多媒体技术视频编码标准
mpeg-1 标准
mpeg-1 标准MPEG-1标准。
MPEG-1是一种音频和视频压缩标准，它是由Moving Picture Experts Group （MPEG）制定的。
MPEG-1标准于1993年发布，是数字音频和视频压缩的首个国际标准。
它的出现标志着数字多媒体时代的开始，为数字音频和视频的传输和存储提供了重要的技术支持。
MPEG-1标准主要包括三个部分，音频压缩、视频压缩和多媒体系统。
在音频压缩方面，MPEG-1采用了一种称为Layer I、Layer II和Layer III的压缩技术，其中Layer III又被称为MP3，它成为了数字音乐传输和存储的主流格式。
在视频压缩方面，MPEG-1采用了一种称为MPEG-1视频的压缩技术，它可以将视频压缩到原始大小的100-200分之一。
多媒体系统部分定义了音频和视频的同步传输和存储方法，为多媒体应用提供了统一的标准。
MPEG-1标准的出现对数字音频和视频的发展产生了深远的影响。
首先，MPEG-1标准的制定使得数字音频和视频的传输和存储成为了可能，为数字音乐、数字电视等领域的发展提供了技术支持。
其次，MPEG-1标准的应用推动了数字音频和视频产业的快速发展，为数字多媒体产业的形成奠定了基础。
最后，MPEG-1标准的成功制定为后续的MPEG-2、MPEG-4等标准的制定和发展奠定了基础，为数字多媒体技术的不断进步提供了动力。
然而，随着技术的不断发展，MPEG-1标准在某些方面已经显得有些过时。
首先，MPEG-1标准的压缩比较低，无法满足高清晰度视频的传输和存储需求。
其次，MPEG-1标准的编解码复杂度较高，导致了在一些低性能设备上无法实时解码。
最后，MPEG-1标准在音频和视频的同步传输方面存在一定的局限性，无法满足一些特殊应用的需求。
为了解决这些问题，MPEG组织陆续发布了MPEG-2、MPEG-4等更新的标准，以满足不断发展的数字多媒体技术需求。
同时，随着计算机和网络技术的飞速发展，新的音频和视频压缩标准如AAC、H.264等也相继出现，逐渐取代了MPEG-1标准在一些领域的应用。
多媒体数据常用压缩标准
MPEG（Motion Picture Experts Group ）标准是ISO/IEC委员会针对全活动视频 的压缩标准系列，包含MPEG-1、MPEG-2 、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21等。
MPEG-1:适用于传输速率为1.5Mbps的数字电视标
准,91年提出草案,93年8月公布
JPEG确定的图像压缩标准的目标是：
编码器应该可由用户设置参数，以便用 户在压缩比和图像质量之间权衡折衷
标准可适用任意类连续色调的数字静止 图像，不限制图像的景像内容
计算复杂度适中，只需一定能力的CPU 就可实现，而不要求很高档的计算机，复 杂的软件本身要易于操作
定义了两种基本压缩编码算法和4种编码 模式
MPEG-2:适用于传输速率为10Mbps 的数字电视标
准,93年提出草案,94年11月公布
MPEG-3:适用于传输速率为40Mbps 的数 字电视标
准,已被MPEG-2取代
MPEG-4:1999年12月公布的多媒体应用标准
MPEG-7:多媒体内容描述接口标准,98年提出,2001
年完成并公布
MPEG-21:正式名称是Multimedia Ｆramework(多媒体
终形成清晰的图像。
下面是顺序模式和渐进模式的示意图
顺序模式 渐进模式
无失真编码模式 采用一维或二维的空间域
DPCM和熵编码。由于输入图像已经是数字化 的，经过空间域的DPCM之后，预测误差值也 是一个离散量，因此可以不再量化而实现无失 真编码。
分层编码模式 这是对一幅原始图像的空间
分辨率，分成多个分辨率进行“锥形”的编码方 法，水平(垂直)方向分辨率的下降 以2的倍数因子改变,先对分辨率最 低的一层图像进行编码，然后将经 过内插的该层图像作为下一层图像 的预测值，再对预测误差进行编码，
mpeg国际标准
MPEG（Moving Picture Experts Group）是一个国际标准化组织，致力于制定数字音频和视频编码标准。
