06-视频编码技术
视频编解码技术的注意事项(系列二)
视频编解码技术的注意事项随着科技的迅猛发展，视频编解码技术在我们生活中扮演着越来越重要的角色。
无论是在线直播、视频会议还是短视频应用，视频编解码技术都是其中不可或缺的一部分。
然而，在运用这项技术时，我们需要注意一些事项，以确保视频的质量和安全。
一、选择适当的编解码器在进行视频编解码过程中，首先要根据实际需求选择合适的编解码器。
目前市面上存在多种编解码器，如、、VP9等。
不同的编解码器有着各自的优势和劣势，我们需要根据具体情况进行选择。
例如，在网络带宽较低的情况下，编解码器的压缩效果更好，能够减少网络传输流量，提升用户体验。
二、注意视频分辨率和帧率视频分辨率和帧率直接影响到观看效果。
高分辨率和高帧率的视频可以提供更清晰、流畅的观看体验，但同时也需要更多的计算资源和网络带宽支持。
因此，我们需要根据实际情况平衡分辨率和帧率的选择。
对于移动设备上的视频播放，可以根据设备屏幕的分辨率进行适当调整，以减少资源消耗。
三、选择合适的码率控制算法码率控制算法指的是控制视频压缩后的码率大小。
不同的码率控制算法，如固定码率、可变码率和恒定质量码率等，会对视频的质量和大小产生不同的影响。
固定码率适用于网络带宽固定的场景，可变码率可以根据网络环境自动调整码率，恒定质量码率可以保证视频质量的稳定性。
我们需要根据实际需求选择合适的码率控制算法，以达到最佳的视频质量和网络传输效果。
四、保持编解码器的版本更新随着技术的不断进步，视频编解码器的版本也在不断更新。
新版本的编解码器通常会修复一些已知的Bug，并提供更好的性能和稳定性。
因此，我们需要随时关注编解码器的更新，并及时进行升级。
这样不仅可以提高视频播放的效果，还可以增强系统的稳定性和安全性。
五、保护视频的安全性在使用视频编解码技术时，我们需要注意保护视频的安全性。
视频可能包含敏感信息，如个人隐私、商业机密等。
因此，在进行视频编解码传输、存储和分享时，我们需要采取相应的安全措施，如使用加密技术对视频进行加密、控制访问权限，以避免信息泄露和非法使用。
视频编码与压缩技术研究
视频编码与压缩技术研究随着数字技术的快速发展，人们日常生活中使用视频的频率不断增加。
而视频的传输和存储需要占据大量带宽和存储空间，为了解决这个问题，视频编码与压缩技术应运而生。
本文将对视频编码与压缩技术进行研究，探讨其原理、方法和应用。
一、视频编码与压缩技术的原理视频编码与压缩技术旨在通过一系列算法和技术手段将视频数据进行编码和压缩，以减小其文件大小和传输带宽，同时尽量保持视频质量。
该技术的原理包括以下几个方面：1. 空间域压缩：通过减少颜色分辨率、丢弃冗余信息、删除不可见部分等方法实现对视频数据的压缩。
这种方法不需要依赖其他的信息，体现了视频本身的信息冗余性。
2. 时间域压缩：通过寻找视频连续帧之间的差异，在时间上实现对视频数据的压缩。
这种方法主要基于视频序列中帧之间相似性的原理，将关键帧和非关键帧进行区分，对非关键帧进行差值编码，从而实现对视频的压缩。
3. 变换域压缩：将视频数据从空间域转换到频域，然后使用变换编码技术对频域数据进行处理，实现对视频信息的压缩。
其中，最常用的变换编码技术是离散余弦变换（DCT）。
二、视频编码与压缩技术的方法视频编码与压缩技术有多种方法，其中最主要的方法包括以下几种：1. 基于帧间预测的编码方法：该方法是通过对当前帧进行预测，利用预测误差来编码图像。
最典型的方法是使用运动估计技术进行帧间预测，从而实现对视频的压缩。
2. 基于变换编码的方法：这种方法首先对视频帧进行变换，通常是离散余弦变换（DCT），然后对变换后的系数进行编码。
最经典的方法是基于H.264/AVC编码标准的方法。
3. 基于向量量化的方法：向量量化是一种直接以向量为单位进行编码的方法，将相似的向量进行聚类，然后利用聚类结果对向量进行量化编码。
这种方法通常应用于无损压缩领域。
三、视频编码与压缩技术的应用视频编码与压缩技术广泛应用于实时视频传输、数字电视、视频会议、远程监控等领域。
下面将详细介绍其应用：1. 实时视频传输：在实时视频传输中，为了保证视频的准确性和及时性，需要对视频进行实时压缩和解码。
面向超高清视频的感知编码技术
