知识讲堂：视频压缩基本原理
视频压制原理
视频压制原理
视频压制是指对视频文件进行压缩处理，以减小文件大小并提高传输效率。
视频压制原理主要包括以下几个方面。
1. 无损压缩：无损压制是指在压缩视频文件的同时保持原始画质不受损失。
常见的无损压缩方法有无损编码和无损预测。
无损编码利用编码算法将冗余的视频数据删除，从而减小文件大小，但不会对画质造成影响。
无损预测则根据前后帧之间的相关性来预测像素值，从而减少冗余信息。
2. 有损压缩：有损压制是指在压缩视频文件的过程中，对视频数据进行压缩和删除，从而减小文件大小，但会导致画质损失。
常见的有损压制方法有编码压缩和间接压制。
编码压缩利用编码算法将冗余的视频数据删除或进行高效编码，从而减小文件大小。
间接压制则是通过降低画面分辨率、调整帧率、降低色度等方法来减小文件大小。
3. 变换编码：变换编码是一种常用的压制方法，它通过将视频数据从时域转换为频域，然后利用变换编码算法对频域数据进行压制。
常见的变换编码方法有离散余弦变换（DCT）和小波变换。
通过变换编码，视频文件的冗余信息可以被进一步减少，从而实现更好的压制效果。
总的来说，视频压制原理是利用各种算法和方法对视频文件进行压缩处理，以减小文件大小并提高传输效率。
无损压制方法可以保持视频画质不受损失，而有损压制方法则会导致画质损
失。
变换编码则是一种常用的压制方法，通过将视频数据转换为频域来进行压制。
视频压缩的原理
视频压缩的原理
视频压缩的原理主要包括无损压缩和有损压缩两种方式。
无损压缩方法是通过利用视频编码中的冗余信息进行压缩。
视频数据是由一系列帧组成的，每一帧都可分为空间冗余和时间冗余两部分。
空间冗余是指帧内像素之间的相似性，通过使用压缩算法如哈夫曼编码、游程编码等对相似性部分进行编码，可以将数据压缩。
时间冗余是指连续帧之间的相似性，通过使用帧间预测技术对差异部分进行编码，减少数据量。
无损压缩技术主要用于保留视频质量的要求较高的场景，如医学图像、监控视频等。
有损压缩方法是通过牺牲视频质量来实现更高的压缩比。
有损压缩主要通过减少视频数据的信息量来实现，对于人眼观察来说，一些细微的变化可能并不会被察觉到。
常用的有损压缩方法有基于变换编码的压缩和基于运动补偿的压缩。
基于变换编码的压缩方法利用离散余弦变换(DCT)将视频从时域转换到频域，再通过量化、熵编码等技术将高频分量进行压缩。
基于运动补偿的压缩方法则是利用视频中相邻帧之间的运动信息来进行编码，通过预测出运动向量，并编码描述运动向量的差异来降低数据量。
综上所述，视频压缩的原理包括无损压缩和有损压缩两种方法。
无论是哪种方法，都是通过对视频数据中的冗余信息进行编码压缩，以减少数据量来实现高压缩比。
视频压缩基本原理PPT课件
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
72 92 95 98 112 100 103 99
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结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢聆听
运动序列流的组成
图像组
典型的图像类型的显示次序
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
图像顺序
9 8 10 6 5 7 3 2 4 1
编码顺序
FRAME 01 FRAME 02 FRAME 03 FRAME 04 FRAME 05 FRAME 06 FRAME 07
2020/11/21
FRAME 01 FRAME 02 FRAME 03 FRAME 04 FRAME 05 FRAME 06 FRAME 07
y=0 x=0 14 13 16 24 40 57 69 56
14 17 22 29 51 87 80 62
C(0)=1/21√8 2 22 37 C(5v6 )=6C8 (h1)0=9 1/2103[v,h77≠0]
24 35 55 64 81 104 113 92 49 64 78 87 103 121 120 101 72 92 95 98 112 100 103 99
视频压缩原理框图
P 帧
视频压缩原理框图
0.5X
+
B
