视频编码协议介绍

一视频编码协议是什么

所谓视频编码方式就是指通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。通常指一种转换到另一种转换双方达成的协议。目前视频流传输中最为重要的编解码标准有国际电联的H.261、H.263，运动静止图像专家组的M-JPEG和国际标准化组织运动图像专家组的MPEG系列标准，此外在互联网上被广泛应用的还有Real-Networks的RealVideo、微软公司的WMT以及Apple公司的QuickTime等。

二常用视频编码协议

目前视频编码协议有：MPEG、MPEG-2、MPEG-4、JPEG、H264/AVC、H261、H263、MJPEG等。

2-1 MPEG系列

   MPEG标准系列是有运动图片专家组MPEG（Moving Picture Expert Group）针对数字存储媒体上的活动图像及伴音的编码而制定的压缩技术。

2-1-1 MPEG-1

MPEG-1于1992年推出，主要针对1.5MPs数据传输率的数字存储每天运动图像机器伴音编码的国际标准。MPEG-1较早的视频编码，质量比较差，主要用于CD-ROM存储视频，国内最为大家熟悉的就是VCD（Video CD），他的视频编码就是采用MPEG-1。

MPEG-1视频压缩技术的特点

² 随机存取

² 快速正向/逆向搜索

² 逆向重播

² 视听同步

² 容错性

² 编/解码延迟

MPEG-1视频压缩策略：为了提高压缩比，帧内/帧间图像数据压缩技术必须同时使用。帧内压缩算法与JPEG压缩算法大致相同，采用基于DCT的变换编码技术，用以减少空域冗余信息。帧间压缩算法，采用预测法和插补法。预测误差可在通过DCT变换编码处理，进一步压缩。帧间编码技术可减少时间轴方向的冗余信息。

MPEG-1的缺点

² 1个音频压缩系统限于两个通道（立体声）

² 没有为隔行扫描视频提供标准化支持，且压缩率差

² 只有一个标准化的“profile”（约束参数比特流），不适应更高分辨率的视频。MPEG - 1可以支持4k的视频，但难以提供更高分辨率的视频编码并且标识硬件的支持能力

² 支持只有一个颜色空间，4:2:0

MPEG-1的应用

比较熟知的是VCD。

MPEG-1后缀

这种视频格式的文件扩展名包括.mpg、.mkv、.mpe、.mpeg及VCD光盘中的.dat文件等。

2-1-2 MPEG-2

MPEG-2是由MPEG组织于1994年发布的一种视频编码规范，MPEG组织英文全称叫Moving Picture Experts Group，中文名称是动态图像专家小组。于1994年推出，主要针对2Mbps~30Mbps范围内的数字视频传输。MPEG-2被称为“21世纪的电视标准”，它在MPEG-1的基础上作了许多重要的扩展和改进，但基本算法和MPEG-1相同。

MPEG-2能提供的传输率在3-15Mbits/sec间,为可变传输速率，即对复杂图像分配较大的数据，对简单图像分配相对较大的压缩比，保证画面质量，又不致使数据量太大。可提供并能够提供广播级的视像和CD级的音质。

MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道，和多达7个伴音声道(DVD可有8种语言配音的原因)。MPEG-2是我们生活中应用最为广泛的编码规范，DVD便是大家最熟悉的MPEG-2应用之一。DVD电影光盘里面的视频数据就是基于MPEG-2规范压缩而来。除了做为DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于为广播，有线电视网，电缆网络以及卫星直播(DirectBroadcastSatellite)提供广播级的数字视频。MPEG-2的另一特点是，其可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应用

现已广泛应用于高清晰电视（HDTV），还可以用于卫星，电缆和其他广播信道的数字视频传输。

MPEG-2后缀

这种视频格式的文件扩展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v、mkv及DVD光盘上的.vob文件等。

2-1-3 MPEG-4

MPEG-4支持码率处于5kbps~15Mbps的视频压缩。

MPEG-4标准并非是MPEG-2的替代品，它着眼于不同的应用领域。MPEG-4较之MPEG-1，MPEG-2压缩准则而言，具有较强的交互性，较高的压缩率，并且支持实时性与非实时性于一体，同时与H.263兼容。MPEG-4是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性)的动态图像标准，它的另一个特点是其综合性。

MPEG-4的制定初衷主要针对视频会议、可视电话超低比特率压缩（小于64Kb/s）的需求。在制定过程中，MPEG组织深深感受到人们对媒体信息，特别是对视频信息的需求由播放型转向基于内容的访问、检索和操作。

   MPEG-4与前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同，它为多媒体数据压缩编码提供了更为广阔的平台，它定义的是一种格式、一种框架，而不是具体算法，它希望建立一种更自由的通信与开发环境。于是MPEG-4新的目标就是定义为：支持多种多媒体的应用，特别是多媒体信息基于内容的检索和访问，可根据不同的应用需求，现场配置解码器。编码系统也是开放的，可随时加入新的有效的算法模块。应用范围包括实时视听通信、多媒体通信、远地监测/监视、VOD、家庭购物/娱乐等。

MPEG-4的功能

² 改善MPEG-2的编码效率

² 提供混合媒体数据（视频，音频，语音）的编码能力

² 差错容忍使得内容稳定传输

² 提供受众视听场景的互动能力，MPEG-4终端用户提东不同的队形支持各种互动妖气

² MPEG-4对传输数据网是透明的，它可以兼容各种网络

MPEG-4视频编码核心思想

在MPEG-4制定之前，MPEG-1、MPEG-2、H.261、H.263都是采用第一代压缩编码技术，着眼于图像信号的统计特性来设计编码器，属于波形编码的范畴。第一代压缩编码方案把视频序列按时间先后分为一系列帧，每一帧图像又分成宏块以进行运动补偿和编码，这种编码方案存在以下缺陷：

² 将图像固定地分成相同大小的块，在高压缩比的情况下会出现严重的块效应，即马赛克效应；

² 不能对图像内容进行访问、编辑和回放等操作；

² 未充分利用人类视觉系统（HVS，Human Visual System）的特性。

MPEG-4则代表了基于模型/对象的第二代压缩编码技术，它充分利用了人眼视觉特性，抓住了图像信息传输的本质，从轮廓、纹理思路出发，支持基于视觉内容的交互功能，这适应了多媒体信息的应用由播放型转向基于内容的访问、检索及操作的发展趋势。