MPEG 国际标准涉及多种多媒体技术，其中最著名的是MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 和MPEG-7。
1. MPEG-1：于1993年发布，最初设计用于压缩视频和音频，以适应CD-ROM存储。
它是数字视频和音频的首个国际标准。
2. MPEG-2：于1995年发布，广泛用于数字电视、DVD、蓝光光盘等广播和储存媒体。
MPEG-2支持高质量视频压缩，并允许多个音频流。
3. MPEG-4：于1999年发布，旨在提供更高的压缩效率和更多的功能。
MPEG-4标准不仅支持视频和音频压缩，还包括对3D图形、虚拟现实、交互性和其他多媒体元素的支持。
4. MPEG-7：是一个于2002年发布的标准，旨在定义一组描述多媒体内容的元数据，以便更有效地检索和管理这些内容。
这些标准由国际电工委员会（IEC）和国际电信联盟（ITU）联合组成的JTC 1/SC 29 （图像、声音和多媒体编码标准化委员会）制定和维护。
这些标准的制定旨在促进全球多媒体应用和服务的
互操作性和互通性。
H.264编码技术简介.
H.264编码技术简介摘要：本文介绍了H.264编码基本概况，技术特点，并与其他标准进行了比较。
简单介绍了H.264视频编码标准的几个关键技术，并针对目前H.264在监控领域的应用做了讲解。
目录摘要： (1)一．引言 (2)二. H.264视频编码基本概况 (2)2.1 什么是H.264编码？ (2)2.2 720P H.264高清成市场主流 (2)2.3 H.264 视频编码标准状况 (2)2.4 H.264 视频编码技术先进性 (3)2.5 H.264的核心竞争力是什么？ (5)2.6 Main Profile (6)三、H.264与其他标准的比较 (6)3.1H.264与其他标准的比较 (6)3.2 H.264的技术特点 (8)3.2.1 分层设计 (8)3.2.2 高精度、多模式运动设计 (8)3.2.3 帧内预测功能 (8)3.2.4 4×4块的整数变换 (8)3.2.5 统一的VLC (8)3.3 H.264的主要特点 (9)四、关键技术 (10)五、H.264在监控的应用 (12)5.1 TOYA SDVR 7IV 系统简介 (12)5.2 TOYA SDVR 7IV 系统主要特点 (12)5.3 主要技术规格 (13)5.4 系统功能 (13)5.5 TOYA SDVR 7IV系统应用 (13)六、H.264的总体优缺点 (14)七、小结 (15)八、参考文献 (16)一．引言随着社会的不断进步和多媒体信息技术的发展，人们对信息的需求越来越丰富，方便、快捷、灵活地通过语音、数据、图像与视频等方式进行多媒体通信已成不可或缺的工具。
其中视觉信息给人们直观、生动的形象，因此图像与视频的传输更受到广泛的关注。
然而，视频数据具有庞大的数据量，以普通的25帧每秒，CIF格式（分辨率为352×288）的视频图像为例，一秒钟的原始视频数据速率高达3.8M字节。
不对视频信号进行压缩根本无法实时传输如此庞大的数据量，因此，视频压缩技术成为研究热点。
视频编码标准
视频编码标准H.264/AVCH.264/AVC 是ITU-T VCEG 和ISO/IEC MPEG 共同开发的视频处理标准，ITU-T作为标准建议H.264，ISO/IEC作为国际标准14496-10（MPEG-4 第10部分）高级视频编码（AVC）。
MPEG-2视频编码标准（又称为ITU-T H.262[2]）已有10年的历史了，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。
然而，类似xDSL、UMTS（通用移动系统）技术只能提供较小的传输速率，甚至DVB-T，也没有足够的频段可用，提供的节目很有限，随着高清电视的引入，迫切需要高压缩比技术的出现。
应用于电信的视频编码经历了ITUT H.261、H.262（MPEG-2）、H.263、H.263+、H.263++，提供的服务从ISDN和T1/E1到PSTN、移动无线网和LAN/INTERNET网。
最近MPEG-4 第二部分进入了实用领域，提供了视频形状编码，目标是与MPEG-2一样获得广泛的数字电视应用。