超高清视频的视觉质量要求更高，需要更精细的视频内容感知能力，以实现高质量的编码。这需要对视频内容进行更 深入的分析和理解，以提取有用的特征和信息。
高效的压缩编码算法
超高清视频的数据量巨大，需要更高效的压缩编码算法来实现数据的压缩和传输。这需要研究新的编码 算法和技术，以在保证视频质量的同时，降低编码复杂度和数据量。
面向超高清视频的感知编码 技术
汇报人： 2023-12-10
目录
• 超高清视频概述 • 感知编码技术基础 • 超高清视频的感知编码技术 • 超高清视频感知编码的应用 • 超高清视频感知编码技术的挑
战与展望 • 超高清视频感知编码实例分析
01
超高清视频概述
超高清视频的定义
01
02
03
分辨率
超高清视频的分辨率通常 高于1080p，甚至达到4K 或8K。
基于人眼注意力模型的编码
通过模拟人眼注意力分布，对视频进行有选择性的编码，以降低整 体数据量。
人眼感知质量的评估
通过主观和客观测试，评估视频在人眼感知层面上的质量。
基于压缩感知的感知编码实例
信号稀疏表示
利用信号稀疏性原理，将视频信号变换到稀疏表 示域，以便更好地压缩和传输。
随机投影技术
采用随机投影技术，将高维视频数据投影到低维 空间，实现数据的压缩感知。
道画面。
教育培训
超高清视频在远程教育 、在线培训等领域也有
广泛应用。
超高清视频的发展趋势
更高的分辨率
未来超高清视频的分辨率 将会更高，甚至达到10K 或更高。
更高的帧率
未来超高清视频的帧率也 将会更高，达到120fps或 更高。
更高的压缩效率
视频编码技术对帧率要求的探讨(二)
视频编码技术对帧率要求的探讨随着互联网和数字媒体技术的迅速发展，视频成为了人们生活中不可或缺的一部分。
而视频编码技术作为视频传输和存储的基础，对视频质量和观赏体验有着重要的影响。
其中，帧率作为视频编码技术中的关键指标，对于视频的流畅度和逼真度起着至关重要的作用。
本文将探讨视频编码技术对帧率要求的影响，并分析其在不同场景下的应用。
1. 帧率对视频质量的影响帧率是指在单位时间内连续播放的图像帧数量。
在视频中，帧率决定了播放图像的流畅度。
一般而言，帧率越高，视频播放越流畅，细节展现越丰富。
相对而言，帧率较低的视频则容易出现画面卡顿、拖影等问题，影响观看体验。
2. 不同场景下的帧率要求在不同的应用场景中，对帧率的要求是不同的。
对于普通电视业务和课堂教学等静态场景，较低的帧率要求已经能够满足需求，因为在这些场景中，观众的注意力主要集中在内容上，而对于画面的流畅度要求相对较低。
而在运动场景或者游戏场景中，帧率则成为了关键因素。
例如，在高速运动的比赛现场，如果帧率不足，图像可能会出现拖影，影响观众对比赛的判断和体验。
同样，在高要求的游戏场景下，高帧率能够更好地呈现游戏画面的细节和动态效果，提升玩家的沉浸感。
3. 视频编码技术对帧率要求的改进为了满足不同场景对于帧率的要求，视频编码技术在不断进步和改进中。
例如，高效视频编码标准/AVC和/HEVC推出后，有效地提高了视频的压缩性能和图像质量，从而降低了传输和存储带宽要求。
此外，还有一些专门针对高帧率视频编码的技术，如HFR（High Frame Rate）编码技术。
HFR编码技术可以在不增加传输带宽的情况下，提供比传统视频编码更高的帧率，进一步增强了视频的流畅度和细节展现。
这种技术在移动通信、云游戏和虚拟现实等领域有着广泛的应用前景。
4. 需要综合考虑的因素当对帧率进行探讨和提升时，还需要综合考虑其他因素的影响。
例如，较高的帧率会带来更大的数据量和传输压力，需要更高的带宽和存储资源才能达到流畅播放的效果。
现代视频编码关键技术及其发展
Ｍａ ．１ ， ０６ ｒ ０ ２０
・１ ・
现 代 视 频 编 码 关 键 技 术 及 其 发 展
梁 夫 或 李 ， 娟 门爱 东 ，
（． １ 中国东 方卫 星通信有 限公 司 ， 北京 １０ ８ ；． ００ ３ ２ 北京 邮电大学 电信工程学 院多媒体通 信中心 ， 北京 １０７ ） ０ ８ ６
摘要： 简要 介 绍 了现 代视 频 编码技 术 的发展 历 史 ， 对混合 编 码方案 中的 Ｄ Ｔ 变换 编码 、 动补 偿 Ｃ 运 的预测编码 和 熵编码 等 关键技 术 的发展 做 了阐述 。传统 的 ８× Ｃ 变为 ４×４或 ８×８整数 的 ８Ｄ Ｔ
