第六章 视频编码标准及编码技术主要内容6.1 视频压缩标准6.2 视频压缩标准对比6.3 MPEG视频编码标准算法6.4 MPEG音频编码标准算法6.5 H.26X系列压缩标准简介多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术6.1 视频编码标准 （1）视频编码的国际标准，包括计算机与网络领域的MPEG系列与电子与通信领域的H系列MPEG系列标准:1988年由ISO 和IEC 联合成立了MPEG(Moving Picture Expert Group运动图像专家组)，负责开发视频数据和声音数据的编码、解码和它们的同步等标准这个专家组开发的标准称为MPEG标准到目前为止，已经公布的MPEG标准有MPEG-1/2/4/7/21/B，其中的MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4标准已经得到广泛应用H.26x系列标准 :ITU-T及其前身CCIR制定了一系列音视频压缩编码和通信技术标准其中的ITU-T H.26x是与MPEG类似的视频编码系列标准 . 多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术6.1 视频编码标准 （2）H标准H.261H.262H.263H.264对应MPEG标准 MPEG-1= MPEG-2 MPEG-4= MPEG-4/AVC发布时间1993.31995.71998.22003.5主要应用可视与视频会议HDTV与DVD网络与移动视频DTV、网络与移动视频、蓝光盘多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术视频压缩标准发展历史ITU:ISO/IEC:H.261 H.262H.263H.263+H.264MPEG1 MPEG2MPEG4 (Part2)MPEG7 MPEG21MPEG4(Part10)多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术6.1.1 MPEG视频编码标准 （1）MPEG(Motion Picture Experts Group)是运动图像专家小组的英文缩写。
这是一个为视频压缩开发制造与平台独立标准的全球性组织MPEG的活动始于1988年JPEG和MPEG都是在ISO领导下的专家小组，其成员也有很大的交叠JPEG的目标集中于静止图像压缩，而MPEG的目标是针对活动图像的数据压缩，但静止图像与活动图像有密切关系最初MPEG专家组的工作项目是3个，即在1.5Mbps，l0Mbps，40Mbps传输速率下对图像编码，分别命名为MPEG-1，MPEG-2，MPEG-3l992年，MPEG-2适用范围扩大到HDTV，能支持MPEG-3的所有功能，因而MFEG-3被取消MPEG-1：ISO/IEC 11172MPEG-2：ISO/IEC 13818MPEG-4：ISO/IEC 14496 MPEG-7：ISO/IEC 15938MPEG-21：ISO/IEC 21000多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术MPEG-1 MPEG-1 标准标准MPEG-1即“用于数字存储媒体运动图像及其伴音速率为1.5Mbps的压缩编码”,于1992年正式出版MPEG-1的任务主要是，将视频信号及其伴音以可接收的重建质量压缩到约1.5Mbps的码率，并复合成一个单一的MPEG位流，同时保证视频和音频的同步。
MPEG-1 是VCD视频的压缩标准多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术MPEG-1标准分4个部分MPEG系统：定义音频、视频及有关数据的同步；MPEG视频：定义视频数据的编码和重建图像所需的解码过程，亮度信号分辨率为360240，色度信号分辨率为180120；MPEG音频：定义音频数据的编码和解码；一致性测试多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术MPEG-2标准MPEG-2标准于1994年公布，包括系统部分、视频部分、音频部分及符合性测试部分 MPEG-2编码标准希望囊括数字电视、图象通信各领域的编码标准，MPEG-2按压缩比大小的不同分成五个档次(profile)，每一个档次又按图象清晰度的不同分成四种图象格式，或称为级别(level)五个档次四种级别共有20种组合，但实际应用中有些组合不太可能出现，较常用的是11种组合MPEG-2 是DVD视频的压缩标准MPEG-2增加了许多MPEG-1所没有的功能：例如增加了隔行扫描电视的编码，提供了位速率的可变性能(scalability)功能MPEG-2要达到的最基本目标是：位速率为49 Mbit/s，最高达15 Mbit/s。
多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术MPEG-4 标准MPEG-4标准于1998年公布，是为了播放流式媒体的高质量视频而专门设计的，它可利用很窄的带度，采用了全新的压缩理念，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求使用最少的数据获得最佳的图像质量，并将之作为网络上传送之用 MPEG-4 可把DVD内MPEG-2的视频文件转换为体积更小的文件还包含了以前MPEG压缩标准所不具备的比特率的可伸缩性、动画精灵、交互性甚至版权保护等一些特殊功能多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术MPEG-7 标准MPEG-7 是“多媒体内容描述接口”, (Multimedia Content Description Interface) 准确说来， MPEG-7并不是一种压缩编码方法，继 MPEG-4之后，要解决的矛盾就是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索MPEG7就是针对这个矛盾的解决方案 其目标就是产生一种描述多媒体信息的标准 , 并将该描述与所描述的内容相联系 , 以实现快速有效的检索只有首先解决了多媒体信息的规范化描述后 , 才能更好地实现信息定位。