1998年，视频编码专家组（VCEG-ITU-T SG16 Q.6）启动了H.26L工程，旨在研制出新的压缩标准，与以前的任何标准相比，效率要提高一倍，同时具有简单、直观的视频编码技术，网络友好的视频描述，适合交互和非交互式应用（广播、存储、流煤体）。
2001年12月，VCEG和运动图像专家组（MPEG-ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11）组成了联合视频组（JVT，Joint Video Team），研究新的编码标准H.264/AVC，该标准于2003年3月正式获得批准。
视频的各种应用必须通过各种网络传送，这要求一个好的视频方案能处理各种应用和网络接口。
H.2 64/AVC为了解决这个问题，提供了很多灵活性和客户化特性。
常见视频格式、转换器及编码
常见视频格式MPEG / MPG / DATMPEG（运动图像专家组）是Motion Picture Experts Group 的缩写。
这类格式包括了MPEG-1,MPEG-2和MPEG-4在内的多种视频格式。
MPEG-1相信是大家接触得最多的了，因为其正在被广泛地应用在VCD 的制作和一些视频片段下载的网络应用上面，大部分的VCD 都是用MPEG1 格式压缩的( 刻录软件自动将MPEG1转换为DA T格式) ，使用MPEG-1 的压缩算法，可以把一部120 分钟长的电影压缩到1.2 GB 左右大小。
MPEG-2 则是应用在DVD 的制作，同时在一些HDTV（高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当多的应用。
使用MPEG-2 的压缩算法压缩一部120 分钟长的电影可以压缩到5-8 GB 的大小（MPEG2的图像质量是MPEG-1 无法比拟的）。
MPEG系列标准已成为国际上影响最大的多媒体技术标准，其中MPEG-1和MPEG-2是采用相同原理为基础的预测编码、变换编码、熵编码及运动补偿等第一代数据压缩编码技术；MPEG-4（ISO/IEC 14496）则是基于第二代压缩编码技术制定的国际标准，它以视听媒体对象为基本单元，采用基于内容的压缩编码，以实现数字视音频、图形合成应用及交互式多媒体的集成。
MPEG系列标准对VCD、DVD等视听消费电子及数字电视和高清晰度电视（DTV&&HDTV）、多媒体通信等信息产业的发展产生了巨大而深远的影响。
A VIA VI，音频视频交错(Audio Video Interleaved)的英文缩写。
A VI这个由微软公司发表的视频格式，在视频领域可以说是最悠久的格式之一。
A VI格式调用方便、图像质量好，压缩标准可任意选择，是应用最广泛、也是应用时间最长的格式之一。
MOV使用过Mac机的朋友应该多少接触过QuickTime。
QuickTime原本是Apple公司用于Mac计算机上的一种图像视频处理软件。
tmov3标准
tmov3标准TMOV3标准，即第三代时间运动视频编码标准，是在数字视频处理和传输领域中一项重要的技术规范。
随着多媒体技术的飞速发展和高清、超高清视频的广泛应用，高效且高质的视频编码标准变得越来越重要。
TMOV3标准的出现，满足了这一迫切需求，为数字视频产业带来了革命性的变革。
一、TMOV3标准概述TMOV3标准是一种先进的视频压缩编码标准，专注于提高编码效率、降低编码复杂度和优化视频传输性能。
与之前的编码标准相比，TMOV3在保持高质量视频的同时，显著降低了比特率和传输带宽的需求，使得高清、超高清视频的实时传输和存储变得更加高效和经济。
二、TMOV3标准的关键技术1.先进的预测技术：TMOV3采用了更精确的帧内和帧间预测技术，通过分析和利用视频信号中的冗余信息，实现了更高的压缩效率。
2.高效的变换和量化：TMOV3引入了先进的变换编码和量化技术，能够在保证视频质量的同时，进一步降低比特率。
3.灵活的编码结构：TMOV3支持多种编码结构，包括分层编码、多视角编码和可伸缩性编码等，满足了不同应用场景下的多样化需求。
4.优化的传输性能：TMOV3通过优化编码参数和网络传输策略，降低了传输延迟和丢包率，提高了视频传输的稳定性和可靠性。
三、TMOV3标准的应用领域1.广播电视：TMOV3的高压缩效率和高质量特性使其成为广播电视行业的理想选择，可实现高清、超高清节目的实时传输和播放。
