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1、（5）了解视频技术基本知识，包括三基色原理、H.264 标准的优势、常用的视频格式等。1、 、多数的颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光。这是色度学的最基本原理，即三基色原理。三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能有其它两种颜色合成。红绿蓝是三基色，这三种颜色合成的颜色范围最为广泛。红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。 红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=紫色 红色+绿色+蓝色=白色 黄色、青色、品红都是由两种及色相混合而成，所以它们又称相加二次色。另外： 红色+青色=白色 绿色+品红=白色 蓝色+黄色=白
2、色 所以青色、黄色、品红分别又是红色、蓝色、绿色的补色。由于每个人的眼睛对于相同的单色的感受有不同，所以，如果我们用相同强度的三基色混合时，假设得到白光的强度为 100%，这时候人的主观感受是，绿光最亮，红光次之，蓝光最弱。 除了相加混色法之外还有相减混色法。在白光照射下，青色颜料能吸收红色而反射青色，黄色颜料吸收蓝色而反射黄色，品红颜料吸收绿色而反射品红。也就是：白色-红色=青色 白色-绿色=品红 白色-蓝色=黄色 另外，如果把青色和黄色两种颜料混合，在白光照射下，由于颜料吸收了红色和蓝色，而反射了绿色，对于颜料的混合我们表示如下： 颜料(黄色+青色)=白色-红色-蓝色=绿色 颜料(品红+青
3、色)=白色-红色-绿色=蓝色 颜料(黄色+品红)=白色-绿色-蓝色=红色 以上的都是相减混色 ,相减混色就是以吸收三基色比例不同而形成不同的颜色的。所以有把青色、品红、黄色称为颜料三基色。颜料三基色的混色在绘画、印刷中得到广泛应用。在颜料三基色中，红绿蓝三色被称为相减二次色或颜料二次色。在相减二次色中有： (青色+黄色+品红)=白色-红色-蓝色-绿色=黑色 用以上的相加混色三基色所表示的 颜色模式称为 RGB 模式,而用相减混色三基色原理所表示的颜色模式称为 CMYK 模式,它们广泛运用于绘画和印刷领域。 RGB 模式是绘图软件最常用的一种颜色模式，在这种模式下，处理图像比较方便，而且，RGB
4、 存储的图像要比 CMYK 图像要小，可以节省内存和空间。 CMYK 模式是一种颜料模式 ,所以它属于印刷模式 ,但本质上与 RGB 模式没有区别,只是产生颜色的方式不同。 RGB 为相加混色模式， CMYK 为相减混色模式。例如，显示器采用 RGB 模式，就是因为显示器是电子光束轰击荧光屏上的荧光材料发出亮光从而产生颜色。当没有光的时候为黑色，光线加到最大时为白色。而打印机呢？它的油墨不会自己发出光线。因而只有采用吸收特定光波而反射其它光的颜色，所以需要用减色法来解决。 电视机的彩色编码正用到了该原理2、 、H.264 标标准的准的优势优势JVT（Joint Video Team，视频联合工
5、作组）于 2001 年 12 月在泰国 Pattaya 成立。它由ITU-T 和 ISO 两个国际标准化组织的有关视频编码的专家联合组成。JVT 的工作目标是制定一个新的视频编码标准，以实现视频的高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等目标。目前 JVT 的工作已被 ITU-T 接纳，新的视频压缩编码标准称为 H.264 标准，该标准也被ISO 接纳，称为 AVC（Advanced Video Coding）标准，是 MPEG-4 的第 10 部分。H.264 标准可分为三档：基本档次（其简单版本，应用面广）；主要档次（采用了多项提高图像质量和增加压缩比的技术措施，可用于 SDTV、HDTV和
6、 DVD 等）；扩展档次（可用于各种网络的视频流传输）。H.264 不仅比 H.263 和 MPEG-4 节约了 50的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能。它引入了面向 IP 包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网络中视频的流媒体传输。H.264 具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的无线信道中的视频传输。H.264 支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。H.264 能适应于不同网络中的视频传输，网络亲和性好。 一、一、H.264H.264 视频压缩系统视频压缩系统H.264 标准压缩系统由视频编码层（VCL）和网络提取层（Network Abstrac
7、tion Layer，NAL）两部分组成。VCL 中包括 VCL 编码器与 VCL 解码器，主要功能是视频数据压缩编码和解码，它包括运动补偿、变换编码、熵编码等压缩单元。NAL 则用于为 VCL 提供一个与网络无关的统一接口，它负责对视频数据进行封装打包后使其在网络中传送，它采用统一的数据格式，包括单个字节的包头信息、多个字节的视频数据与组帧、逻辑信道信令、定时信息、序列结束信号等。包头中包含存储标志和类型标志。存储标志用于指示当前数据不属于被参考的帧。类型标志用于指示图像数据的类型。VCL 可以传输按当前的网络情况调整的编码参数。二、二、H.264H.264 的特点的特点H.264 和 H.