帧
视频压缩原理框图
本章结束，谢谢收看！
2、视频压缩基本原理
图像（帧）
高清视频压缩技术的工作原理
高清视频压缩技术的工作原理随着高清视频媒体的快速发展，人们对于高质量视频的要求不断提高。
然而，高清视频的传输和存储容量也随之增加，对于传输速度和存储空间的要求也变得更高。
因此，为了在有限的带宽和存储空间内实现高质量视频的传输和存储，高清视频压缩技术应运而生。
高清视频压缩技术是指通过去除视频中的一些冗余信息，降低数据冗余度和编码结构的复杂度，来压缩视频文件大小的一种技术。
它主要基于视频编码理论和信息压缩算法，通过对于视频图像的编码、信号采样与量化、预测和差分编码等技术，可以大幅度减小视频文件的大小，同时在保持良好的图像质量的情况下实现视频的高效传输和存储。
高清视频压缩技术的核心技术是视频编码技术。
视频编码技术通过对视频信号进行采样，将采样信号进行压缩，然后以尽可能接近原始视频信号的质量进行重构解码。
视频编码技术可以被分为两种类型：无损编码和有损编码。
无损编码算法通过预测和差分编码等技术，消除冗余信息的同时不损失信号的质量，压缩效率高，但压缩比较低，适用于对图像精度要求比较高的场景。
有损编码算法可以通过对视频信号进行量化和子采样等方式来降低数据冗余度，但会在质量上稍有损失。
高清视频压缩技术包含了视频预处理、编码器、传输和解码器等几个部分。
其中，编码器和解码器是最核心的两部分，分别负责将视频信号进行编码和解码。
具体来说，编码器根据视频流中的图像数据和预测模型，对数据进行分析处理，在输出的数据流中包含了相应的压缩编码规则，让输出的数据流可以按照规则进行压缩编码。
解码器则对被编码压缩过的数据进行解码还原，利用编解码器之间的协议，对输出的编码数据流进行还原处理，使其能够被正常播放和使用。
压缩编码器对视频进行编码时，首先对视频进行采样、降采样和抽样等操作。
然后对采样后的图像进行编码，包括图像预测、差分编码、量化等步骤，最终输出压缩后的视频流。
在视频解压缩时，解码器则对被压缩过的视频流进行解码还原处理，包括还原压缩过的差异信息和还原预测信息等，最后将解码的数据转化为视频信号，进行播放或者存储使用。
第三章视频压缩编码的基本原理和方法上课用有删减
MPEG-4
MPEG-4是2003年发布的视频压缩标准，与传统 的基于像素的视频压缩标准（如MPEG-1， MPEG-2，H.261，H.263等）不同，MPEG-4采用 基于对象的视频编码方法，它不仅可以实现对 视频图象数据的高效压缩，还可以提供基于内 容的交互功能。除此之外，为了使压缩后的码 流具有对于信道传输的鲁棒性，MPEG-4还提供 了用于误码检测和误码恢复的一系列工具，这 样采用MPEG-4标准压缩后的视频数据可以应用 于带宽受限、易发生误码的网络环境中
知识冗余
由图像的记录方式与人对图像的知识差异所产生的冗 余称为知识冗余。人对许多图像的理解与某些基础知 识有很大的相关性。例如，人脸的图像有固定的结构， 比如说嘴的上方有鼻子，鼻子的上方有眼睛等等，这 类规律性的结构可由先验知识和背景知识得到。但计 算机存储图像时还得把一个个像素信息存入，这就是 知识冗余。根据已有知识，对某些图像中所包含的物 体，可以构造其基本模型，并创建对应各种特征的图 像库，进而图像的存储只需要保存一些特征参数，从 而可以大大减少数据量。知识冗余是模型编码主要利 用的特性。
时间冗余
这是序列图像表示中经常包含的冗余。序列图像（如电视 图像和运动图像）一般为位于时间轴区间内的一组连续画 面，其中的相邻帧往往包含相同的背景和运动物体，只不 过运动物体所在的空间位置略有不同，所以后一帧的数据 与前一帧的数据有许多共同的地方。变化的只是其中某些 地方，这就形成了时间冗余。
视觉冗余
事实表明，人类的视觉系统对于图像的敏感性是非均匀和 非线性的，它并不能感知图像的所有变化。然而，在记录 原始图像数据时，通常假定视觉系统是线性的和均匀的， 对视觉敏感和不敏感的部分同等对待，从而就产生了比理 想编码更多的数据。当某些变化不能被视觉所感知，则忽 略这些变化，我们仍认为图像是完好的。人类视觉系统的 一般分辨能力估计为26灰度等级，而一般图像的量化采用 28灰度等级，这样的冗余称为视觉冗余。通过对人类视觉 进行大量实验，发现了以下的视觉非均匀特性：
监控系统的视频压缩技术
