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視頻壓縮和編碼技術常見問題

文字:[大][中][小] 2015/9/17    浏覽次數:892    

  圖像壓縮技術簡介

  動圖壓縮技術主要包括M-JPEG,MPEG-1、MPEG-2及MPEG-4。在視頻通訊上,則有H.261及H.263,H.261用於LAN和Internet,H.263則用於PSTN。小波壓縮主要用在靜圖的壓縮.在同等條件下,如同樣的壓縮比和信噪比(壓縮後的圖象質量與源圖相比),則MPEG有優勢。

  圖像壓縮技術一覽表

  压缩标准 MPEG4 MPEG2 MPEG1 MJPEG

  特点 兼容前几种标准,采用更为优化的编码技术,基于场景描述和面向带宽设计 基于帧重建算法进行压缩和传输,动态监测图像变化,根据对象的空间及时间特征来调整压缩方法, 帧间加入预测帧 单独对一帧进行压缩,基本不考虑视频流中不同帧之间的变化

  优点 图像质量好; 可变带宽传输; 错误恢复能力强。 压缩比可调范围广,支持包括高速体育运动在内的活动图像 在实时压缩、每帧数据量和处理速度上优于MJPEG 图像质量好

  缺点 无现成算法,实现的技术难度大 压缩效率仍不理想、窄带网传输质量受限,对媒体的兼容能力有待提高 图像质量相当于VHS视频,不能满足广播级的要求;传输带宽有一定的要求。 实时性差,压缩效率低, 文件量巨大

  应用领域 固定和无线网络,交互AV服务以及远程传输 DVD, 广播级的数字电视, HDTV VCD, CD-ROM, VOD

  分辨率 768X576(PAL) 或720X480(NTSC) NTSC: 720X480 SIF标准分辨率(NTSC:352X240;PAL: 352X288)

  码流 多种带宽可调 分四级,3 -100Mbits/sec 最高1.5Mbits/sec

  图像质量 在各种码率下画质良好 极低码率下无法保证图像质量 基本无法进行窄带传输

  多路实时存储 多路实时存储,占用存储空间小 能实现多路实时存储,文件量大,消耗硬盘。 能实现多路实时存储,文件量大,消耗硬盘。 单路存储,丢帧切换

  联网要求 全带宽解决方案,支持PSTN,ISDN,DDN,局域网,广域网等 适用于局域网 适用于局域网 定制带宽,不支持联网。

  什麽是算法?

  算法即信号编解码器(Codec) 压缩/解压缩的运算法则。也就是压缩与解压缩所使用的压缩标准。一般的编码包括将模拟视频信号转换到压缩视频文件(比如MPEG)或将模拟声音信号转变为数字化声音(比如RealAudio)。

  MPEG視頻壓縮算法采用了哪些技術?

  爲滿足高壓縮比和隨機訪問兩方面的要求,MPEG視頻算法采用了預測和插補兩種幀間編碼技術。MPEG視頻壓縮算法中包含兩種基本技術:一種是基于16×16子塊的運動補償,用來減少幀序列的時域冗余;另一種是基于DCT的壓縮,用于減少幀序列的空域冗余,在幀內壓縮及幀間預測中均使用了DCT變換。

  什麽是運動補償?

  運動補償是當前視頻圖像壓縮技術中使用最普遍的方法之一。包括:

  1、 运动补偿预测

  視頻的相鄰幀間的運動部分具有連續性,即當前畫面上的圖像可以看成是前畫某時刻畫面上圖像的位移,位移的幅度值和方向在畫面各處可以不同。利用運動位移信息與前面某時刻的圖像對當前畫面圖像進行預測的方法,稱爲前向預測。反之,根據某時刻的圖與位移信息預測該時刻之前的圖像,稱爲後向預測。

  MPEG的運動補償將畫面分成若幹16×16的子圖像塊(稱爲補償單元或宏塊),並根據一定的條件分別進行幀內預測、前後預測、後向預測及平均預測。

  2、 运动补偿插值

  以插補方法補償運動信息是提高視頻壓縮比的最有效措施之一。在時域中插補運動補償是一種多分辨率壓縮技術。例如1/15秒或1/10秒時間隔選取參考子圖,對時域較低分辨率子圖進行編碼,通過低分辨子圖反映運動趨勢的附加校正信息(運動夭量)進行插值,可得到滿分辨率(幀率1/30秒)的視頻信號。插值運動補償也稱爲雙向預測,因爲它既利用了前面幀的信息又利用了後面幀的信息。

  什么是关键帧 (Key Frame)?

  在一些壓縮方案中,有些幀被指定爲關鍵幀。既然兩幀之間的畫面的大部分內容往往沒有太大區別,就可以將後續幀和關鍵幀進行比較,而保存真正發生變化的部分。這樣可以節省空間。

  什麽是M-JPEG算法?

  Motion-JPEG(简称M-JPEG),它是针对活动图像而优化的JPEG压缩而称。而JPEG是针对一帧图像通过帧内的DCT(离散余弦变换)变换来对图像数据进行压缩,通过对电视数字信号(4:2:2数据)在帧内进行JPEG压缩,以减少电视数字信号数据量。因而,M-JPEG格式常常用于以帧为单位的电视编辑、特技制作等。而在监控系统等其它应用中, M-JPEG的主要问题是在一定的视频图像质量前提下,压缩比难以提高,占用的设备资源巨大,在实时压缩和传输方面难于实现。

  什麽是CBR和VBR?

  VBR(Variable Bit-Rate,变比特率):在给定目标码率要求下,码流可根据场景和线路条件变化,从而获得最优质量。通常用于视频流内容编码转换。

  CBR(Constant Bit-Rate,定比特率):按给定比特率提供码流,通常用于实时或在带宽条件有限的情况下的视频应用。

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