(完整word版)視頻編碼有關(guān)知識.doc

1、高效率視頻編碼編輯 （重定向自High Efficiency Video Coding）本條目 需要擴充。 （2013 年 4 月 7 日）請協(xié)助 改善這篇條目 ，更進一步的信息可能會在討論頁 或擴充請求 中找到。請在擴充條目后將此模板移除。高效率視頻編碼 （ High Efficiency Video Coding，簡稱 HEVC ）是一種 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn) ，被視為是 ITU-T H.264/MPEG-4 AVC標(biāo)準(zhǔn)的繼任者。2004 年開始由 ISO /IECMoving PictureExperts Group （ MPEG ）和 ITU-T Video Coding Experts Gr

2、oup（ VCEG ）作為 ISO/IEC23008-2 MPEG-H Part 2 或稱作 ITU-T H.265 開始制定 12345。第一版的 HEVC/H.265視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)在 2013 年 4 月 13日被接受為國際電信聯(lián)盟 （ ITU-T ）的正式標(biāo)準(zhǔn) 126 。HEVC被認(rèn)為不僅提升圖像質(zhì)量，同時也能達到H.264/MPEG-4 AVC兩倍之 壓縮率 （等同于同樣畫面質(zhì)量下 比特率 減少了 50% ），可支持4K 分辨率 甚至到 超高清電視 （ UHDTV ），最高分辨率 可達到 8192 4320 （ 8K分辨率 ）。數(shù)個基于 HEVC 延伸的編碼標(biāo)準(zhǔn)正在進行中，包含range

3、 extensions （支持高級的視頻格式）、可調(diào)式編碼和 3D 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。目錄隱藏 ? 1 歷史o 1.1 標(biāo)準(zhǔn)制定o 1.2 規(guī)格書時程? 2 技術(shù)細節(jié)o 2.1 編碼樹單元 Coding Tree Blocko2.2幀內(nèi)編碼Intra Codingo2.3幀間編碼Inter Codingo2.4轉(zhuǎn)換編碼Transform Codingo2.5環(huán)路濾波器Loop Filtering?2.5.1去區(qū)塊濾波器Deblocking Filter?2.5.2取樣自適應(yīng)偏移Sample Adaptive Offseto 2.6 熵編碼 Entropy Codingo 2.7 平行化編碼工具?

4、2.7.1 Slice? 2.7.2 Tile? 2.7.3 Wavefront Processing? 3 編碼規(guī)范o 3.1 Profileo 3.2 層級與等級? 4 產(chǎn)品與實現(xiàn)o 4.1 2012o4.2 2013o 4.3 2014? 5 參見? 6 參考資料? 7 外部鏈接歷史 編輯 標(biāo)準(zhǔn)制定 編輯 ?2004 年： Key Technical Areas（ KTA ）在 H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)制定完 (2003 年 )的后一年， VCEG 組織便開始研究更先進的視頻壓縮技術(shù)，期望能夠發(fā)展下一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，或期望能大量提升壓縮率成為H.264/AVC的延伸版本 17 。2005

5、年 1 月， VCEG 開始將這些議題統(tǒng)整稱為 Key Technical Areas （ KTA ），并且開發(fā)了一個同名的軟件 編解碼器 KTA Software 來評估被提案的新技術(shù) 89 。 KTA software 是基于 H.264/AVC 的標(biāo)準(zhǔn)參考軟件 Joint Model （ JM ）8上，加入新的編碼技術(shù)并與 JM 的編碼效率做比較。到了2007 年， KTA Software的編碼效率較JM 提升了不少 10 。? JCT-VC為此目的MPEG 與 VCEG 聯(lián)合成立了一個Joint Collaborative Team on Video Coding（JCT-VC ）作

6、為共同開發(fā) HEVC 的團隊。 12 。并每四個月進行一次標(biāo)準(zhǔn)討論與制定的會議。并發(fā)布了 HEVC 的標(biāo)準(zhǔn)參考軟件 HEVC Test Model （ HM ） 11 。規(guī)格書時程 編輯HEVC 標(biāo)準(zhǔn)（第一個版本）制定的時程如下：1?2012年 2月： Committee Draft （ complete draft of standard） 12?2012年 7月： Draft International Standard13?2013年 1月： Final Draft International Standard and ITU-T Consent14151617技術(shù)細節(jié) 編輯 典型的Hy

