对比较容易,并不需要过多的运算能力,也使得软件或者芯片可以十分容易地对MJPEG进行编辑。正因为此,一些移动设备,如数码相机使用MJPEG来进行短片的编码。但其缺陷也非常明显:其一,丢帧现象严重、实时性差,在保证每路都必须是高清晰的前提下,很难完成实时压缩;其二,压缩效率低,占用存储空间较大。

MJPEG 2000是JPEG 2000标准中的第三部分,它是在标准中第一部分的基础上对运动图像进行编解码的压缩标准。MJPEG 2000是一种针对图像序列的标准,在一个单独编解码器中同时支持无损和有损压缩。它允许一个或多个JPEG 2000压缩图像序列与声音、元数据同步后,存储为MJ2的文件格式。

2.MPEG系列

MPEG-1是MPEG制定的第一个视频和音频有损压缩标准,也是最早推出及应用在市场上的MPEG技术,其原来的主要目标是在CD光盘上记录影像,后来被广泛应用在VCD光盘中。1992年年底,MPEG-1正式被批准成为国际标准。MPEG-1可针对标准图像格式(Standard Image Format,SIF)的标准分辨率(对于NTSC制式为352x240;对于PAL制式为352x288)的图像进行压缩,传输速率为1.5Mb/s,每秒播放30帧,具有CD音质,质量级别基本与家用录像系统(Video Home System,VHS)相当。MPEG-1的编码速率最高可达4~5Mb/s,但随着速率的提高,其解码后的图像质量有所降低。

MPEG-2制定于1994年,其设计目标是提供高级工业标准的图像以及更高的传输率。它是为HDTV和DVD等制定的3~10Mb/s的运动图像及其伴音的编码标准。MPEG-2技术的主要特点包括:同时支持隔行扫描输入和逐行扫描输入;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。MPEG-2根据视频编码技术的复杂度,将各类应用划分为不同的档次(profile)和级别(level),档次和级别的概念解决了比特流的可交换性和国际性。MPEG-2增加了可分级编码特性,允许从一个编码数据流中得到不同质量等级或不同时空分辨率的视频信号。

MPEG-4于2000年年初正式成为国际标准。MPEG-4的设计目标就是提供低比特率下的多媒体通信。MPEG-4与之前的标准相比更适于交互AVS服务以及远程监控,更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4的压缩方法可以根据应用需求选取合适的算法进行系统裁剪。

MPEG-7设计的目的就是解决海量的图像和声音信息与快速检索之间的矛盾。MPEG-7被称为多媒体内容描述接口,其目标就是产生一种描述多媒体内容数据的标准,满足实时、非实时以及推拉应用的需求。MPEG-7扩展了现有标识内容的专用方案及相关功能,包含了更多的多媒体数据类型。

MPEG-21设计的目标是将不同的协议、标准和技术等有机地融合在一起,同时制定新的标准。MPEG-21致力于为多媒体传输和使用定义一个标准化的、可互操作的和高度自动化的开放框架。MPEG-21的基本框架要素包括数字项目的识别和描述、内容表示、数字项目说明、内容管理与使用、知识产权管理和保护、终端、网络和事件报告等部分。

3.H.26x系列

H.261是VCEG制定的一个视频编码标准,属于视频编解码器部分。H.261是第一个实用的数字视频编码标准。其设计的目的是在带宽为64Kb/s的综合业务数字网上传输质量可靠的视频信号。H.261使用了混合编码框架。H.261仅对与兼容性有关的码元语法、码元复用、解码过程等做了严格的限制性规定,而对复原图像质量指标有重要影响但不影响兼容性的部分未做限制性规定,给开发者、厂商和用户提供了很大的应用空间。

H.263是VCEG的一个标准草案,是为低码流通信而设计的。它提供了4种可选的编码算法:无限制的运动矢量模式、先进预测模式、PB帧模式和基于语义的算术预测模式。H.263+是H.263的第二个版本。H.263+提供了12个新的可协商模式和其他功能,如高级帧内编码、去块效应滤波、参考帧选择、SNR/时域/空域可分级性等,进一步提高了压缩编码性能。H.263+允许使用更多的源格式,对于图像时钟频率也有多种选择,拓宽了应用范围;另-重要的改进是可扩展性,它允许多设置速率及多分辨率,增强了视频信息在易误码、易包异构网络环境下的传输,并且还允许在码流内加入许多附加的信息,大大方便了用户的操作。H.263C++是H.263的第三版本,H.263C++在视频流的抗误码方面增加了不少功能,增加了可逆VLC编码和基于数据分类的抗误码组合,同时扩展了参考帧选择模式;增强了抗误码系统的健壮性。

