数字视频编码技术探究综述

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1、数字视频编码技术探究综述　　摘要：随着流媒体技术、微电子技术、多媒体技术以及多媒体技术的快速发展，已经出现很多智能终端。数字视频编解码算法在智能终端系统中起着核心的作用。该文对数字视频压缩标准的发展及现状进行了阐述，然后对视频编码的基本原理进行必要的阐述，最后对可伸缩编码技术进行详细的阐述。关键词：视频编码；视频压缩；可伸缩编码中图分类号：TP37文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）24-5528-04在过去的20年间，多媒体通信的发展是迅猛的。因为视频是多媒体通信的核心，所以很多数字视频压缩算法不断的推出，这使得视频传输以及视频存储的效率

2、也越来越高。新的视频编码标准也随着音视频压缩技术的不断发展而相继产生。现在数字电视越来越普及，人们对视频的质量要求也越来越高。为了满足人们对视频的多样化、高质量的需求，ITU-T/VCEG与ISO/MPEG共同制订了一系列的视频压缩编码国际标准。这些标准在日常生活的应用又推动了视频服务业务的发展。1视频编码的发展及现状12数字视频分辨率的提高使得原始数据量不断增多，为了提高视频编码的压缩效率，新的视频编码标准不断推出。1984年CCITT第15研究组发布了数字基准电视会议编码标准H.120建议。在1988年的时候，CCITT通过了视频编码标准H.261建议。

3、H.261是视频压缩编码的一个里程碑。从这以后，ISO及ITU-T等发布的基于波形的编码标准中的编码方法很多都是基于H.261的混合编码。在1986年，联合图像专家组成立，对连续色调静止图像压缩算法的国际标准进行研究，在1992年通过了JPEG标准。在1988年，活动图像专家组成立。并在1991年MPEG-2编码标准，主要在VCD的视频压缩中进行应用。在1994年公布的MPEG-2编码标准，不同的码率分别在不同档次、不同级别的视频压缩中应用。MPEG-2已经支持高清晰度视频，但是要实现全面高清化还需要更高效的编码技术。在1995年，ITU-T又推出了H.26

4、3编码标准。主要用于可视会议和多媒体通信等低码率视频的传输。在1999年，ISO/IEC通过了MPEG-4编码标准，此标准强调了多媒体通信的灵活性和交互性。在2003年，ISO/IEC和ITU-T公布H.264视频压缩标准，这个标准明显提高了视频压缩效率，而且网络亲和性也很不错，对误码及丢包的处理进行了加强。H.264增加了1/4精度预测、整数DCT变换等技术。12在2007年，作为H.264/AVC标准可伸缩性扩展档次的可伸缩性编码SVC推出，根据要求将视频分割成一个基本层和多个增强层。在2013年，HEVC成为国际标准，可以提供更好的视觉效果。HEVC对

5、预测模型、变换技术等进行了扩展。2视频编解码技术基础在通用的视频编码框器中，一般使用一个编码框架，但是使用多种压缩编码方法。不同压缩编码方法的原理也是不同的。这些编码方法是视频编码的基本工具。本节主要对预测编码，变换编码及熵编码的原理进行详细介绍。2.1预测编码预测编码是比较基本的编码工具，常用的预测编码方法有帧内预测和帧间预测编码。帧间预测是用于消除时间冗余，帧内预测用于消除空间冗余。因为时间冗余远远大于时间冗余，下面主要对帧间预测进行阐述。2.1.1预测编码的基本概念预测编码通过利用已知的信息对未知的信息进行猜测，对实际值和预测值之间的差值进行编码。通过

6、预测得到一个预测值，实际值减去预测值得到一个残差：如果预测方法比较好，残差值就会比较小，对残差进行编码的码流也会比较小。在解码端对残差进行解码，使用与编码端相同的预测方法得到预测值，进而重构出原始图像：12通常情况下，可以利用若干已经编码图像像素的线性组合来得到预测值。考虑图像的特点，预测一般以块为单位进行。需要将图像按照规则分割成具有规则的块。按照顺序对每个块分别进行预测编码。2.1.2帧间预测编码帧间预测的目的是去除时域的冗余信息，就是使用已经编码的图像对现在要编码的图像进行预测。预测方法的合理性关系到残差的大小。帧间预测中比较重要的两个概念是运动估计和

7、运动补偿。运动估计就是寻找当前编码的块在已编码图像的最佳对应块。并计算出对应块之间的偏移即运动矢量。如果当前帧是P，参考帧是Pr，当前编码块是B，在Pr中找到与B块相减之后残差最小的块Br，Br就是B的最佳匹配块。这个过程称为运动估计。运动矢量也需要采用合适的方法编码到码流中，这样在解码端才能解码出原图像。运动补偿是由运动矢量及帧间预测方法得到当前帧的估计值的过程。它是对当前图像的描述，说明当前图像的每一块怎么由其他参考图像的像素块得到。运动估计和运动补偿都是消除时间冗余的重要方法。这两者直接影响到重建图像质量及压缩比。运动估计是动态过程，而运动补偿只是一个

8、静态的描述。2.1.3运动估计运动估计有两种模型：非