监控系统的视频压缩技术随着科技的不断进步，监控系统的应用越来越广泛。
监控系统通过视频录像的方式为我们提供了宝贵的安全信息，但是随之而来的是海量的视频数据存储和传输问题。
为了解决这一问题，视频压缩技术应运而生。
本文将介绍监控系统的视频压缩技术的原理和应用。
一、视频压缩技术发展概述随着信息技术的快速发展，视频压缩技术也在不断进步。
早期的视频压缩技术主要采用基于帧间预测的压缩算法，如MPEG-1、MPEG-2等。
然而，由于监控视频的特殊性，这些算法无法满足实时性和低带宽要求。
随着H.264、H.265等先进视频编码标准的提出，监控系统的视频压缩技术得到了重大突破。
二、视频压缩技术原理视频压缩技术通过减少冗余信息和提高编码效率来实现视频数据的压缩。
其中，H.264和H.265是目前应用最广泛的视频编码标准。
1. H.264视频压缩技术H.264是一种先进的视频压缩技术，其核心原理是空间域和时间域的压缩。
在空间域，H.264通过比特平面编码和运动估计技术来减少冗余信息。
在时间域，H.264采用多帧运动估计和自适应量化技术来提高编码效率。
通过这些方法，H.264可以将视频数据压缩到较小的数据量，同时保持较好的图像质量。
2. H.265视频压缩技术H.265是H.264的升级版本，也被称为HEVC（High Efficiency Video Coding）。
相比于H.264，H.265在压缩效率方面有了显著提升。
H.265通过改进编码算法和引入新的编码工具，如帧内预测、变换和量化等，实现了更高的压缩比和更好的图像质量。
同时，H.265对于网络传输和存储资源的利用也更加高效。
三、视频压缩技术在监控系统中的应用监控系统中的视频数据往往需要长时间存储和实时传输，因此对于视频压缩技术的要求较高。
1. 存储通过视频压缩技术，监控系统可以将原始视频数据压缩到较小的数据量，从而节省存储空间。
对于大规模的监控系统来说，这意味着减少了硬盘和服务器的需求，降低了成本。
第五节 数字视频压缩基础知识
使用数字视频压缩技术，可以做到把216MB/s的速率压缩到8MB/s左右， 而解压缩后的质量可以达到广播级。这样，在现行传输l路模拟电视信号的1 个36MHz卫星转发器中，可以传输46路广播级压缩后的电视信号。 2．数字视频压缩的过程 压缩基本上是这样一个过程：1个图像序列中前后帧图像之间存在着一 定的相关性，这种相关性使得图像中存在大量的冗余信息。一般就利用图像 之间的相关性来减少图像或图像组的内容信息，只保留少量非相关信息进行 传输，接收机就利用这些非相关信息，按照一定的解码算法，可以在保证一 定图像质量的前提下尽可能重现原始图像。 一般地，数字视频压缩是从分量视频表达开始的，此时信号是以1个 亮度分量、2个色度分量来表达的。最广为接受的数字分量视频格式是 CCIR601，该建议使用了共结点模型的4:2:2采样结构。所谓共结点，是指每 个彩色像素点由3个采样来描述：1个亮度采样、2个色差形成的色度采样， 因为这3个采样在时间上是重合的，所以称为共结点。 在525行的系统中，每帧有483个有效行，每行有720个像素点；在625 行的系统中，每帧有576个有效行。通过色度、亮度采样的结合，在不损害 图像质量的同时，减少所需带宽得以实现。4：2：2中亮度信号的采样频率 实际上是13.5 MHz，色差信号Cb. Cr的采样频率刚好是亮度采样频率的一半， 6.75 MHz。因为625/50系统行频和525/60系统行频的最小公倍数是2.25MHz， 所以将亮度信号和色差信号的取样频率数值取为2.25MHz的整数倍。
二、压缩算法与编码 （一）压缩算法的概念 压缩算法就是通过一些运算将文件缩小的一系列运算方法，通常把数据经 过压缩和解压缩的过程称为编码和解码。 视频压缩的目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。视频压缩 比一般指压缩后的数据量与压缩前的数据量之比。由于视频是连续的静态图像， 因此其压缩编码算法与静态图像的压缩编码算法有某些共同之处，但是，运动 的视频还有其自身的特性，因此在压缩时还应考虑其运动特性才能达到高压缩 的目标。 1．有损数据压缩和无损数据压缩 无损数据压缩(Lossless Compression)方法是指数据经过压缩后，信息不 受损失，还能完全恢复到压缩前的原样。它和有损数据压缩相对。这种压缩的 压缩比通常小于有损数据压缩的压缩比。 有损数据压缩(Loss Coml)ression)方法是经过压缩、解压的数据与原始数 据不同但非常接近的压缩方法。有损数据压缩又称破坏型压缩，即将次要的信 息数据舍弃，牺牲一些质量来减少数据量，使压缩比提高。它是与无损数据压 缩对应的压缩方法。根据各种格式设计的不同，有损数据压缩都会有生成损失 ( Generation Loss)，压缩与解压文件都会带来渐进的质量下降。这种方法经 常用于因特网，尤其是流媒体及电话领域。