7、brid Video Coding視頻編碼器架構(gòu)HEVC 與 H.264/AVC和許多其他視頻壓縮編碼一樣，都是采用Hybrid Video Coding構(gòu)( 如右圖 )，但在各部分加入了一些新技術(shù)或者提升了原本編碼工具的效率18 。的架編碼樹單元Coding Tree Block編輯 主條目： 編碼樹單元編碼樹單元 (Coding Tree Block, CTU)是 HEVC 的基本編碼單位，有如H.264/AVC的Macroblock 。HEVC 支持 64x64 128x128 像素 的 CTU 大小。編碼樹單元可向下分區(qū)編碼單元 (Coding Unit, CU) 、預(yù)測單元 (Pre

8、diction Unit, PU) 及轉(zhuǎn)換單元 (Transform Unit, TU)。幀內(nèi)編碼 Intra Coding 編輯 主條目： 幀內(nèi)編碼HEVC 幀內(nèi)編碼將預(yù)測的方向性增加到33 種，并加入平面預(yù)測 (Planar Prediction)產(chǎn)生平滑的取樣面。幀間編碼 Inter Coding 編輯 主條目： 運動補償轉(zhuǎn)換編碼 Transform Coding編輯 主條目： 離散余弦變換 和阿達馬變換環(huán)路濾波器Loop Filtering編輯 HEVC 有兩個環(huán)路濾波器，解塊濾波器（DBF ）與樣本自適應(yīng)偏移量（SAO ）濾波器去區(qū)塊濾波器Deblocking Filter編輯 主條

9、目： 去區(qū)塊濾波器 #高效率視頻編碼 (HEVC) 的去區(qū)塊濾波器H.265/HEVC的 DBF 使用 H.264/MPEG-4 AVC 類似的設(shè)計，更好的支持并發(fā)處理是類似的。在 HEVC的 DBF 只適用于一個8 8 個采樣網(wǎng)格，而與 H.264 / MPEG-4 AVC的 DBF適用的一個 4 4 個采樣網(wǎng)格不同。HEVC 的 DBF 使用一個 8 8 個采樣網(wǎng)格，因為沒有導(dǎo)致明顯的降解， 并顯著提高了并發(fā)處理， 因為的 DBF 不再導(dǎo)致級聯(lián)與其他操作的相互作用。另一個變化是 HEVC 只允許為 0? 2 的三個 DBF 的深度。HEVC 的 DBF 也是的先做畫面的垂直邊緣的水平濾波之

10、后再做對于水平邊緣的垂直濾波，有利于平行處理（多線程）。取樣自適應(yīng)偏移 Sample Adaptive Offset編輯 主條目： 取樣自適應(yīng)偏移在 DBF 之后的使用 SAO 過濾器，并使用偏移以產(chǎn)生更好地重建原始信號。每個 CTB 的 SAO濾波器可有兩個模式： 邊緣偏移模式或帶偏移模式。 邊緣偏移量模式中通過比較的取樣的值，根據(jù)比較兩個鄰居，將樣品分為五類之一：最小，兩種邊緣，最大值，或兩者都不是，對于每個第一四類施加一個偏移量。能帶偏移的模式可分類成32 個頻帶，并選擇四個連續(xù)頻帶發(fā)送偏移量。 SAO 濾波器設(shè)計來以提高圖像質(zhì)量，并減少振蕩效應(yīng)熵編碼 Entropy Coding編輯

11、使用了跟 H.264/AVC High Profile中一樣的 CABAC (前文參考之適應(yīng)性二元算術(shù)編碼)算法來做 熵編碼 ，拋棄了CAVLC 。平行化編碼工具編輯 Slice 編輯 Tile 編輯 Wavefront Processing編輯 編碼規(guī)范 編輯 Profile 編輯 層級與等級 編輯主條目： 高效率視頻編碼的層級與等級HEVC 定義了包含Main 和 High 2 種“ 層級 ”(tiers) 注：目前沒有公定譯名 ，以及 13 種“ 等級 ”(levels)注：目前沒有公定譯名119 。層級是被設(shè)計來面對不同的應(yīng)用，對其 最大比特率 做限制。 其中Main tier是被設(shè)計

12、給大部分的應(yīng)用，而High tier 是被設(shè)計給高要求的應(yīng)用1 。等級則是針對比特流設(shè)置了一組限制，與Profile 相似 119 。當(dāng)一個解碼器符合給定了的層級與等級，代表此解碼器也被要求必須能解碼用該層級/等級及較低層級/等級所編碼出來的比特流119 。產(chǎn)品與實現(xiàn) 編輯 2012 編輯 ? 2012 年 2 月 29 日，在 2012 世界移動通信大會 上，高通 展示了一個 HEVC 解碼器運行在 Android 平板 上，使用了 QualcommSnapdragonS4 雙核心處理器運行在1.5GHz ，將同一個視頻以 H.264/AVC和 HEVC 同時并發(fā)撥放。在此展示中HEVC 展