2.视频会议：TMOV3的优化传输性能使其在视频会议中表现出色，即使在低带宽和网络不稳定的情况下也能保证视频的流畅传输。
3.在线教育：TMOV3的高效压缩和灵活编码结构使得在线教育中的视频内容能够快速加载和流畅播放，提升了学习者的学习体验。
4.安全监控：TMOV3的高压缩比和实时传输特性使其在安全监控领域具有广泛应用前景，能够实现高清监控视频的实时传输和存储。
5.移动设备：随着移动设备的普及和移动互联网的发展，TMOV3的高效压缩和低功耗特性使其在移动设备上的视频应用具有巨大潜力。
数字媒体技术应用专业技术的视频编码技巧
数字媒体技术应用专业技术的视频编码技巧随着数字媒体技术的快速发展，视频编码技术成为数字媒体领域中的重要一环。
视频编码技巧的应用不仅能够提高视频传输的效率和质量，还能够满足不同场景下的需求。
本文将介绍一些数字媒体技术应用专业技术的视频编码技巧。
一、压缩编码技术在数字媒体领域中，视频编码的一个重要目标就是实现高效的压缩。
压缩编码技术能够将视频信号的冗余信息去除，从而减少视频数据的存储和传输所需的带宽。
在视频编码中，常用的压缩编码技术包括运动估计、变换编码和熵编码等。
1. 运动估计运动估计是视频编码中的一项核心技术，它能够通过对连续帧之间的像素变化进行分析，找出像素的运动轨迹。
通过运动估计，可以将视频帧之间的冗余信息去除，从而实现视频的压缩。
常用的运动估计算法包括全搜索法、三步搜索法和快速搜索法等。
2. 变换编码变换编码是视频编码中的另一个重要技术，它能够将时域上相关的像素变化转换为频域上的系数。
通过变换编码，可以将视频信号的能量集中在少数频率上，从而实现视频数据的压缩。
常用的变换编码技术包括离散余弦变换（DCT）和小波变换等。
3. 熵编码熵编码是视频编码中的最后一步，它能够将变换编码后的系数进行编码，从而减少视频数据的存储和传输所需的比特数。
常用的熵编码技术包括霍夫曼编码和算术编码等。
二、画质优化技术除了压缩编码技术外，数字媒体技术应用专业技术的视频编码还需要考虑画质的优化。
画质优化技术能够提高视频的清晰度和细节表现，从而提升用户的观看体验。
常用的画质优化技术包括去噪、增强和抗锯齿等。
1. 去噪在视频编码过程中，由于传输和存储等环节的干扰，视频信号中常常会受到噪声的影响。
去噪技术能够通过滤波等方法去除视频信号中的噪声，从而提高视频的清晰度和细节表现。
2. 增强增强技术能够通过增加视频的对比度、饱和度和锐度等，使视频的画面更加鲜明和生动。
常用的增强技术包括直方图均衡化、锐化和饱和度调整等。
3. 抗锯齿抗锯齿技术能够通过抑制视频信号中的锯齿现象，使视频的边缘更加平滑和清晰。
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可伸缩性编码模式
（1）信噪比伸缩性（Signal-to-Noise Scalability） （2）空间分辨率伸缩性（Spatial Scalability）
（3）时间分辨率伸缩性（Temporal Scalability）
33
可伸缩性编码模式
绝对值： 均方误差： 平均绝对 帧差：
可伸缩性编码模式
H.263+>H.263>MPEG2 DCT 局部算法改进 可伸缩性
压缩算法 运动补偿帧间预测（单双向预测）＋
应用
通用电话交换网、局域网的视频通信
7
视频压缩标准对比（续）
MPEG4 (Part 2) MPEG4 Visual
时间
输入
1999年
≧176×144的多种分辨率格式 4.6Kb/s～64Kb/s
H.261 p×64k b/s视频 编码标 准
时间 输入 输出 压缩率
1990年12月 176×144(QCIF) 352×288(CIF) 帧速率可变<=30 p×64kb/s(p=1,2,…,32) 20~30 小于MPEG1
压缩算法 运动补偿帧间预测与分块DCT相结合 应用
的混合编码 可视电话、视频会议等对称应用
与MPEG-1一样，MPEG-2只规定了码流结构和解 码器算法规则，而把实际编码器模型向设计者开 放，以提供更多的选择性和自由度。
31
MPEG-2 Video