广播电视工程中的视频压缩与解压缩技术
广播电视工程中的视频压缩与解压缩技术现代传媒行业的发展已经离不开视频压缩与解压缩技术。
无论是广播电视节目的传输，还是互联网视频的实时播放，视频压缩与解压缩技术的应用都起到了重要的作用。
本文将介绍广播电视工程中的视频压缩与解压缩技术，探讨其原理与常用的压缩算法。
一、视频压缩技术的基本原理在广播电视工程中，视频信号的传输带宽通常是有限的，因此需要将视频信号进行压缩，以减小数据量，提高传输效率。
视频压缩技术主要通过降低视频信号的冗余性来实现压缩。
冗余性包括时间冗余、空间冗余和视觉冗余。
时间冗余指视频信号连续帧之间的重复信息，空间冗余指视频信号同一帧中相邻像素之间的相关性，视觉冗余则是人眼对细节的感知有限。
通过利用这些冗余性，视频压缩算法可以达到较高的压缩比。
二、视频压缩算法的分类视频压缩算法按照压缩方式的不同，可以分为有损压缩和无损压缩。
有损压缩是指在压缩视频信号时，由于一些信号细节的丢失，无法完全恢复原始信号；而无损压缩则是通过数学变换等方式，在降低数据冗余的同时保证信号的完整性。
常见的有损压缩算法包括MPEG系列、H.264等，而无损压缩算法则有无损JPEG、无损H.264等。
三、MPEG系列压缩算法MPEG（Moving Picture Experts Group）系列是广播电视工程中最常用的视频压缩算法。
MPEG-2是广播电视领域最早应用的压缩算法，广泛用于数字电视和DVD等领域。
MPEG-4是一种多媒体压缩标准，具有较高的压缩比和较低的码率，适用于互联网视频的传输。
MPEG-4还支持流媒体传输和交互式多媒体应用，为广播电视工程中的互动节目提供了技术支持。
四、H.264压缩算法H.264是一种高级视频编码标准，也是广播电视工程中常用的视频压缩算法之一。
H.264通过引入运动补偿、帧内预测和变换编码等技术，有效地压缩了视频信号的冗余信息。
相比于之前的压缩算法，H.264提供了更高的压缩比和更低的码率，并保持了较好的视频质量。
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知识讲堂：视频压缩基本原理
视频编解码器
在压缩过程中，需要应用压缩算法对源视频进行压缩以创建压缩文件，
以便进行传输和存储。
要想播放压缩文件，则需要应用相反的解压缩算法对视频进行还原，还原后的视频内容与原始的源视频内容几乎完全相同。
文件压缩、传送、解压和显示所需的时间称为时延。
压缩算法越高级，时延就越长。
视频编解码器(编码器/解码器)是指两个协同运行的压缩-解压算法。
使用
不同标准的视频编解码器通常彼此之间互不兼容;也就是说，使用一种标准进行压缩的视频内容无法使用另外一种标准进行解压缩。
例如，MPEG-4 Part 2 解码
器就不能与H.264 编码器协同运行。
这是因为一种算法无法正确地对另外一个算法的输出信号进行解码，然
而我们可以在同一软件或硬件中使用多种不同的算法，实现多种格式共存。
图像压缩与视频压缩
由于不同的视频压缩标准会使用不同的方法来减少数据量，因此压缩结
果在比特率、质量和时延方面也各不相同。
图像压缩采用帧内编码技术。
这种技术通过删除肉眼看不到的无关信息，仅压缩一帧图像内的数据。
M-JPEG 是这种压缩标准的一个例子。
M-JPEG 序列
中的图像按单个JPEG 图像进行编码或压缩。
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视频压缩算法，如MPEG-4 和H.264 等，采用帧内预测模式压缩一系列
帧之间的数据。
这种算法涉及多种技术，如差分编码，一帧与参考帧进行比较，。