该标准不包括对描述特征的自动提取多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术MPEG-7 标准检索的媒体材料可包括静态图像、图形、3D模型、声音、话音、电视以及在多媒体演示中它们之间的组合关系在某些情况下，数据类型还可包括面部特性和个人特性的表达 MPEG-7 标准可以独立于其他 MPEG 标准使用 , MPEG-7 的适用范围广泛 , 既可以应用于存储,也可以用于流式应用,它还可以在实时或非实时的环境下应用多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术MPEG-21 标准MPEG-21 标准是多媒体框架和综合应用方面的框架该标准致力于在大范围的网络上实现透明的传输和对多媒体资源的充分利用其目标就是将各种标准集成起来以协调各种技术，管理多媒体商务多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术6.1.1 MPEG视频编码标准 （2）种类功能编码格式MPEG-1低分辨率数字视频编码标准（数字存储的运动图象及伴音：VCD, MP3、视频监控等）DCT +视觉加权量化+熵编码+运动补偿+帧间预测CIF：25或30帧/秒， 288行360列或240行352列、8位量化，低于1.5Mb/sMPEG-2高分辨率数字视频编码标准（运动图象及伴音： DVD、HDTV似MPEG-1低：35228829.79、主：720480或57629.79或25、高-1440：14401080或115230或25。
1.535Mb/sMPEG-4分辨率可变的视听对象编码（标准音视频对象， Internet,交互视频专业视频,移动通信视音频对象、分块/分级/分层、基于内容和对象的编码支持各种不同的分辨率，8Kb/s35Mb/sMPEG-7多媒体内容描述标准（为各种类型的多媒体信息规定一种标准化的描述方法：基于内容的多媒体信息检索，并针对某种特殊的应用，支持尽可能广泛的应用）MPEG-21多媒体框架标准（不同多媒体系统的集成和应用）多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术6.1.1 MPEG视频编码标准 （3）分块MPEG-1视频 编码器框架多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术6.1.2 H.26x系列标准及其应用（1）nH.26X由CCITT（Consultative Committee of International Telegraph and Telephone 国际电报咨询委员会，从1993年3月1日起，改组为ITU）制定的标准包括H.261、H.263、H.264，简称为H.26X主要应用于实时视频通信领域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、视频会议）而制定的，速率为64kb/s的整数倍。
H.261只对CIF（352288）和QCIF（176144）两种图像格式进行处理H.261是最早的运动图像压缩标准CIF格式：352288、QCIF格式：176144、29.97帧/秒编码：DCT+运动补偿+视觉加权量化+熵编码多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术6.1.2 H.26x系列标准及其应用（2）H.262运动图像和伴音信息的通用编码(Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information: Video)ITU-T 于1990年成立了“ATM视频编码专家组”，负责制定适用于B-ISDN信道ATM编码传输标准该专家组于1993年11月与ISO的MPEG专家组联合提出了H.262建议草案（MPEG-2），用于数字存储介质和数字视频通信中图像信息的编码表示和解码规定该标准向下兼容，能够在很宽的范围内对不同分辨率和不同输出比特的图像信号有效的进行压缩1995年7月通过，与MPEG-2共同作为ISO/IEC 13818标准（HDTV、DVD）格式： 低352288 主720480或576 高-144014401080或1152 高19201080或1152 25或29.97帧/秒编码：同H.261多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术6. 1.2 H.26x系列标准及其应用（3）H.263低比特率通信的视频编码(Video coding for low bit rate communication)，1998年2月制定，为低比特率/可变比特率视频编码标准（PSTN网、无线网、因特网）格式：CIF与QCIF格式同H.261Sub-QCIF格式：128964CIF格式：70457616CIF格式：14081152编码：H.261+非限制运动矢量模式+基于语法的算术编码+高级预测+PB帧多媒体信息技术 2013整理课件第六章 视频编码标准及编码技术6. 1.2 H.26x系列标准及其应用（4）H.264针对通用音视频服务的先进高级视频编码（Advanced video coding for generic audiovisual services），2003年5月批准，H.264是由ISO/IEC的MPEG与ITU-T的VCEG（Video Coding Experts Group视频编码专家组）联合组成的JVT（Joint Video Team联合视频组队）共同制定的，MPEG的对应标准为MPEG-4的第10部分MPEG-4/AVC。
格式：同H.263编码：采用先进视频编码（AVC）= H.263+多参考帧和变块尺寸运动补偿+1/4像素精度的运动估值+基于上下文的二元算数和变长编码+冗余条带+补充增强信息和视频可用信息+辅助图层+图像顺序计数+柔性宏块+排序+整数DCT变换+分层编码+错误约束机制+错误掩盖技术+高效比特流切换技术通过引入多种先进的编码技术，使得H.264（MPEG-4/AVC）编码的码率只有H.263（MPEG-4）的一半当然，提高压缩比的代价，是同时也增加了编解码的复杂性一般情况下，编码难度增加了2倍，解码难度增加了1倍。