13、現(xiàn)了較H.264/AVC 幾乎節(jié)省了 50%的比特率。 20? 2012 年 8 月 22 日， Ericsson發(fā)表了世界第一個HEVC 編碼器 Ericsson SVP 5500 ，并預(yù)計在 2012 IBC 貿(mào)易展展出。 Ericsson SVP 5500被設(shè)計來做到 實時 編碼視頻供 移動設(shè)備 使用。 2122?2012 年 8 月 22 日，研究者們發(fā)布消息說他們項目擴展當(dāng)前MPEG-DASH標(biāo)準(zhǔn)，使其在 2013 年 4 月前支持 HEVC 。 23? 2012年 9 月 2 日， Vanguard Video（前身為 Vanguard Software Solutions）24

14、，發(fā)表了一個實時 HEVC 軟件編碼器運行于1080p30 (1920x1080, 30fps)在一個單一IntelXeon 處理器平臺上。此編碼器也在IBC 2012 中展示 2526 。?2012 年 9 月 6 日， Rovi Corporation表示他們會發(fā)表一個HEVC 適用的MainConceptSDK ，時間將會在2013 年初在 HEVC 標(biāo)準(zhǔn)被官方批準(zhǔn)之后。HEVCMainConcept SDK包含了一個解碼器、編碼器及傳輸多任務(wù)器 ，可在 MicrosoftWindows 、 Mac OS 、 Linux 、 iOS 及 Android 上運行 27 。 HEVC Mai

15、nConcept SDK編碼器在IBC 2012上做了展示 2728 。的?2012平均年9月9 15 Mbit/s日， Ateme 在的條件下編碼IBC 2012上展示了一個HEVC 編碼器，能夠以60fps3840x2160p分辨率 的視頻。 ATEME 項目在 2013 年、10月正式發(fā)布此HEVC編碼器。2930312013 編輯 ?2013 年 1 月 7 日， ViXS Systems 說他們將會于 2013 國際消費電子展 上，展示第一個能符合 HEVC Main 10 profile 轉(zhuǎn)碼 視頻的硬件 SoC 。 3233? 2013年1月 7 日， Rovi Corporat

16、ion 宣稱在官方發(fā)表 HEVC 標(biāo)準(zhǔn)后，他們項目開始把對 HEVC的支持加入他們的 MainConcept SDK 以及他們的產(chǎn)品 DivX 。 3435?2013 年 1 月 8 日， 博通 發(fā)表了一個UHD 解碼芯片BCM7445 ，能夠運行解碼HEVC至最高 4096x2160p分辨率于60 fps 。 BCM7445采用 28 納米 ARM 架構(gòu) ，能達到21,000 Dhrystone的每秒百萬指令 ，預(yù)計在2014 年中批量生產(chǎn)。36373839?2013 年 1 月 8 日， Vanguard Video發(fā)表了 V.265 ，一個專業(yè)的純軟件HEVC 編碼器，能達到實時的編碼性

17、能。40?2013 年 1 月 25 日， NGCodec發(fā)表免費可獲取的合于HEVC 規(guī)格測試視頻。41? 2013 年 2 月 4 日， NTT DoCoMo 說從 3 月將會開始 授權(quán)他們的 HEVC 解碼軟件實現(xiàn)4243 。此解碼軟件能夠在 個人電腦 上撥放 4K UHDTV 的視頻于 60 fps 以及在 智能型手機上撥放 1080p 的視頻，并預(yù)計在 2013 世界移動通信大會 上展示 4243 。在一個 JCT-VC 文件內(nèi)， NTT DoCoMo 展示了他們的 HEVC 軟件解碼器能夠在 2.7 GHz 四核心 Ivy Bridge CPU 的平臺上，以 3 個線程 解碼 38

18、40x2160 于 60 fps 44 。?2013 年 2 月 11 日， MIT 的研究者們于2013 國際固態(tài)電路研討會(ISSCC) 上，展示了世界第一個HEVC ASIC 解碼器 45 。他們的芯片能夠?qū)崟r解碼3840x2160p 30fps的視頻流，并消耗低于0.1 瓦的電力 46 。?2013 年 3 月 14 日， Ittiam Systems發(fā)表了一個HEVC 視頻編碼器及解碼器及其軟件授權(quán)給專家、企業(yè)與消費者數(shù)字多媒體市場。其中編碼器是一個在Intel x86 平臺上的軟件實現(xiàn)，能編碼高解析 (HD) 放送質(zhì)量的視頻。而解碼器軟件能夠在ARM Cortex ?-A9以及 C