MPEG-2 Video与MPEG-1的基本编码算法相同， 只是增加了如下功能： （1）能够在很宽的范围内对不同分辨率和不同输出 比特率的图像信号有效的进行压缩。 （2）处理隔行扫描的视频信号的能力（场编码）。 （3）多样化的取样模式：4:2:0，4:2:2，4:4:4 （4）可伸缩（Scalable）的视频编码模式： Ⅰ 编码时可以在图像质量和数据速率之间作出调 整 Ⅱ 解码时只对码流的一部分进行解码和对码 流的全部进行解码能够分别获得不同质量的重建 图像。 32
DCT、可伸缩性、前向兼容 DVD、DVB、HDTV
6
视频压缩标准对比（续）
H.263 H.263+
甚低码 率通信 的视频 编码标 准
时间
输入
1996年3月、1998年1月
QCIF、CIF、128×96(SubQCIF)、 704×576(4CIF)、1408×1152(16CIF)
输出
压缩率
30kb/s～
49
MPEG-4 视频压缩标准
运动估计与补偿 Macroblock size : 16 x 16 or (optionally) 8 x 8. Motion vectors: half-pixel resolution. 变换编码 DCT transform: 对运动补偿后的残差图像编码 quantisation zigzag scanning run-level coding. Variable-length coding
Huffman
MPEG1视频编码算法
25
AC量化 Zigzag 编码，AC系数表示为 （行程/幅度） 对（行程/幅度） 用 Huffman编码
MPEG1视频编码算法
26
MPEG1视频编码算法
P 帧编码 对于P 帧中的宏块进行编码时有更多的选择 （1）决定是否用运动补偿 （2）决定对宏块使用帧间编码方式还是帧内 编码方式 （3）决定宏块是否被编码 （4）决定是否改变量化因子
22
MPEG1视频编码算法
B图像帧的压缩算法：
23
MPEG1视频编码算法
I 帧编码 量化 对于DC的量化步长为8 对于AC的量化 QDCT(i,j)=8*DCT(i,j)/qQ(i,j) Q量化矩阵，q量化因子 ，量化因子在片 的标题中，也可在每个宏块
24
DC量化 对DC系数差值编码为（size,amp） amp 表示幅值 size表示amp所需二进制位 Amp用反码表示， size用Huffman编码 例 DC差值为195 195＝(11000011)2 size=8,amp=11000011 size=8 111110 195 的码字11111011000011 -195 的码字11111000111100
国际视频压缩标准简介
主要内容
• 视频压缩标准发展历史
• MPEG系列压缩标准简介
2
视频压缩标准发展历史
H.263 H.264 ITU: H.261 H.262 H.263+
ISO/IEC: MPEG1 MPEG2 MPEG4 (Part2)
MPEG4(Part10) MPEG7 MPEG21
3
视频压缩标准对比
10
MPEG-1视频压缩标准
帧规格：352×288 25 帧 8 比特 1.5 表示 4:2:0
352×288×25×8×1.5
30Mb/s 352×240×30×8×1.5
MPEG视频 编码器
26 : 1
1.15Mb/s
输入、输出指标
11
MPEG1视频编码器框架
12
MPEG1视频视频压缩算法
输出
甚低码 ≧ 100 率 活 动 压缩率 图 像 及 压缩算法 基于对象的新一代编码技术，注重交 其伴音 互性，即可包含自然对象，又可包含 编码标 人工合成对象 准 可应用范围很广、目前多用于因特网 应用 视频传输、流媒体应用
8
视频压缩标准对比（续）
H.264
MPEG4 (Part10) MPEG4 AVC
48
MPEG-4 Visual: 面向低码率应用
MPEG-4 视频压缩标准
输入格式：picture size （listed in the table） frame rate: up to 30 f/s 4 : 2 : 0 Y: Cr : Cb 帧的类型 ：Each frame is coded as an I- or P-frame. I-frame: only intra coded macroblocks P-frame: either intra- or inter-coded macroblocks.