8、261、H.263 一样，也是采用 DCT 变换编码加 DPCM 的差分编码，即混合编码结构。同时，H.264 在混合编码的框架下引入了新的编码方式，提高了编码效率，更贴近实际应用。H.264 没有繁琐的选项，而是力求简洁的“回归基本”，它具有比 H.263+更好的压缩性能，又具有适应多种信道的能力。H.264 的应用目标广泛，可满足各种不同速率、不同场合的视频应用，具有较好的抗误码和抗丢包的处理能力。H.264 的基本系统无需使用版权，具有开放的性质，能很好地适应 IP 和无线网络的使用，这对目前因特网传输多媒体信息、移动网中传输宽带信息等都具有重要意义。尽管 H.264 编码基本结构与 H
9、.261、H.263 是类似的，但它在很多环节做了改进，现列举如下。1多种更好的运动估计高精度估计在 H.263 中采用了半像素估计，在 H.264 中则进一步采用 1/4 像素甚至 1/8 像素的运动估计。即真正的运动矢量的位移可能是以 1/4 甚至 1/8 像素为基本单位的。显然，运动矢量位移的精度越高，则帧间剩余误差越小，传输码率越低，即压缩比越高。在 H.264 中采用了 6 阶 FIR 滤波器的内插获得 1/2 像素位置的值。当 1/2 像素值获得后， 1/4 像素值可通过线性内插获得，对于 4:1:1 的视频格式，亮度信号的 1/4 像素精度对应于色度部分的 1/8 像素的运动矢量
10、，因此需要对色度信号进行 1/8 像素的内插运算。理论上，如果将运动补偿的精度增加一倍（例如从整像素精度提高到 1/2 像素精度），可有 0.5bit/Sample 的编码增益，但实际验证发现在运动矢量精度超过 1/8 像素后，系统基本上就没有明显增益了，因此，在 H.264 中，只采用了 1/4 像素精度的运动矢量模式，而不是采用 1/8 像素的精度。多宏块划分模式估计在 H.264 的预测模式中，一个宏块（MB）可划分成 7 种不同模式的尺寸，这种多模式的灵活、细微的宏块划分，更切合图像中的实际运动物体的形状，于是，在每个宏块中可包含有 1、2、4、8 或 16 个运动矢量。H.264 视
11、频编码标准技术优势视频编码标准技术优势在网络视频运营平台的建设中，首先将考虑视频编码标准的选择。在保证一定视频节目的质量的条件下，视频编码标准将直接影响带宽、存储等成本。最新的视频编码国际标准最新的视频编码国际标准 H.264 的产生的产生 在多媒体通讯领域，有两个主要的标准化组织：国际电信联盟（International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector，ITU-T）和国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）。198
12、8 年由国际标准化组织和国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）联合成立的专家组活动图像专家组（Moving Picture Expert Group，MPEG）。ITU-T 和 MPEG 组织所研发视频标准的历史与现状如图 1 所示。 2003 年 7 月 ITU-T 和 MPEG 共同颁布了最新的视频编码国际标准 H.264/MPEG-4 AVC，ITU-T称该标准为 H.264，MPEG 将该标准列为 MPEG-4 part 10。H.264 最大特点是对带宽的要求很低，在同等的还原图像质量的情况下，H.264 要比 M