19、ortex ?-A15 為基礎(chǔ)的 SoC 上運行，允許大部分現(xiàn)存的消費性電子 設(shè)備譬如 智能型手機 、平板電腦 、智能型電視 、機上盒 來撥放高解析的HEVC 內(nèi)容。 Ittiam 的 HEVC解決方案發(fā)表在2013 國際消費電子展、 2013 世界移動通信大會和 2013 NAB 展覽。47 48? 2013 年 4 月 3 日， Ateme 發(fā)表了第一個 開放源代碼 實現(xiàn)的 HEVC 軟件撥放器，基于OpenHEVC 解碼器和 GPAC 視頻撥放器 (兩者都基于 LGPL 授權(quán) )4950 。OpenHEVC解碼器支持HEVC Main profile，能夠用宏內(nèi)核的CPU 來解碼 108

20、0p 30fps的視頻 4950 。而一個支持HEVC 的實況 轉(zhuǎn)碼 器搭配 GPAC 視頻撥放器于2013 年 4 月的link-en|NAB|NAB show在 ATEME的攤位上展示 4950 。? 2013 年 4 月 19 日， SES 發(fā)表第一個使用 HEVC 標(biāo)準(zhǔn)的 UHD 視頻傳輸。此傳輸擁有3840x2160 的分辨率于 20 Mbit/s 下。 SES 使用了 Harmonic Inc. 的 ProMedia XpressHEVC 編碼器以及 博通的 BCM7445 HEVC解碼器。 515253? 2013 年 5 月 9 日， 日本放送協(xié)會 和三菱電機 發(fā)表消息說他們正

21、共同開發(fā)第一個專門為8K UHD TV （也可稱為Super Hi-Vision, SHV ）的 HEVC 編碼器，將支持 Main 10 profile達到 Level 6.1 ，允許以60fps 的速度編碼10-bit 分辨率 7680x4320 的視頻。此 HEVC編碼器有17 個 3G-SDI輸入并使用了 17個主板 做平行處理， 每一塊主板都會被分配到7680x256畫面中的其中一行像素點同時做運算，來達到整個視頻的實時編碼54555657 。此 HEVC編碼器兼容于HEVC 第四版的草稿并且提供最大比特率340 Mbit/s 58 ，并被展示在 2013年5月30 至6月2日的 N

22、HK 放送技術(shù)研究所Open House 2013545659 。在此展覽中此HEVC 編碼器在 85 Mbit/s的比特率下提供了350:1的壓縮比 6061 。? 2013 年 5 月 15 日， DivX 發(fā)布了一個 DivX HEVC 視頻 profile 草案，基于 HEVC Mainprofile及 Main tier并加上特別為了DivX HEVC視頻 profile 所設(shè)的限制 6263 。 DivXHEVC 4K、1080p、720p視頻profile的草案目前只定義了視頻部分，DivX也項目在未來定義 profile 的其他部分 6263 。此 DivX HEVC 4K視頻

23、 profile 允許最大比特率達到HEVC Level 5.1 (40 Mbit/s) 但是最大每秒取樣數(shù)則被限制在 HEVC Level 5 (4096x2160 at 30 fps) 64 。?2013 年 5 月 31 日， 法國電信 發(fā)表第一個公開展示 HEVC實時端對端（ end-to-end ）的發(fā)送鏈（ delivery chain ）。此展示同時使用IPTV 和 DVB-T2 的 HD 質(zhì)量廣播了 6 月1 日至 6 月 9 日的 2013 French Open。 6566?2013 年 6 月 4 日，Rovi Corporation發(fā)布 MainConcept HEVC

24、 SDK 1.067 ，支持 SmartAdaptive Bitrate Encoding Technology (SABET)能允許在降低了的計算耗損下， 同時編碼至多 10 個視頻流輸出67 。SDK 1.0 將有 Windows 版本， 而 SDK 1.0.1 將在 2013 年7 月發(fā)布，并增加 Linux和 Mac OS X的支持 6768 。SDK 1.0支持了 Main profile 而 SDK2.0 將會支持 Main 10 profile 并將在2013 年 Q4 發(fā)布 6869。? 2013 年6月10日，Vanguard Video 發(fā)表消息說他們的V.265 專業(yè) H

25、EVC 編碼器加入了 Main 10 profile的支持，成為第一個支持 Main 10 profile的實時 HEVC 軟件編碼器。70?2013年 6月 20 日， Imagination Technologies發(fā)表他們的 PowerVRSeries5 D5500HEVC 解碼器，支持10-bits 取樣視頻的解碼。 71?2013年 7月 19 日，Allegro DVT 說他們改進了該公司的HEVC 解碼器 IP ，增加 Main 10profile 的支持。 7273?2013年 7月 23 日， MulticoreWare 發(fā)布 alpha版本的 x265源代碼 。 7475?