Ｄ Ｔ 运 动补偿 的精 度 、 Ｃ； 形状和 大小、 考物 的数 量等不 断得 到提 高 ； 参 熵编码 由 固定 的码表 和 概 率 模 型改进 为 自适应 的基 于上 下文 的 变字长编 码 。通过 这 些 关键 技 术 的精 巧 改 进 ， 使得 编码 性 能
运动估计
运动矢量
图 ２ 视 频 编 码 器 的一 般 结 构 以 及 Ｈ．６ ２４的 主要 改进 点
Ｆｉ ． Ｇｅ ｅ ａ ｌｃ ｉ ｇ ａ ｏ ｉ ｅ ｏ ｅ ｇ２ ｎ ｒ ｌｂ ｏ ｋ ｄ ａ ｒ ｍ ｆｖ ｄ ｏ ｃ ｄ ｃ
ａ ｍ ｐｒ ｅ ｅ ． ６ ｎｄ ｉ ｏｖ ｍ ｎｔｏｆＨ ２ ４
虽 然 现代 视 频 编码 体 系 结 构没 有 革 命 性 的改
组 成的 ， 因此 ， 邻 近 的 画面 间可 能 会有 极 高 的相 相 关性 ， 称为 时 间相关 性 （ 域 冗余 ） 如 果 能 去掉 这 时 ，
以上两种 方式 的计 算复 杂度 都相 当高 ， 要求 两者 且 是互 相 矛盾 的。 因此 ， 常采用 适 当大小 的矩 形像 通 素块 作 为变换 编码 和运 动估 计 的基 本单位 ， 衡 了 平 编码 效 率和计 算 复杂度 两 方面 的矛 盾 。
视频编码技术的改进与优化
视频编码技术的改进与优化摘要：随着互联网的飞速发展，视频成为了人们生活中不可或缺的一部分。
为了更好地传输和播放视频内容，视频编码技术逐渐成为了研究的热点。
本文将探讨视频编码技术的改进与优化，介绍了几种常见的视频编码技术及其改进方式，并分析了优化技术对视频编码质量和传输效果的影响。
1. 引言随着数字化时代的到来，视频成为了人们获取信息和娱乐的主要方式之一。
视频的传输质量和播放效果直接关系到用户的体验，而视频编码技术是实现高质量视频传输和播放的核心。
为了满足人们对高清晰度、低延迟和高帧率等要求，视频编码技术不断进行改进和优化。
2. 常见视频编码技术2.1 H.264/AVCH.264/AVC是目前应用最广泛的视频编码标准之一。
它采用了高效的预测和变换技术，可以有效地压缩视频数据。
然而，H.264/AVC编码存在一些问题，如编码复杂度高、压缩比率有限等。
为了改进H.264/AVC编码，研究人员提出了一系列技术，如基于深度学习的帧间预测、熵编码优化等。
2.2 H.265/HEVCH.265/HEVC是H.264/AVC的继任者，已经取得了较大的成功。
H.265/HEVC在编码效率和视频质量方面都有显著的提升。
为了进一步优化H.265/HEVC编码，研究人员提出了一些改进的算法，如自适应量化参数控制、可变片大小等。
这些改进使得H.265/HEVC编码在压缩比率和画质保持方面更加灵活和高效。
2.3 AV1AV1是一种由Alliance for Open Media开发的开源视频编码标准。
它具有出色的压缩性能和广泛的应用前景。
AV1采用了深度学习技术和自适应编码技术，可以显著提高编码效率和视频质量。
研究人员也在AV1编码中提出了一系列优化算法，如帧内预测模式选择、变换优化等，进一步提升了AV1的性能。
3. 视频编码技术的优化方法3.1 深度学习技术的应用深度学习技术被广泛应用于视频编码的优化中。
通过训练神经网络模型，可以提高帧间预测的准确性和压缩效率。
《信息技术(基础模块)》06 数字媒体技术应用
二、音频采样率和码率
在处理音频时经常遇到的概念是音频采样率和音频码率。
— 19 —
音频采样率是指将模拟音频信号转换成能在计算机中存储的 数字音频信号时，每秒钟在计算机中采集多少个声音样本。
B
音频码率（比特率）是指每秒播放的音频数据量， 单位通常为kbps。同格式的音频文件，码率越 高，文件体积越大，相对来说音质也越好。
— 26 —
B
动画的基本概念
动画由人工绘制或计算机生成的多幅画面组成，当 画面快速、连续地播放时，由于人类眼睛存在“视 觉滞留效应”而产生动感。
常用的动画制作软件 常用的动画制作软件有以下几种： Ulead GIF Animator、Ulead COOL 3D、Adobe Flash、 Animator Pro、3ds Max、Maya。
（基础模块）
信息技术应用基础 ·网络应用 ·图文编辑
项目六
数字媒体技术应用
