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一．视频基础知识

1.视频编码原理

视频图像数据有极强的相关性，也就是说有大量的冗余信息。其中冗余信息可分

为空域冗余信息和时域冗余信息。压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉（去除数据

之间的相关性），压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、帧间图像数据压缩技术和熵

编码压缩技术。

1.1去时域冗余信息

使用帧间编码技术可去除时域冗余信息，它包括以下三部分：

A．运动补偿:运动补偿是通过先前的局部图像来预测、补偿当前的局部图像，它

是减少帧序列冗余信息的有效方法。

B．运动表示:不同区域的图像需要使用不同的运动矢量来描述运动信息。运动矢

量通过熵编码进行压缩。

C．运动估计:运动估计是从视频序列中抽取运动信息的一整套技术。

注：通用的压缩标准都使用基于块的运动估计和运动补偿。

1.2去空域冗余信息

主要使用帧内编码技术和熵编码技术：

A．变换编码:帧内图像和预测差分信号都有很高的空域冗余信息。变换编码将空

域信号变换到另一正交矢量空间，使其相关性下降，数据冗余度减小。

B．量化编码:经过变换编码后，产生一批变换系数，对这些系数进行量化，使编

码器的输出达到一定的位率。这一过程导致精度的降低。

C．熵编码:熵编码是无损编码。它对变换、量化后得到的系数和运动信息，进行

进一步的压缩。

2.视频编码解码标准

2.1H.264

H.264是国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）共同提出的继MPEG4

之后的新一代数字视频压缩格式，它即保留了以往压缩技术的优点和精华又具有其

他压缩技术无法比拟的许多优点。

H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，

H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。举个例子，原

始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为

25∶1，而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB，从88GB到879MB，H.264的

压缩比达到惊人的102∶1。低码率（LowBitRate）对H.264的高的压缩比起到了

重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4ASP等压缩技术相比，H.264压缩技术将大大

节省用户的下载时间和数据流量收费。尤其值得一提的是，H.264在具有高压缩比

的同时还拥有高质量流畅的图像，正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网

络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。

2.2MPEG

MPEG-1增加了对半像素运动补偿和双向运动预测帧。和H.261一样，MPEG-1

只支持逐行扫描的视频输入。

MPEG-2最大的改进在于增加了对隔行扫描视频的支持。MPEG-2可以说是一

个相当老的视频编码标准，但是它已经具有很大的普及度和市场接受度。

MPEG-4第二部分标准可以使用在网络传输、广播和媒体存储上。和MPEG-2

一样，它同时支持逐行扫描和隔行扫描。

2.3H.263

H.263主要用在视频会议、视频电话和网络视频上。在对逐行扫描的视频源进

行压缩的方面，H.263比它之前的视频编码标准在性能上有了较大的提升。尤其是

在低码率端，它可以在保证一定质量的前提下大大的节约码率。

2.4H.261

H.261主要在老的视频会议和视频电话产品中使用。H.261是由ITU-T开发的，

第一个使用的数字视频压缩标准。实质上说，之后的所有的标准视频编解码器都是

基于它设计的。它使用了常见的YCbCr颜色空间，4:2:0的色度抽样格式，8位的抽

样精