26、2013年 8月 8日， 日本電信電話 發(fā)布了他們的HEVC-1000 SDK 軟件編碼器，能支持Main 10 profile、分辨率最高 7680x4320 以及禎率最高到 120 fps 。 76?2013年 8月 21 日， Microsoft 發(fā)布了一個用于HEVC 的 DXVA （DirectX VideoAcceleration ）規(guī)范，支持 Main 、Main 10及 Main Still Picture profile 。DXVA 2.0 激活后可進行 HEVC 解碼的 硬件加速 DXVA 2.0，并且兼容的解碼器可以使用DXVA 2.0 進行以下操作： 比特流 解析、去區(qū)

27、塊、反 量化 縮放、反轉(zhuǎn)換以及動作補償 。 77?2013年 9月 4日， Ittiam Systems在 2013 IBC上展示了實時1080p HEVC 編碼和 4KHEVC 解碼。 Ittiam的軟件 HEVC編碼器在 Intel x86平臺支持了 UHD分辨率編碼以及實時進行廣播等級的HD 1080p 編碼；其軟件 HEVC解碼器則是能在 Intel x86 和 ARMCortex ?平臺上運行4K/UHD 的實時解碼。 7879?2013 年 9 月 5 日， DivX 在當(dāng)天發(fā)布的DivX 10.0中提供了DivX HEVC Plug-in，激活后即可播放或?qū)⑵渌袷揭曨l轉(zhuǎn)換為HE

28、VC 視頻。 DivX 成為第一家提供免費的視頻播放器和視頻轉(zhuǎn)換器的軟件廠商。80? 2013 年 9 月 6 日，Thomson Video Networks展示了一個試驗式的UHD 傳輸用的 HEVC編解碼器 ，并且被 人造衛(wèi)星傳輸 營運商 HISPASAT 所采用。 81?2013年 9月 11日，ViXS Systems 發(fā)表了 XCode 6400 SoC，在 HEVC Main 10 profile下支持 4K分辨率于 60 fps ，以及 Rec. 2020 色彩空間 。82?2013年 9月 11日， NGCodec Inc. 發(fā)表了免費可獲取的 4K HEVC測試視頻。 83

29、? 2013 年 9 月 12-17 日， IBC 貿(mào)易展在 阿姆斯特丹 舉辦， HEVC 是當(dāng)中的主角之一，許多家公司都展出了HEVC 技術(shù)的產(chǎn)品，包含 Allegro DVT8485 、 Ateme 84 、博通 86 、Elemental Technologies 84 、Envivio 84 、Ericsson 84 、Fraunhofer HHI 8487 、Fujitsu 88 、Haivision 84 、 Harmonic Inc. 8489 、 Ittiam 90 、Kontron 91 、 Media Excel92 、 NGCodecInc. 83 、 NTT-AT 93

30、 、恩智浦半導(dǎo)體89 、 Pace plc 94 、 QuickFire Networks92 、Rovi/Mainconcept8495 、SES S.A.96 、Squid Systems 89 、意法半導(dǎo)體 95 、Tata Elxsi 97 、Technicolor98 、Telestream 84 、Thomson Video Networks84 、Vanguard Video 8499 、VITEC 以及 VisualOn 100 。?2013 年 10月 16日， OpenHEVC解碼器被加入到 FFmpeg中。 101?2013 年 10月 23日， Ittiam Syste

31、ms 在 2013 ARM TechCon上，展示了為 ARM Mali? GPU 運算以及 ARM? Cortex?-A系列處理器優(yōu)化的低功耗HEVC 解碼器。 Ittiam 的HEVC 解碼器被設(shè)計來充分利用移動SoC 的運算能力， 它可以很好地控制GPU 的計算能力以及能源效率來減少電量消耗。102 103?2013 年 10月 29日， Elemental Technologies發(fā)表實時4K HEVC 視頻處理的支持，是為業(yè)界第一的 4K HEVC 視頻實時傳輸 104 。Elemental提供了 2013 年 10 月 27 日的大阪馬拉松 實況視頻流， 采用了日本電信營運商K-O

32、pticom設(shè)計的 工作流 ，觀眾可在 大阪國際展覽中心 （ Intex Osaka ）觀看此競賽的4K HEVC實況轉(zhuǎn)播。?2013 年 11 月 14 日，DivX developers 提供了使用 Intel i7 3.5 GHz 四核心八線程 CPU 的 HEVC 解碼表現(xiàn)。DivX 10.1 Beta 版的解碼器能分別以 210.9 fps 、101.5 fps 、29.6 fps的速度來解碼720p 、 1080p 、 4K 的視頻。 105? 2013 年 12 月 18 日，ViXS Systems的 XCode 6400 SoC，第一個支持 HEVC Main 10profi