数字媒体在我们的生活中无处不见，无论是使用计算机观看的影片，听的音 乐，制作的文档，处理的图像、音频和视频，还是通过Internet与他人进行的视频 聊天，召开的视频会议……都属于数字媒体的范畴。
学习目标
• 了解数字媒体技术及其应用现状。 • 掌握常见数字媒体素材的获取途径。 • 了解数字媒体作品设计规范。 • 熟悉图像文件、音频文件和视频文件的常用格式。 • 掌握图像文件、音频文件和视频文件的格式转换方法。 • 掌握用图像处理软件编辑图像的基本操作。 • 掌握用音频处理软件录制和编辑音频的基本操作。 • 掌握用视频处理软件录制和编辑视频的基本操作。 • 了解虚拟现实与增强现实技术及相关设备的用途。
二、像素与图像分辨率
— 14 —
像素
像素（pixel）是组成图像的最基本单元。一个图像通
视频编码之释
视频编码之释——从H.261 到H.264(2006-02-06 11:39:38)数字视频技术广泛应用于通信、计算机、广播电视等领域，带来了会议电视、可视电话及数字电视、媒体存储等一系列应用，促使了许多视频编码标准的产生。
ITU-T 与ISO/IEC 是制定视频编码标准的两大组织，ITU-T 的标准包括H.261、H.262、H.263、H.264，主要应用于实时视频通信领域，如会议电视；MPEG 系列标准是由ISO/IEC制定的，主要应用于视频存储(DVD)、广播电视、因特网或无线网上的流媒体等。
两个组织也共同制定了一些标准，H.262 标准等同于MPEG-2 的视频编码标准，而目前最热门的H.264 标准则是MPEG-4 的第10 部分。
视频编码标准的发展H.261 视频编码标准H.261 是ITU-T 为在综合业务数字网(ISDN)上开展双向声像业务(可视电话、视频会议)而制定的，速率为64kb/s的整数倍。
H.261 只对CIF 和QCIF 两种图像格式进行处理，每帧图像分成图像层、宏块组(GOB)层、宏块(MB)层、块(Block)层来处理。
H.261 是最早的运动图像压缩标准，它详细制定了视频编码的各个部分，包括运动补偿的帧间预测、DCT 变换、量化、熵编码，以及与固定速率的信道相适配的速率控制等部分。
H.262 视频编码标准（又称MPEG-2）由MPEG-1 扩充而来，支持隔行扫描。
使用十分广泛，几乎用于所有的数字电视系统，适合标清和高清电视，适合各种媒体传输，包括卫星、有线、地面等，都能有效地传输。
H.263 视频编码标准H.263 是最早用于低码率视频编码的ITU-T 标准，是ITU-T 为低于64kb/s 的窄带通信信道制定的视频编码标准。
它是在H.261 基础上发展起来的，其标准输入图像格式可以是S-QCIF、QCIF、CIF、4CIF 或者16CIF 的彩色4∶2∶0 亚取样图像。
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H.263+ (1997/98) MPEG-4 v1 (98/99)
H.263++ (2000)
MPEG-1 (1993)
MPEG-4 v2 (1999/00) MPEG-4 v3 (2001)
H.264 ( MPEG-4 part 10 ) (2002)
1990
1992
1994
1996
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1.1 概述--视频通信场景
高管智真会议
统一通讯融合
OA办公系统对接
远程面试或小型会议
远程庭审 手术示诊
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第1章 视频图像处理技术
1.1 视频图像概述 1.2 处理技术
视频编码技术
HCNP-VC IHVCP视频会议协议原理
Version: V1.0(20130608) HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
视频通信涉及到许多技术， 其中以视频压缩技术最为重要。
目前应用广泛的几个视频压缩标准如ITU的H.261 、H.263 和H.264
RGB像素
YUV像素
4:2:2采样
输出码流
4CIF分辨率每秒30帧的视频，8位采样精度，4:2:2采样后 ，每秒数据量约为： 280*8/12=185Mbits,一般的传输线路仍然承受不了，还需要进行数据压缩。
