目录
制定标准的组织
这些标准主要由两个组织制定。
- 国际电信联盟——ITU-T
- 国际标准化组织——ISO
目前世界上影响力最强的视频编码标准基本都出自于这两个组织。
除了这两个组织，还有
- Google——VP8/VP9
- Microsoft——VC-1
- 国产自主标准——AVS/AVS+/AVS2
两种编码方式
基于波形的编码
特点
编码的数据正对每一帧的图像包含的像素值，即采样像素的波形
方法
利用像素之间再时间与空间上的相关性，采用预测编码和变换编码结合的基于块的混合编码方法
代表
MPEG-1,MPEG-2,H.264,H.265等
这种编码方式是从编解码开始到现在，最主流的编码框架
基于内容的编码
特点
视频帧分城对立不同物体的区域，分别对其编码
方法
针对不同物体的形状、运动和纹理进行编码
代表
MPEG-4
H.261
诞生于1988年，是视频编码发展以来第一个里程碑。
是第一种采用“块结构的混合编码”方案的编码标准
目的
视频会议、可视电话等低码率视屏图像传输
数据格式
公共中间格式（Common Intermediate Format,CIF）
在H.261产生的时代，由于各国电视制式的不一致，是无法互通的。为了解决数据格式不兼容的问题，H.261定义了一种中间数据格式——CIF。
所以在使用H.261进行编码之前，首先转换为CIF格式然后再编码，接收端接收后再转为各自的格式。
每一帧的分辨率（亮度）：
- CIF——352 x 288
- QCIF（quater）——176 x 144
系统图
信源编码器
H.264、H.265格式都是通过以下格式进行改进的
主要用到的技术如下
- 帧内编码/帧间编码
根据帧间相关性判定。相关性高使用帧间编码、相关性低使用帧内编码 - 帧间编码/运动估计
使用以宏块为基础的运动补偿预测编码。当前宏块从参考帧中查找最佳匹配宏块，并计算其相对偏移量（Vx，Vy）最为运动矢量；编码器使用DCT、量化编码当前宏块和预测宏块的残差信号 - 帧内编码
帧内编码直接使用DCT编码8 x 8像素值 - 环路滤波器
实际上是一个数字低通滤波器，滤除不必要的高频信息，以消除方块效应
复合编码器
符合编码器将不同层次的H.261语法元素编码为H.264的码流
-
帧层
由帧首和块组数据构成；帧首包括帧起始码（PSC）、帧计数码（TR）、帧类型（PTYPE）等 -
块组层
由块组首和宏块数据组成。块组首包括组七十码（GBSC）、块组编号码（GN）、块组量化步长等 -
宏块层
由宏块首和块数据构成；宏块首包括宏块地址码、宏块类型、宏块量化步长、运动矢量数据、编码模式等 -
块层
包括每个 8 x 8块的DCT系数按之字形扫描后的熵编码码流，以块结束符结尾
H.263
是相对于H.261的改进标准，相比于H.261有更好的压缩效率。
-
运动矢量
H.261的运动矢量是分配到每个宏块中的，即H.261对每一个MB分配一个运动矢量；而H.263支持每一个8 x 8块各自使用一个运动矢量 -
MV精度
相对于H.261只支持整数像素运动搜索，H.263的精度为1/2像素 -
双向预测模式
H.263支持B帧，使用前后双向预测模式 -
熵编码
采用算术编码算法，运算复杂度高，可显著降低码率 -
支持的图像格式
MPEG-1
ISO下属的移动图像专家组指定的早期视频压缩标准。
主要用于视频信息的存储、广播电视以及网络传输应用
-
作用
CD/VCD中存储音视频信息 -
码率
1.2~1.5MB/s -
图像类型
支持I、B、P帧。 -
- I帧：帧内编码帧，采用帧内编码，可作为P/B帧的参考帧
-
- P帧：前向预测帧，采用帧间编码，以I/P帧作为参考帧
-
- B帧：双向预测帧，参考前后两个方向的参考帧
-
图像显示顺序
码流结构
总体和H.261类似，采用分层的码流结构
相比于H.261，MPEG-1增加了条带层，每一个宏块所有的编码操作只能在一个条带内实现
条带层可以有效防止编码错误在一帧内扩散
MPEG-2
码流层次分三层：
- 基本流
ES，由视频编码的视频基本流和音频编码的音频基本流构成 - 打包基本流
PES （package element stream），为音视频ES分别打包 - 传输流、节目流
TS/PS，若干个PES进行服用后输出，分别用与传输和存储
DVD采用的是MPEG-2标准进行压缩的
MPEG-2是兼容MPEG-1的。所以DVD播放机可以播放VCD的光盘
MPEG-2格式支持逐行或隔行扫描视频，使用基于帧或场的编码。
- 档（profile）和级（level）
-
- 按照使用的编码工具定义了5个profile（SP（简单）/MP（主要）/SNP(信噪比可分级)/SSP（空间可分级）/HP（高级））
-
- 按照视频分辨率定义了4个级别（LL（低级）/ML（主级）/H440（高1440级）/HL（高级））
码流结构
ES流结构类似MPES-1，也分为图像序列层、图像组、图形、片、宏块和块层：
-
图像序列层
包括若干GOP，序列头包含起始码和序列参数等 -
图像组（GOP）层
包括若干图像，GOP头包括起始码、GOP标识等 -
图像层
包裹若干个Slice，图像头中包括起始码和图像参数等 -
片（Slice）层
最小的同步单位，包括若干宏块，Slice头中包括起始码、片地址、量化步长等信息 -
宏块（Macroblock）层
由4个亮度块和2个色度块组成，宏块头包括地址、类型、MV等信息
编码的时候会从上到下的进行封装，解码也会从上到下解封装
MPEG-4
ISO在1999年颁布的视频编码标准。
与MPEG-1、MPEG-4相比，MPEG-4更注重多媒体系统的交互性、灵活性和可扩展性
MPEG-4标准采用了基于对象的编码，其中视频对象主要定义为画面中分割出来的不同物体，每个物体由三类信息描述：运动信息、轮廓信息和纹理信息