视频压缩

✍ dations ◷ 2025-11-12 03:05:19 #视频压缩

视频压缩(英语:Video compression)是指运用资料压缩技术将数字视频资料中的冗余信息去除,降低表示原始视频所需的资料量,以便视频资料的传输与存储。实际上,原始视频资料的资料量往往过大,例如未经压缩的电视质量视频资料的比特率高达216Mbps,绝大多数的应用无法处理如此庞大的资料量,因此视频压缩是必要的。目前最新的视频编码标准为ITU-T视频编码专家组(VCEG)和ISO/IEC动态图像专家组(MPEG)联合组成的联合视频组(JVT,Joint Video Team)所提出的H.264/AVC。

视频压缩通常包含了一组编码器和解码器。编码器将原始的视频资料转换成压缩后的形式,以便进行传输与存储。解码器则是将压缩后的形式转换回视频资料的表示。一组成对的编码器与解码器通常被合称为编解码器(CODEC、enCOder/DECoder(英语:decoder))。

资料压缩是透过去除资料中的冗余信息而达成。就视频资料而言,资料中的冗余信息可以分成四类:

右上图为一个典型的视频编码器。在进行当前信号编码时,编码器首先会产生对当前信号做预测的信号,称作预测信号(predicted signal),预测的方式可以是时间上的预测(inter prediction(英语:inter prediction)),亦即使用先前帧的信号做预测,或是空间上的预测(intra prediction),亦即使用同一张帧之中相邻像素的信号做预测。得到预测信号后,编码器会将当前信号与预测信号相减得到残余信号(residual signal),并只对残余信号进行编码,如此一来,可以去除一部分时间上或是空间上的冗余信息。接着,编码器并不会直接对残余信号进行编码,而是先将残余信号经过变换(通常为离散余弦变换)然后量化以进一步去除空间上和感知上的冗余信息。量化后得到的量化系数会再透过熵编码,去除统计上的冗余信息。

在解码端,透过类似的相反操作,可以得到重建的视频资料。

衡量视频压缩技术的优劣,可以从运算复杂度和压缩质量两方面来看。就运算复杂度而言,理想的编码器运算复杂度越低越好。而就压缩质量而言,必须同时考虑压缩后视频的比特率和失真程度。压缩后的比特率和失真程度皆为越低越好,两者之间存在一个权衡关系,理想的编码器旨在追求能够提供比特率和失真程度间的最佳折衷关系。

一般情况下,编码器的运算复杂度和压缩质量之间也存在一个折衷关系,根据应用的不同而有所抉择。例如当应用为视频资料的存储时,可以选择运算复杂度和压缩质量较高的设计。而当应用为视频会议或是手机视频通话,受限于即时(实时)通信的要求或是有限的运算资源,可能会选择运算复杂度和压缩质量较低的设计。

由于编码后的影像质量最终是由人眼所判断的,在衡量失真程度时,应使用与人类视觉感知相符的影像质量衡量标准。然而,传统所使用的衡量标准像是峰值信噪比和人类视觉感知不全然相关。近几年已有基于人类视觉感知的影像质量衡量标准被提出,例如结构相似性指针(结构相似性 index,SSIM index)与视觉信息忠诚(visual information fidelity,VIF),并且在编码器的设计中被使用,进一步提升了压缩后的影像质量。

视频编码标准主要是由ITU-T与ISO/IEC两大组织制定而成,其发展如下表所示。

不同视频编码标准之间的性能比较可以在文献中找到。此外还有VP9、AV1等其他编码标准。

相关

  • 亚里斯多德亚里士多德(希腊语:Αριστοτέλης,Aristotélēs,前384年6月19日-前322年3月7日),古希腊哲学家,柏拉图的学生、亚历山大大帝的老师。他的著作牵涉许多学科,包括了物理学、形
  • 池尻茉由池尻茉由(1996年12月19日-),日本足球运动员,日本国家女子足球队成员。2019年,他共为日本国家女子足球队出场3次。
  • 硫酸锰铵硫酸锰铵(Ammonium manganese sulfate),别名硫酸铵锰,分子式3MnSO4·(NH4)2SO4。硫酸锰铵为浅粉红色单斜结晶或粉末,溶于水。通过硫酸锰与硫酸铵溶液混合,过滤、结晶、分离、干燥
  • 2005年福布斯中国名人榜榜单2005年福布斯中国名人榜榜单(简称Forbes China Celebrity 100)是《福布斯》杂志中文版在2005年3月11日北京召开新闻发布会,现场揭晓了福布斯2005中国名人榜。《福布斯》杂志中
  • 肯尼亚-美国关系肯美关系是肯尼亚和美国之间的双边关系。肯尼亚和美国长期以来一直是亲密盟友,自肯尼亚独立以来一直保持着友好关系。在2002年肯尼亚的民主过渡和随后的人权改善之后,两国关系
  • 类思·安多尼·塔格莱类思·安多尼·塔格莱(英语:Luis Antonio Tagle;1957年6月21日-)是菲律宾籍天主教主教级枢机、圣座万民福音部部长及国际明爱主席。塔格莱在菲律宾马尼拉出生,之后他在帕拉纳克市
  • 发条精灵战记 天镜的极北之星《发条精灵战记 天镜的极北之星》第1册轻小说封面(龙彻重绘版)《发条精灵战记 天镜的极北之星》(日语:ねじ巻き精霊戦記 天鏡のアルデラミン)是日本作家宇野朴人撰写的轻小说,さんば挿绘制插画,第六卷起因さんば挿生病的缘故改由龙彻负责插画。日文版由电击文库(ASCII MEDIA WORKS)发行,繁体中文版由台湾角川代理发行,译者K.K.。于2014年5月发售的电击魔王2014年7月号开始连载漫画版。该小说在《这本轻小说真厉害!》作品部门2014年取得第二名、2015年取得第十名、2016取得第三名。本作品
  • 安藤正哉安藤正哉(日语:安藤 正哉/あんどう まさや ,1960年2月23日-),日本男子摔跤运动员。他曾代表日本参加1986年亚洲运动会摔跤比赛,获得一枚银牌。他也曾参加1984年夏季奥林匹克运动会。
  • 雅各布·布拉别格雅各布·布拉别格(丹麦语:Jakob Blåbjerg,1995年1月11日-)是丹麦的一位足球运动员。在场上的位置是中后卫。他自青训时期开始就加盟奥尔堡。他也代表丹麦U21国家队参赛并参加了2017年欧洲U21足球锦标赛。
  • 密传基督教密传基督教,亦名密意基督教(英语:Esoteric Christianity),自文艺复兴时期起同《赫耳墨斯文集》相结合,所以又称赫耳墨斯基督教(Hermetic Christianity),是一种将基督教视为秘密宗教的灵性流派的统称,追随者相信并实践特定的密传教条和教义,这些教义只有少数人掌握,一般不为主流基督徒所熟知,甚至是被主流基督教所排斥的教导。这些流派有一些共通点,比如包含非正统或被视为异端的基督教神学观点。他们不只阅读正典福音书,也会从伪典和次经中寻求教导。再如“秘传教规(英语:Discipl