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几种网络视频编码技术的分析 PAGE PAGE # 几种网络视频编码技术的分析、比较与发展 摘要：本文主要介绍了 MPE, G H. 264, AVS等3种主流网络视频编码标准。 并从编码的关键技术，创新改进等方面对这三种标准进行了分析比较。以期 在未来的实际应用中，能够更好的做出选择。 1引言 网络技术的快速发展，高速数据传输以及大数据容量的传输，而短时间 内无法突破硬件存储容量的限制，推动了网络视频编码技术的革新、发展。 通过各种网络视频编码标准的算法优化，给人们提供了一个良好的视听娱乐 体验，本文将从目前主流的几种标准，即MPEG-4, H. 264以及AVS对比分 析各自的关 键技术特点以及创新优势。 2几种主流标准介绍 1MPEG-4 标准 MPEG (Moving Pictures Experts Group)即动态图像专家组是目前影响 最 大、应用最广的多媒体技术标准。他包括MPEG-、1 MPEG-、2 MPEG-4、 MPEG-21等众多分支 吟 每一个分支都侧重于不同的应用，本文主要针对 MPEG-4标准进行阐述。 2H. 264 标准 H. 264是ITU-T和ISO/IEC联合制定的一种视频编码标准，他具有 高效的编 码标准和易于网络传输的特点，H. 264标准同时定义了四个档 次，即基本档次，主档次、扩展档次和高级档次，以满足视频电话、视频会 议、视频存储、视频广播等众多领域的应用。 3AVS标准 AVS( Audio Video coding Standard ,音视频编码标准)是《信息技术 先进音视频编码》系列标准的简称，是我国具备自主知识产权的第二代信源 编码 标准，也是数字音视频产业的共性基础标准。 3 一般性视频编码结构介绍 1视频编码结构介绍 视频编码理论和其他科学研究一样，离不开数学模型的支撑。视频编码器 采用模型来描述一个视频流。这种模型使得压缩数据尽可能占用最少的bit 数，同时又保证重建后的视频流能较好地近似原视频流，做到压缩效率和图 像质量的平衡。 图3-1视频编码模型 视频编码器如图3-1所示，分为三个主要功能单元：时域模型、空域 模型和 嫡编码器。时域模型的输入是未压缩的原始视频流，通常原始视频流 相邻帧之间具有很大的相似性，根据这个特点，时域模型建立预测帧来降低 时域冗余；频域模型的输入是残差图像，它利用相邻像素点的相似性，消除 残差图像的频域冗余；燧编码器对时域参数如运动矢量和变换系数进行压 缩，消除存在的统计冗余，并输出压缩后的比特流和数据用于视频的存储和 传输。压缩后的视频码流 包括编码的运动矢量参数、变换系数和头信息。 目前国际上的视频编解码标准多种多样，但这些标准大多遵循这一设计模 型，细化后包括前端的运动估计和补偿（又称为DPCM、）变换预编码和燧 编码等。这个模型又常常被称为DPCM/DC视T频编解码器混合模型。任何 兼容H. 26x系列和MPEG系列的视频编码器都必须实现一套类似的基本编码 和解码功能。 图3-2是一套典型的混合DPCM/DC编T码框图，目的是将当前帧压缩 成比特流。 图 3-2 DPCM/DCT 视频 n: 编码机图 2时域模型 时域模型的作用就是消除连续帧之间的时域冗余。在时域模型中，当前 帧 减去预测帧得到残差图像。预测帧越准确，所得的残差图像的能量越小。 残差图像经过编码后被传输到解码器。解码器通过与残差图像相加来恢复当 前图像以重建相应的预测帧。预测帧的重建可以参考一帧或多帧之前或之后 的图像(称 为参考帧)，其精度可以通过参考帧和当前帧之间的运动补偿 来提高。 对于运动图像为了使预测误差尽可能小，从而达到减少码率的目的，就 一定要采用适当的预测方法，这个方法就是运动补偿预测。运动补偿预测有 两个 过程。第一个过程是对运动物体的位移做出估计，即运动物体从上一帧 到当前 帧位移的方向和像素数要做出估计，也就是要求出运动矢量，这个过 程叫做运 动估计。第二个过程是按照运动矢量，将上一帧做位移，求出对当 前帧的估计，这个过程称为运动补偿。 图像分割是运动补偿预测的基础。理想上是将图像分割成不同运动的物 体，但实现比较困难，所以通常采用两种较简单的方法。一种方法是对每个 像素的位移进行递归估计；另一种是把图像分为矩形子块，适当选择块的 大小，估计出运动子块的位移，进行预测传输。得到运动物体的位移估值 后，即可将其送入预测器。 与图像分割的两种方法相对应，运动估计有两种方法：一个是以像素为 基础 的运动估计算法，也就是对每一个像素做估计，实现较为复杂；另一 个是以像素矩阵块为基础的块匹配法(BMA),是目前常用的运动估计算 法。即先将一帧图像分成MxN小块，假定在同一块中的像素具有相同的位 移，运动估计按每一块进行计算。 为了得到最