4
视频压缩标准对比（续）
MPEG1
时间
1993年8月
数据传 视频：352×240×30，352×288×25 输入 输速率 音频：32、44.1、48kHz的线性PCM 为 1.5Mb/s、32-384 Kb/s(音频) 1.5Mb/s 输出 的数字 20~30 压缩率 存储媒 体运动 压缩算法 运动补偿帧间预测（单向预测＋双向 图像及 预测）＋DCT 其伴音 VCD、MP3、局域网视频传输 应用 编码标 准
15
MPEG1视频压缩算法
为了在图像质量和数据速率之间作出调整，MPEG-1编码 器允许（1）选择I帧的频率和位置，（2）选择I和P之间双 向预测帧B的数目。
16
MPEG1视频压缩算法
• GOP图像组 是一系列要连续编码的图像，一个 图像组中至少有一个I 帧，一个图像组可以以I 帧 或B帧开始，而结尾必须为I帧或P帧。 • 片Slice : 每幅图像分成一系列大小可变的块,最大 的可为 整幅图像，最小的可为一个宏块 • 定义片的目的是:在发生误码时,解码器可以丢弃 一个片 而不是一幅图像,同时可在片一个层次上 定义量化因子对码流校正
MPEG-1标准号为ISO/IEC 11172，它由五部分组成： MPEG-1系统（ MPEG-1 Systems ）：规定视频数 据、声音数据及其他相关数据的同步合成技术 MPEG-1视频编码标准（MPEG-1 Video） MPEG-1音频编码标准（MPEG-1 Audio） MPEG-1一致性测试：详细说明如何测试比特数据 流和解码器是否满足MPEG-1前3个部分(Part1，2和 3)中所规定的要求。 MPEG-1软件模拟：一个技术报告，给出了软件执 行MPEG1前3个部分的运行结果。
17
MPEG1视频压缩算法
18
MPEG1视频压缩算法
运动补偿技术在宏块一级工作： • I帧：没有使用运动补偿预测， 与Baseline JPEG类似， I帧可用作预测P帧和B帧的参考帧。 • P帧：采用一个参考帧的运动补偿的帧间预测编码方 式， 当前P帧前面的I帧和P帧作为其参考帧，采用前 向预测（Farword Prediction）方式。I帧可用作预测P 帧和B帧的参考帧。 • B帧：采用两个参考帧的运动补偿的帧间预测编码方 式,当前B帧前后的I帧和P帧作为其参考帧，运动估计 补偿块可由三种方式获得：前向预测（Farword Prediction）方式，后向预测（backword Prediction） 和双向预测方式（Bidirection Prediction，均值）。B 19 帧不作参考帧。
50
MPEG-4 视频压缩标准
图 MPEG-1 syntax hierarchy
13
MPEG1视频压缩算法
分割：
运动图像序列 图片组（GOP）
I B B P B B P …
图片
条（Slice）
块（Block）
8
宏块 Macro Block
16
16 8
14
MPEG1视频压缩算法
GOP的组成：
I帧： P帧：单向预测帧 B帧：双向预测帧 时间顺序 p1p2p3p4p5p6p7 编码顺序 p1p4p2p3p7p5p6 I帧是一个随机访问点。B图像不能作为其它图像的参 考帧。
MPEG1视频压缩算法
I图像帧的压缩算法：
在空间方向 上（帧内） ，MPEG－ 1压缩采用 JPEG压缩 算法来去掉 冗余信息。
20
MPEG1视频压缩算法
P图像帧的压缩算法：
对于P宏块 ，MPEG－1 采用运动补 偿帧间预测 算法来去掉 时间轴上的 冗余信息。
21
MPEG1视频编码算法