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2.1 基本概念--信号采样分类
1.2 数据封装与传输(2)
利用RTP 的载荷(Payload)来封装各种应用数据，如H263、H264、MPEG4等视频压缩数据， G711、G729等音频压缩数据。 下面是H263视频压缩数据的RTP封装示例：
H.263-RFC2190
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第2章 常用视频编解码分析
2.1 视频编解码基本概念 2.2 常用视频压缩协议 2.3 H.263 2.4 H.264 2.5 MPEG-4
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2.1 基本概念--帧率
60帧
60场
30帧
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1998
2000
2002
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2.2 视频压缩协议概述—协议对比
CIF 30Hz
38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25
Quality Y-PSNR [dB]
H.264 MPEG-4 MPEG-2 H.263
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学习完此课程，您将会：
了解视频图像处理技术
掌握视频编解码中的基本概念和比较 掌握常用的视频编解码码流、RTP打包格式、SDP描述
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第1章 视频图像处理技术 第2章 常用视频编解码分析
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以及ISO/IEC 的MPEG-1、MPEG-2 和MPEG-4。 H.26x 系列标准主要用于实时视频通信，比如视频会议、可视
电话等。
MPEG 系列标准主要用于视频存储（DVD ）、视频广播和视频流 媒体，如基于Internet，无线视频等。
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2.1 基本概念--信号格式
摄像机把图像中的每个像素转换成RGB三个独立的信号，由于RGB不利用压缩，所 以先转换为YUV格式处理。 视频会议系统中处理的都是YUV信号而不是RGB信号。
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2.1 基本概念--信号采样
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1.2 压缩编码--必要性
声音、图像在不失真编码后的码流速率很高，如一路4CIF模拟电视信号数字化后的码流速
度约是280Mbit/s。 4CIF ＝ 704×576 个像素点
每秒30帧，所以每秒704×576×30个像素点
每个像素点24bit位，共704×576×30×24 bps＝ 280Mbps
模/数转换 (A/D) 信号 处理 编码 压缩 网络 传输
IP 输出
NVR 存储转发
信号处理
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1.2 预处理
4：2：2 A/D转换
根据摄像头的输出 接口,该模块可选
4：2：0 FPGA 帧存 DSP
A/D转换：将模拟信号转换成数字信号的转换。 FPGA把经过A/D转换格式的数字视频信号，存储在帧存中，进行预处理，比如降噪等。同时 把YUV4:2:2转换为YUV4:2:0格式的数据传输给DSP便于压缩处理。
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1.2 视频图像处理技术介绍
