近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展讓我們的生活越來(lái)越豐富多彩。有了網(wǎng)絡(luò)這個(gè)便利的載體，多媒體技術(shù)也得到了日新月異的進(jìn)步，作為多媒體技術(shù)的核心及關(guān)鍵，多媒體視頻編解碼近年來(lái)在技術(shù)及應(yīng)用方面都取得了重大進(jìn)展。首先，為什么要進(jìn)行視頻編碼，視頻編碼的主要作用是將視頻像素?cái)?shù)據(jù)(RGB，YUV等)壓縮成為視頻碼流，從而降低視頻的數(shù)據(jù)量。如果視頻不經(jīng)過(guò)壓縮編碼的話，信息數(shù)據(jù)量通常是非常大的，一張DVD只能存儲(chǔ)幾秒鐘沒(méi)有壓縮的數(shù)字視頻，1兆帶寬傳輸一幀畫(huà)面需要大約4分鐘，由此可見(jiàn)，存儲(chǔ)和傳輸都極為不便。為什么視頻可以進(jìn)行編碼壓縮呢?

　　一 是因?yàn)閳D像各像素點(diǎn)之間存在著很強(qiáng)的相關(guān)性，消除這些數(shù)據(jù)的冗余并不會(huì)導(dǎo)致信息損失;

　　二 是因?yàn)槿搜鄣囊恍┨匦员热缌炼缺鎰e閾值，視覺(jué)閾值，對(duì)亮度和色度的敏感度不同，使得在編碼的時(shí)候引入適量的誤差，也不會(huì)被察覺(jué)出來(lái)。利用人眼的視覺(jué)特性，以一定的客觀失真換取數(shù)據(jù)壓縮。

　　數(shù)字視頻信號(hào)的壓縮正是基于上述兩種條件，使得視頻數(shù)據(jù)量得以極大地壓縮，有利于傳輸和存儲(chǔ)。

　　01、 視頻編碼技術(shù)

　　預(yù)測(cè)編碼

　　預(yù)測(cè)編碼是基于圖像相關(guān)性進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的一種方式。在圖像傳輸過(guò)程中，幀與幀的圖像之間相關(guān)性強(qiáng)，差別不大。利用這個(gè)特性，可以首先將一幅完整的圖像傳給對(duì)方，后續(xù)發(fā)送的每幀畫(huà)面，可以只對(duì)有變化的內(nèi)容進(jìn)行編碼壓縮，這樣一來(lái)傳輸?shù)拇a率就得到了下降。

　　變換編碼

　　變換編碼是一種間接的編碼方法，它不是直接對(duì)空域圖像信號(hào)進(jìn)行編碼，而是首先將空域圖像信號(hào)映射變換到另外一個(gè)矢量空間，這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一系列的變換系數(shù)，然后對(duì)這些變換系數(shù)進(jìn)行編碼處理。由于圖像數(shù)據(jù)之間相關(guān)性強(qiáng)，經(jīng)過(guò)變換之后，可以將這些冗余去除，留下較少的獨(dú)立數(shù)據(jù)參數(shù)，這樣再經(jīng)過(guò)量化，編碼就能得到較大的壓縮比。典型的變換有DCT(離散余弦變換)、DFT(離散傅里葉變換)、WHT(Walsh Hadama 變換)、HrT(Haar 變換)等。其中，最常用的是離散余弦變換。

　　混合編碼

　　所謂的混合編碼，其實(shí)就是將預(yù)測(cè)編碼與變換編碼結(jié)合起來(lái)的編碼方法。這樣一來(lái)就同時(shí)得到了兩種編碼方式的優(yōu)點(diǎn)，從而得到對(duì)圖像的更高的壓縮效率。像H261、H.263、MPEG-1、MPEG-2等標(biāo)準(zhǔn)都是采用這樣的混合編碼模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　02、 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)

　　MPEG-1

　　該標(biāo)準(zhǔn)于1992年正式出版，它的成功制定，使得以VCD和MP3為代表的MPEG-1產(chǎn)品迅速在世界范圍內(nèi)普及。該標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是壓縮方式相對(duì)時(shí)域壓縮技術(shù)而言要復(fù)雜得多，同時(shí)編碼效率、聲音質(zhì)量也大幅提高，編碼延時(shí)相應(yīng)增加。缺點(diǎn)是頻寬要求較高。

　　MPEG-2

　　該標(biāo)準(zhǔn)于1994年公布，相較于MPEG-1，MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)具有更高的圖像質(zhì)量、更多的圖像格式和傳輸碼率的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-2所能提供的傳輸率在3-10Mbits/sec間，其在NTSC制式下的分辨率可達(dá)720X486。同時(shí)，由于MPEG-2的出色性能表現(xiàn)，已能適用于HDTV，使得原打算為HDTV設(shè)計(jì)的MPEG-3，還沒(méi)出世就被拋棄了。(MPEG-3要求傳輸速率在20Mbits/sec-40Mbits/sec間，但這將使畫(huà)面有輕度扭曲)。除了做為DVD的指定標(biāo)準(zhǔn)外，MPEG-2還可為廣播，有線電視網(wǎng)，電纜網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星直播提供廣播級(jí)的數(shù)字視頻。

　　MPEG-4

　　1999年，MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第一版出臺(tái)，由于它提供了低碼率、高質(zhì)量的音視頻壓縮、編碼方案，推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)視頻的進(jìn)一步發(fā)展，MPEG-4利用很窄的帶寬，通過(guò)幀重建技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮，以求用最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量。利用MPEG-4的高壓縮率和高的圖像還原質(zhì)量可以把DVD里面的MPEG-2視頻文件轉(zhuǎn)換為體積更小的視頻文件。經(jīng)過(guò)這樣處理，圖像的視頻質(zhì)量下降不大但體積卻可縮小幾倍。另外，MPEG-4在家庭攝影錄像、網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)影像播放中也大有用武之地。

　　H.264

　　H.264是ITU-T國(guó)際電聯(lián)與ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合制定的視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它同時(shí)也是MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第十部分。H.264最大的優(yōu)勢(shì)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。一個(gè)原始文件是102G大小的視頻，經(jīng)過(guò)H.264編碼后變成了1個(gè)G，壓縮比達(dá)到了102:1。在技術(shù)方面，高精度、多模式的位移估計(jì)，基于4*4塊的整數(shù)變換、分層的編碼語(yǔ)法等內(nèi)容都使得H.264算法具有很高的編碼效率，同時(shí)，H.264的碼流結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，能夠很好地適應(yīng)IP和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。

　　H.265

　　H.265標(biāo)準(zhǔn)圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264，保留其原來(lái)的某些技術(shù)，同時(shí)對(duì)一些相關(guān)的技術(shù)加以改進(jìn)。新技術(shù)使用先進(jìn)的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時(shí)和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達(dá)到最優(yōu)化設(shè)置。H264由于算法優(yōu)化，可以低于1Mbps的速度實(shí)現(xiàn)標(biāo)清數(shù)字圖像傳送;H265則可以實(shí)現(xiàn)利用1~2Mbps的傳輸速度傳送720P(分辨率1280*720)普通高清音視頻。

　　隨著人類生活需求日新月異地提高，視頻編碼技術(shù)也在向一個(gè)新的高度發(fā)展，相信在未來(lái)的不久，還會(huì)有更先進(jìn)的技術(shù)被發(fā)掘出來(lái)，從而造福人類。