33、le 的 SoC 正式出貨。 1062014 編輯 ?2014 年 1 月 15 日，oViCs 發(fā)表了 ViC-1 HEVC解碼器， 支持了 Main 10 profile并且能以 120fps 速度編碼 4K 視頻。 107?2014 年 4 月 7 日， Vantrix 以 BSD 授權(quán)發(fā)布了 f265 HEVC編碼器的源代碼。108視頻壓縮 編輯 （重定向自 視頻壓縮 ）視頻壓縮 （英文： Video compression）是指運用 數(shù)據(jù)壓縮 技術(shù)將 數(shù)字視頻 數(shù)據(jù)中的 冗余信息去除，降低表示原始視頻所需的數(shù)據(jù)量，以便視頻數(shù)據(jù)的傳輸與存儲。實際上，原始視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量往往過大，例如未

34、經(jīng)壓縮的電視質(zhì)量視頻數(shù)據(jù)的比特率高達216Mbps ，絕大多數(shù)的應(yīng)用無法處理如此龐大的數(shù)據(jù)量，因此視頻壓縮是必要的。目前最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)為 ITU-T 視頻編碼專家組（ VCEG ）和 ISO IEC 動態(tài)圖像專家組（ MPEG ）聯(lián)合組成的 聯(lián)合視頻組 （JVT ， Joint Video Team ）所提出的 H.264/AVC 1 。目錄隱藏 ? 1 簡介? 2 壓縮方法? 3 衡量? 4 標(biāo)準(zhǔn)? 5 參見? 6 外部鏈接? 7 參考資料簡介 編輯 視頻壓縮通常包含了一組編碼器（ encoder ）和解碼器（ decoder ）。編碼器將原始的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成壓縮后的形式， 以便進行傳輸

35、與存儲。 解碼器則是將壓縮后的形式轉(zhuǎn)換回視頻數(shù)據(jù)的表示。一組成對的編碼器與解碼器通常被合稱為 編解碼器 （ CODEC ， enCOder /DECoder ）。壓縮方法 編輯 典型的視頻編碼器數(shù)據(jù)壓縮是通過去除數(shù)據(jù)中的冗余信息而達成。 就視頻數(shù)據(jù)而言， 數(shù)據(jù)中的冗余信息可以分成四類：? 時間上的冗余信息（ temporal redundancy ）在視頻數(shù)據(jù)中，相鄰的幀（ frame ）與幀之間通常有很強的關(guān)連性，這樣的關(guān)連性即為時間上的冗余信息。? 空間上的冗余信息（ spatial redundancy ）在同一張幀之中，相鄰的 像素 之間通常有很強的關(guān)連性，這樣的關(guān)連性即為空間上的冗余

36、信息。? 統(tǒng)計上的冗余信息（ statistical redundancy ）統(tǒng)計上的冗余信息指的是欲編碼的符號（ symbol ）的機率分布是不均勻 （ non-uniform ）的。? 感知上的冗余信息（ perceptual redundancy ）感知上的冗余信息是指在人在觀看視頻時，人眼無法察覺的信息。右上圖為一個典型的視頻編碼器。在進行當(dāng)前信號編碼時，編碼器首先會產(chǎn)生對當(dāng)前信號做預(yù)測的信號，稱作預(yù)測信號（ predicted signal ），預(yù)測的方式可以是時間上的預(yù)測（ inter prediction ），亦即使用先前幀的信號做預(yù)測，或是空間上的預(yù)測（ intra predi

37、ction ），亦即使用同一張幀之中相鄰像素的信號做預(yù)測。得到預(yù)測信號后，編碼器會將當(dāng)前信號與預(yù)測信號相減得到殘余信號 （ residual signal ），并只對殘余信號進行編碼， 如此一來，可以去除一部份時間上或是空間上的冗余信息。接著，編碼器并不會直接對殘余信號進行編碼，而是先將殘余信號經(jīng)過變換（通常為 離散余弦變換 ）然后量化 以進一步去除空間上和感知上的冗余信息。量化后得到的量化系數(shù)會再通過 熵編碼 ，去除統(tǒng)計上的冗余信息。在解碼端，通過類似的相反操作，可以得到重建的視頻數(shù)據(jù)。衡量 編輯主條目： 視頻質(zhì)量衡量視頻壓縮技術(shù)的優(yōu)劣，可以從運算復(fù)雜度和壓縮質(zhì)量兩方面來看。就運算復(fù)雜度而言