H.26L设计目的是对多种图像信源实现低比特率、实时和低延迟的视频编码。H.26L是H.264的雏形。H.264同时也是MPEG-4中的第十部分。H.264作为新一代视频压缩算法,吸收了以往各种编码方案特别是MPEG-2和H.263C++的优点,并在语法结构、编码预测算法、数据变换输出方式等方面进行了很多改进,其性能得到了很大的提高。其编解码流程主要包括5个部分:帧间和帧内预测、变换和反交换、量化和反量化、环路滤波、熵编码。H.264具有低码流、高质量的图像、容错能力强、网络适应性强等特点。

作为新一代视频编码标准,HEVC(H.265)仍然属于 "预测加变换"的混合编码框架。然而,相对于H.264, H.265 在很多方面有了革命性的变化。

灵活的编码结构

在H.265中,将宏块的大小从H.264的16X16扩展到了64X64,以便于对高分辨率视频格式的压缩。同时,采用了更加灵活的编码结构来提高编码效率,包括编码单元、预测单元何变换单元。

灵活的块结构—RQT

RQT(Residual Quad-tree Transform)是一种自适应的变换技术,这种思想是对H.264/AVC中ABT(Adaptive Block-size Transform)技术的延伸和扩展。对于帧间编码来说,它允许变换块的大小根据运动补偿块的大小进行自适应的调整;对于帧内编码来说,它允许变换块的大小根据帧内预测残差的特性进行自适应地调整。

大块的变换相对于小块的变换,一方面能够提供更好的能量集中效果,并能在量化后保存更多的图像细节,但是另一方面在量化后却会带来更多的振铃效应。因此,根据当前块信号的特性,自适应地选择变换块大小。

采样点自适应偏移

SAO(Sample Adaptive Offset)在编解码环路内,位于Deblock 之后,通过对重建图像的分类,对每一类图像像素值加减一个偏移, 达到减少失真的目的,从而提高压缩率、减少码流。采用SAO后,平均可以减少2%~6%的码流,而编码器和解码器的性能消耗仅增加了约2%。

自适应环路滤波

ALF(Adaptive Loop Filter)在编解码环路内,位于Deblock和SAO之后,用于恢复重建图像以达到重建图像与原始图像之间的均方差(MSE)最小。ALF 的系数是在帧级计算和传输的,可以整帧应用ALF,也可以对于基于块或基于量化树(Quadtree)的部分区域进行ALF,如果是基于部分区域的ALF,还必须传递指示区域信息的附加信息。

并行化设计

当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展,因此为了适应并行化程度非常高的芯片实现,HEVC/H265引入了很多并行运算的优化思路,克服了H.264的缺陷。

——迈拓维矩

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
29岁相亲遇熟人,她瞥我一眼:巧了,你那包皮,当年就是我割的

29岁相亲遇熟人,她瞥我一眼:巧了,你那包皮,当年就是我割的

真实人物采访
2026-07-14 12:55:03
78岁邢质斌近况:头发白穿着素,如今定居北京,独子名字饱含深意

78岁邢质斌近况:头发白穿着素,如今定居北京,独子名字饱含深意

白面书誏
2026-07-15 14:46:04
包工头与食堂大姐相好5年,项目完工提分开,这才意识到晚了

包工头与食堂大姐相好5年,项目完工提分开,这才意识到晚了

磊子讲史
2025-06-28 16:28:57
我45岁娶32岁护士长,试婚当晚她提“三个要求”,我瞬间清醒

我45岁娶32岁护士长,试婚当晚她提“三个要求”,我瞬间清醒

千秋文化
2026-07-15 19:59:07
绝经了还能有性生活么?一周几次好?别害羞,听专家怎么说

绝经了还能有性生活么?一周几次好?别害羞,听专家怎么说

医学原创故事会
2026-07-15 21:54:03
哪些你以为正常的设计,其实是为了缩短产品寿命?!

哪些你以为正常的设计,其实是为了缩短产品寿命?!

