视频编码的基本概念
文章目錄
- 1 視頻編碼的基本概念
- 1.1 為什么需要壓縮編碼？
- 1.2 常見的視頻編碼格式
1 視頻編碼的基本概念
1.1 為什么需要壓縮編碼？
我們知道，在計算機的世界中，一切都是 0 和 1 組成的，音頻和視頻數據也不例外。由于音視頻的數據量龐大，如果按照裸流數據存儲的話，那將需要耗費非常大的存儲空間，也不利于傳送。而音視頻中，其實包含了大量 0 和 1 的重復數據，因此可以通過一定的算法來壓縮這些 0和 1 的數據。特別在視頻中，由于畫面是逐漸過渡的，因此整個視頻中，包含了大量畫面/像素的重復，這正好提供了非常大的壓縮空間。因此，編碼可以大大減小音視頻數據的大小，讓音視頻更容易存儲和傳送。
那么，未經編碼的原始音視頻，數據量至底有多大？
以一個分辨率 1920×1280，幀率 30 的視頻為例：
共：1920×1280=2,073,600（Pixels 像素），每個像素點是 24bit；
也就是：每幅圖片 2073600×24=49766400 bit，8 bit（位）=1 byte（字節）；
所以：49766400bit=6220800byte≈6.22MB。
這是一幅 1920×1280 圖片的原始大小（6.22MB），再乘以幀率 30。
也就是說：每秒視頻的大小是 186.6MB，每分鐘大約是 11GB，一部 90 分鐘的電影，約是 1000GB。
1.2 常見的視頻編碼格式
視頻編碼格式有很多，比如 H26x 系列和 MPEG 系列的編碼，這些編碼格式都是為了適應時代發展而出現的：
- H26x（1/2/3/4/5）系列由 ITU（International Telecommunication Union）國際電訊
聯盟主導 - MPEG（1/2/3/4）系列由 MPEG（Moving Picture Experts Group, ISO 旗下的組織）主導。
當然，他們也有聯合制定的編碼標準，那就是現在主流的編碼格式 H264，當然還有下一代更先進的壓縮編碼標準 H265。
所謂視頻編碼方式就是指能夠對數字視頻進行壓縮或者解壓縮（視頻解碼）的程序或者設備。通常這種壓縮屬于有損數據壓縮。也可以指通過過特定的壓縮技術，將某個視頻格式轉換成另一種視頻格式。常見的編碼方式有：
H.26X 系列 （由 ITU[國際電傳視訊聯盟]主導）包括 H.261、H.262、H.263、H.264、H.265：
- H.261：主要在老的視頻會議和視頻電話產品中使用。
- H.263：主要用在視頻會議、視頻電話和網絡視頻上。
- H.264：H.264/MPEG-4 第十部分，或稱 AVC（Advanced Video Coding，高級視頻編碼），是一種視頻壓縮標準，一種被廣泛使用的高精度視頻的錄制、壓縮和發布格式。
- H.265：高效率視頻編碼（High Efficiency Video Coding，簡稱 HEVC）是一種視頻壓縮標準，H.264/MPEG-4 AVC 的繼任者。HEVC 被認為不僅提升圖像質量，同時也能達到 H.264/MPEG-4 AVC 兩倍之壓縮率（等同于同樣畫面質量下比特率減少了50%），可支持 4K 分辨率甚至到超高畫質電視，最高分辨率可達到 8192×4320（8K分辨率），這是目前發展的趨勢。
MPEG 系列（由 ISO[國際標準組織機構]下屬的 MPEG[運動圖象專家組]開發 ）視頻編碼方面主要有：
- MPEG-1 第二部分（MPEG-1 第二部分主要使用在 VCD 上，有些在線視頻也使用這種格式。該編解碼器的質量大致上和原有的 VHS 錄像帶相當。）
- MPEG-2 第二部分（MPEG-2 第二部分等同于 H.262，使用在 DVD、SVCD 和大多數數字視頻廣播系統和有線分布系統（cable distribution systems）中。）
- MPEG-4 第二部分（MPEG-4 第二部分標準可以使用在網絡傳輸、廣播和媒體存儲上。比起 MPEG-2 和第一版的 H.263，它的壓縮性能有所提高。）
- MPEG-4 第十部分（MPEG-4 第十部分技術上和 ITU-TH.264 是相同的標準，有時候也被叫做“AVC”）最后這兩個編碼組織合作，誕生了 H.264/AVC 標準。ITU-T 給這個標準命名為 H.264，而 ISO/IEC 稱它為 MPEG-4 高級視頻編碼（Advanced Video Coding，AVC）。
其他系列：
- AMV · AVS · Bink · CineForm · Cinepak · Dirac · DV · Indeo · Video · Pixlet · RealVideo · RTVideo · SheerVideo · Smacker · Sorenson Video · Theora · VC-1 · VP3 · VP6 · VP7 · VP8 · VP9 · WMV。因為以上編碼方式不常用，不再介紹。
總結