13、PEG-4 节省 50%以上的码率。这无疑为 IPTV 的实际运营提供了可能。 那么为什么 H.264 编码标准只需要如此低的码率，便能保证 DVD 的视频质量呢？下面简单介绍H.264 标准的特点和优势。 H.264 标准的特点标准的特点增强的运动预测能力 1/4 像素精度运动补偿多数先前的标准至多采用半像素运动向量，在 H.264 中则采用 1/4像素甚至 1/8 像素的运动估计。即真正的运动矢量的位移可能是以 1/4 甚至 1/8 像素为基本单位的。显然，运动矢量位移的精度越高，则帧间剩余误差越小，传输码率越低，即压缩比越高。多宏块划分模式预测在 H.264 的预测模式中，一个宏块（MB
14、）可划分成 7 种不同模式的尺寸，这种多模式的灵活、细微的宏块划分，更切合图像中的实际运动物体的形状，于是，在每个宏块中可包含有 1、2、4、8 或 16 个运动矢量。多帧参考在 H.264 中，可采用多个参数帧的运动估计，即在编码器的缓存中存有多个刚刚编码好的参数帧，编码器从其中选择一个给出更好的编码效果的作为参数帧，并指出是哪个帧被用于预测，这样就可获得比只用上一个刚编码好的帧作为预测帧的更好的编码效果。 参考帧顺序和显示顺序的无关性在 H.264/AVC 之前的标准中，运动补偿参考帧的顺序与显示输出的顺序之间有严格的相关性。而在 H.264/AVC 中，去除了这种相关性限制，由编码器来灵
15、活决定参考帧顺序和显示顺序，所受的唯一限制是解码器的存储容量。去除这种相关性的另一个好处是消除了双向预测帧在显示时的额外时延需求。加权预测H.264/AVC 的一个创新是允许对运动补偿预测按照编码器的指定进行加权和偏移。这种技术大大提高了淡入淡出场景的编码效率，同时也可以灵活地应用于其他目的。增强的“跳跃（skipped）”和“直接（direct）”运动宏块在 H.264 之前的标准中，“跳跃”预测编码的图像区域的运动矢量必须是零。这样的话，如果编码的当前帧与参考帧之间的关系为全局运动，就无法采用“跳跃”模式来进行编码，所以不能很好地提高码率。而在 H.264 标准中，“跳跃”模式改进为采用相
16、邻块的运动向量的预测值来作为当前宏块的运动向量。对于双向预测区域，H.264 也采用了改进的“直接”运动补偿模式，从而相比于 H.263+和 MPEG-4（part 2）的“直接”模式更具有先进性。小块（4x 4）DCT 变换 小块变换所有 H.264 之前的视频编码标准都使用 8 x 8 的 DCT 变换，而 H.264 主要采用 4 x 4 的 DCT 变换，由于变换块变小了，运动物体的划分就更为精确。这种情况下，图像变换过程中的计算量小了，而且在运动物体边缘的衔接误差也大为减少。分等级的块变换虽然在多数情况下使用 4 x 4 的 DCT 变换是有益的，但是有些信号更适用于采用大尺寸的 DCT变换。在 H.264 中允许对低频色差块采用 8 x 8 变换，相应地，对于帧内编码的低频灰度块也可以采用 16 x 16 的 DCT 变换。 精确的反变换由于先前的视频编码标准都采用浮点DCT 变换，因此，反变换是不精确的，反变换的结果在一定的误差允许范围内。这样，对于同一压缩序列，不同的解码器的视频输出会稍有不同，从而降低了视频质量。而 H.264 采用整数变