一起神回复
2026-07-14 23:45:18
一夜两消息!庄宇珊落选MVP,朱婷对角官宣退出,利好亚洲第一

一夜两消息!庄宇珊落选MVP,朱婷对角官宣退出,利好亚洲第一

跑者排球视角
2026-07-15 07:19:45
娶黑帮千金,年赚10亿!北大学霸变身华裔毒王

娶黑帮千金,年赚10亿!北大学霸变身华裔毒王

大猫财经Pro
2026-07-15 15:13:27
韩国拒签14国声明!日本网友破防:太丢人,不配当盟友!

韩国拒签14国声明!日本网友破防:太丢人,不配当盟友!

故事终将光明磊落
2026-07-15 10:35:02
钱再多有什么用?施南生临终遗言曝光字字戳心,亿万家产也无人接

钱再多有什么用?施南生临终遗言曝光字字戳心,亿万家产也无人接

老缰科普
2026-07-15 12:04:15
发现中国有一个奇怪社会现象:父母不在人世间了, 什么舅舅姑姑表兄弟, 还有一些八竿子打不着的亲属, 基本上就形同陌路,不再相互往来

发现中国有一个奇怪社会现象:父母不在人世间了, 什么舅舅姑姑表兄弟, 还有一些八竿子打不着的亲属, 基本上就形同陌路,不再相互往来

背包旅行
2026-07-13 15:12:59
卢伟也没想到,兴奋剂违规仅4天,大白边突然发声,最难堪的一幕

卢伟也没想到,兴奋剂违规仅4天,大白边突然发声,最难堪的一幕

秋姐居
2026-07-15 19:24:15
周星驰《女足》:比票房涨到30亿更让人解气的是,前脚被新京报炮轰,后脚就得央视猛夸了

周星驰《女足》:比票房涨到30亿更让人解气的是,前脚被新京报炮轰,后脚就得央视猛夸了

娱乐故事
2026-07-14 14:17:36
把球迷们忽悠瘸了不要紧,结果奥利塞把德尚也给忽悠瘸了

把球迷们忽悠瘸了不要紧,结果奥利塞把德尚也给忽悠瘸了

写球的牧子
2026-07-15 07:09:36
周星驰导演电影《美人鱼2》或将在2028年上映,杀青已8年,由艾伦、林允主演,邓超、张雨绮未出演,已有11万人标记想看

周星驰导演电影《美人鱼2》或将在2028年上映,杀青已8年,由艾伦、林允主演,邓超、张雨绮未出演,已有11万人标记想看

极目新闻
2026-07-14 12:12:21
特朗普果然精明,美军驻台后,带来三大变数,两岸统一恐提前?

特朗普果然精明,美军驻台后,带来三大变数,两岸统一恐提前?

婲颜明蕴
2026-07-15 21:26:03
瞒不住了!天才少女蒋方舟撤销学位仅是铺垫,知情人曝更多隐情

瞒不住了!天才少女蒋方舟撤销学位仅是铺垫,知情人曝更多隐情

青梅侃史啊
2026-07-14 11:40:22
英格兰阿根廷半决赛裁判任命引爆争议

英格兰阿根廷半决赛裁判任命引爆争议

竞技风云录
2026-07-15 00:51:06
演员沙玉华去世

演员沙玉华去世

江南晚报
2026-07-15 15:56:18
图赫尔:阿根廷没明显短板;我确实想过对梅西采用人盯人防守

图赫尔:阿根廷没明显短板;我确实想过对梅西采用人盯人防守

懂球帝
2026-07-15 10:01:26
2026-07-15 22:40:49
迈拓维矩
迈拓维矩
一站式音视频产品专业制造商
566文章数 9关注度
往期回顾 全部

科技要闻

国行大突破!“Apple智能”已备案

头条要闻

美国要“彻底瓦解”国际刑事法院 日本慌了

头条要闻

美国要“彻底瓦解”国际刑事法院 日本慌了

体育要闻

世界杯两大巨星,加一起22岁

娱乐要闻

大S遗嘱曝光!S家拒不承认

财经要闻

梁文锋身家2400亿登顶全球AI首富

汽车要闻

爱玩会玩 小鹏MONA L03这次来势凶猛

态度原创

数码
家居
艺术
手机
公开课

数码要闻

苹果提高Mac、iPad等产品Apple Care+价格

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

艺术要闻

时尚圈集体破防:夏威夷画家用一支笔,干翻了价值百万的摄影棚大片

手机要闻

安卓首款阔折叠!三星Galaxy Z Fold8官图出炉:发布会惨遭剧透

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版