视频信号从输入终端设备开始，编码压缩后发送到网络上，中间经历了许多图像处理环节 ，主要包括以下环节：
摄像机 (图像传感器)
预处理 (A/D转换)
预处理 (YUV转换等)
压缩编码
播放
图像格式 变换
解码
数据封装 及传输
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1.2 IP 摄像机采集
原理：光线通过镜头进入传感器，然后转换成数字信号由内置的信号处理器进行
预处理，处理后的数字信号由编码压缩芯片进行编码压缩，最后通过网络接口发 送到网络上进行传输。
IP摄像机
图像 传感器 CCD/CMOS
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1.2 数据封装与传输(3)
以H.263为例 ：
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1.2 图像格式转换
图象格式即指图象的大小或者分辨率大小，常用的图象格式包括：
分辨率
format
SQCIF QCIF
CIF 4CIF 16CIF 高清 全高清
图像分割
图像层 （Picture） 块组层 （GOB） 宏块层（MB）
定义
帧，一帧即一副图象 一帧图像分成多个GOB， 包含若干个宏块 Macro Block，将GOB划分成多个 16*16 像素块
特性
如QCIF = 176*144， CIF = 352*288 例如：将QCIF划分成176像素*16行的宏块组(GOB)，
帧间压缩
视频压缩有帧内压缩（I帧）和帧间压缩（P帧）。 常见的H.26X，MPEG-2，MPEG-4都支持帧内/帧间压缩。 目前视频会议主流应用为 H.264协议。 经过4:2:0采样后4CIF 30fps的图像大约140M bit/s，视频会议一般512kbit/s的带宽就可
传输，而常见视频压缩比约达到370:1，压缩后的数据约为378 kbit/s。
P帧：采用帧间编码（前向运动估计），即同时利用空间和时间上的相关性
原始图象
预测图象
I帧
P帧
P帧
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2.1 基本概念--视频压缩
1 I 2 I 3 I 4 I
1
I
2
P
3
P
4
P
帧内压缩
帧间压缩
视频压缩有帧内压缩（I帧）和帧间压缩（P帧）。 常见的H.26X，MPEG-2，MPEG-4都支持帧内/帧间压缩。 目前视频会议主流应用为 H.264协议。 经过4:2:0采样后4CIF 30fps的图像大约140M bit/s，视频会议一般512kbit/s的带宽就可
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1.2 压缩编码--类型
I帧：采用帧内编码方式，即只利用本帧图像内的空间相关性
P帧：采用帧间编码（前向运动估计），即同时利用空间和时间上的相关性
原始图象
预测图象
I帧
P帧
P帧
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常用的颜色采样分类如下：
采样 分类
4：4：4
4：2：2
方法
没有经过采样的原始数据
U,V在水平方向2:1的采样
压缩率
(采样后数据/原始 数据)
特性
数据量大，信息完整
减少一定的数据量，但还太大 更进一步的压缩，但是较远采样点颜色相 关性较弱，失真较大 与4:1:1一样的压缩率，但是采样点颜色相 关性强，失真较小
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第1章 视频图像处理技术
1.1 视频图像概述 1.2 处理技术
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1.1 概述--视频定义
电话 只闻其声，不见其人，不能“面对面”交流 广播电视 闻其声，也见其人，但是单向传播，不能交流。 视频会议 闻其声，也见其人，可以实时的双向交流。
一帧QCIF包括 99 个MB ，一帧CIF 有396 个MB, GOB = 11 MB
若为8*8 像素，将1个宏块划分成4个块，即1 MB = 4 Block