38、， 理想的編碼器運算復(fù)雜度越低越好。 而就壓縮質(zhì)量而言，必須同時考慮壓縮后視頻的 比特率 和有損程度。壓縮后的 比特率 和有損程度皆為越低越好， 兩者之間存在一個折衷 （trade-off ）關(guān)系， 理想的編碼器旨在追求能夠提供 比特率 和有損程度間的最佳折衷關(guān)系。一般情況下，編碼器的運算復(fù)雜度和壓縮質(zhì)量之間也存在一個折衷關(guān)系，根據(jù)應(yīng)用的不同而有所抉擇。例如當(dāng)應(yīng)用為視頻數(shù)據(jù)的存儲時，可以選擇運算復(fù)雜度和壓縮質(zhì)量較高的設(shè)計。而當(dāng)應(yīng)用為 視頻會議 或是手機視頻通話，受限于實時（ real-time ）通信的要求或是有限的運算資源，可能會選擇運算復(fù)雜度和壓縮質(zhì)量較低的設(shè)計。由于編碼后的圖像質(zhì)量最終是

39、由人眼所判斷的，在衡量有損程度時，應(yīng)使用與人類視覺感知相符的圖像質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)。然而，傳統(tǒng)所使用的衡量標(biāo)準(zhǔn)像是 峰值信噪比 和人類視覺感知不全然相關(guān)2 。近幾年已有基于人類視覺感知的圖像質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)被提出，例如結(jié)構(gòu)相似性 指針 3 （structuralsimilarity index ，SSIM index ）與視覺信息忠誠4，（ visual information fidelityVIF ），并且在編碼器的設(shè)計中被使用5，進一步提升了壓縮后的圖像質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn) 編輯視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)主要是由 ITU-T 與 ISO IEC 兩大組織制定而成，其發(fā)展如下表所示。視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展年份標(biāo)準(zhǔn)制定組織解除版權(quán)

40、保護主要應(yīng)用（ DRM-free ）1984H.120ITU-T是1990H.261ITU-T視頻會議 、視頻通是話1993MPEG-1第二部份ISO IEC是影音光盤（ VCD）DVD影碟H.262/MPEG-2 第ISO IEC、（DVD-Video）、藍光（ Blu-Ray ）1995否二部份ITU-T影碟、數(shù)字視頻廣播（ DVB）、 SVCD視頻會議 、視頻通1996H.263 6ITU-T話、 3G 手機視頻（ 3GP）1999MPEG-4第二部份ISO IEC否藍光（ Blu-Ray ）H.264/MPEG-4ISO IEC、影碟、數(shù)字視頻廣2003播（ DVB）、 iPod1否A

41、VCITU-T視頻、 高清 DVD（ HD DVD）High EfficiencyISO/ IEC、尚未普及2013否Video CodingITU-T不同視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)之間的性能比較可以在文獻7 中找到。數(shù)字視頻 編輯 （重定向自 數(shù)位視訊 ）本條目需要 精通或熟悉本主題的編者參與及協(xié)助編輯。請邀請適合的人士 改善這篇條目 。更多的細節(jié)與詳情請參見條目討論頁 。您可以關(guān)注您所擅長領(lǐng)域的專家關(guān)注分類。數(shù)字視頻 是指以 數(shù)字 信息記錄的 視頻 資料。英文對應(yīng)的詞組是Digital video。但是英文Digital video也傾向于指采集數(shù)字視頻的設(shè)備或者系統(tǒng)。和數(shù)字視頻相對應(yīng)的是使用模擬信號

42、的模擬視頻，例如模擬電視 。數(shù)字視頻通常通過光盤 或 DVD 來發(fā)布。一些新型的攝像機可以直接將采集的視頻內(nèi)容記錄在 DVD 上或者 硬盤 上。采用 Digital8 的攝像機將數(shù)字視頻錄制在模擬錄像帶上。目錄隱藏 ? 1 介紹? 2 存儲格式o 2.1 編碼方式o 2.2 磁帶? 3 參見? 4 外部鏈接介紹 編輯 視頻攝像機通常有兩種不同的視頻采集格式：隔行掃描 方式和 逐行掃描 方式。隔行掃描的攝像機掃描一幅圖像的時候，每隔一行掃描一行： 奇數(shù)行的圖像被同時掃描，然后在某個時間間隔后掃描偶數(shù)行的圖像，然后是奇數(shù)行， 然后是偶數(shù)行 .只含有奇數(shù)行的圖像和只含有偶數(shù)行的圖像被稱為 場，相鄰的

43、一奇一偶兩場構(gòu)成一幀。類似的，對于逐行掃描的圖像，每幅圖像上所有的掃描線在一起也叫做一幀。如果隔行掃描圖像要和逐行掃描圖像保持同樣的幀率，采集的時候隔行掃描每秒采集的次數(shù)需要是逐行掃描的兩倍。如果觀察隔行掃描視頻的靜止圖像的話， 很有容易發(fā)現(xiàn)一些由于兩場不同時采集造成的錯行有損，這時候就要用到 去隔行（或者去交織 ,deinterlacing ）的辦法來解決這種有損。通常，如果是攝制相同幀率相同大小圖像的話，逐行掃描的攝像機要比隔行掃描的攝像機貴得多。標(biāo)準(zhǔn)的 電影膠片 通常是 幀率 為每秒 24 幀的 16 毫米膠片 和 35 毫米膠片 。在 美國 使用 NTSC制式 ，數(shù)字視頻攝像機的幀率是

44、每秒29.97 （更準(zhǔn)確的數(shù)字是30/1.001 ）幀；在 歐洲 使用PAL 制式 ，數(shù)字視頻攝像機的幀率是每秒25 幀。由于大部分?jǐn)z像機采用的是隔行掃描 的方式，所以這里所說的每秒多少幀并不是準(zhǔn)確的說法。比每秒29.97 幀更好的說法是每秒60（59.94 ）場，所以每兩場之間的時間間隔大概是1/60 秒。如果數(shù)字視頻一直保持在同樣的格式下（不經(jīng)過再壓縮- 有些時候為了視頻編緝、發(fā)布經(jīng)常會這么做， 也包括一些使用無損壓縮 的視頻編解碼器的狀況） ，數(shù)字視頻會是一種無損的格式。這是相對于模擬視頻而言的-對模擬視頻的復(fù)制，傳輸甚至播放都會導(dǎo)致質(zhì)量損失；而數(shù)字視頻，即使你復(fù)制 10000次，它的質(zhì)

45、量也和原本一模一樣。所以越來越多的模擬視頻被轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻來存儲。但是在進行這種轉(zhuǎn)換的時候，由于某些視頻采集卡的速度或者計算機的速度不夠快， 有可能造成采集時候的丟幀狀況。這時候通常視頻在主觀質(zhì)量上看不出什么區(qū)別， 但是伴隨的音頻有時候會出現(xiàn)咔咔聲，以致被用戶注意到， 尤其是對音樂進行處理的時候。所以在進行這種轉(zhuǎn)換的時候，一定要選用足夠快的設(shè)備。數(shù)字視頻的編輯通常是通過非線性編輯 （NLE for non-linear editing）系統(tǒng)進行的。這種系統(tǒng)是專為視頻和音頻的編輯而設(shè)計的，通常它可以倒入模擬或者數(shù)字視頻/音頻源，但是除了編輯之外通常它不能做任何事情。幾乎你看到的所有的電視節(jié)目、某

46、些電影、 廣告都是用非線性編輯 系統(tǒng)制作的。比起 35毫米膠片， 數(shù)字視頻的成本要低得多，尤其是在編輯的時候。比如你想從35mm 膠片中剪出一段場景的話， 需要攝影師和導(dǎo)演十分認(rèn)真地進行-因為一旦出錯這段場景也許就報廢了。 可重用性是數(shù)字視頻的一大優(yōu)點。數(shù)字視頻的低成本也使得個人視頻 的拍攝成為可能。例如，當(dāng)使用 35mm 膠片來拍一段視頻通常需要上萬美元，如果使用數(shù)字視頻的話，也許只要上百美元， 即使視頻中沒有任何可重用的部分。使用數(shù)字視頻工作也比使用膠片要快的多， 因為數(shù)字視頻在拍攝之后可以立刻觀看而不需要沖洗的過程。因為這些原因， 越來越多的視頻開始采用數(shù)字視頻進行拍攝和處理，如星球大戰(zhàn)

47、 。數(shù)字視頻不僅僅用于 電影 制作。 2000 年以來，在大多數(shù)發(fā)達國家，數(shù)字電視 ，包括 高清晰度電視 逐漸普及起來。在窄帶應(yīng)用方面，應(yīng)用于移動電話 的視頻通信，和商用的視頻電話 、視頻會議 都有了成熟的產(chǎn)品。在因特網(wǎng) 上的流式視頻 和點對點 視頻傳輸也都是新近的熱點。有很多不同的數(shù)字視頻編碼方法和文件容器格式，支持不同大小、 質(zhì)量、 分辨率 、色度精度和編碼功能的圖像編碼。請參見Category: 視頻編解碼器 。到 2005年為止，最高分辨率的數(shù)字視頻演示是33 兆像素 分辨率，即7680 x 4320 ，幀率為每秒60 幀 - 被稱為 UHDV ，盡管僅僅是在特殊的實驗室環(huán)境下進行的，參見 1 。在 1024x 1024分辨率下的最高的幀率