幾種網(wǎng)絡(luò)視頻編碼技術(shù)的分析(已修改)
2025-07-08 20:24 本頁面
【正文】 幾種網(wǎng)絡(luò)視頻編碼技術(shù)的分析、比較與發(fā)展摘要：本文主要介紹了MPEG，AVS等3種主流網(wǎng)絡(luò)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。并從編碼的關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新改進(jìn)等方面對這三種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析比較。以期在未來的實際應(yīng)用中，能夠更好的做出選擇。1 引 言網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，高速數(shù)據(jù)傳輸以及大數(shù)據(jù)容量的傳輸，而短時間內(nèi)無法突破硬件存儲容量的限制，推動了網(wǎng)絡(luò)視頻編碼技術(shù)的革新、發(fā)展。通過各種網(wǎng)絡(luò)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的算法優(yōu)化，給人們提供了一個良好的視聽娛樂體驗，本文將從目前主流的幾種標(biāo)準(zhǔn)，即MPEG4。2 幾種主流標(biāo)準(zhǔn)介紹 MPEG4標(biāo)準(zhǔn)MPEG(Moving Pictures Experts Group)即動態(tài)圖像專家組是目前影響最大、應(yīng)用最廣的多媒體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。他包括MPEGMPEGMPEGMPEG21等眾多分支[1]。每一個分支都側(cè)重于不同的應(yīng)用，本文主要針對MPEG4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行闡述。 ，他具有高效的編碼標(biāo)準(zhǔn)和易于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c，即基本檔次，主檔次、擴(kuò)展檔次和高級檔次，以滿足視頻電話、視頻會議、視頻存儲、視頻廣播等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用。 AVS標(biāo)準(zhǔn)AVS（Audio Video coding Standard，音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)）是《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼》系列標(biāo)準(zhǔn)的簡稱，是我國具備自主知識產(chǎn)權(quán)的第二代信源編碼標(biāo)準(zhǔn)，也是數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)的共性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。3 一般性視頻編碼結(jié)構(gòu)介紹 視頻編碼結(jié)構(gòu)介紹視頻編碼理論和其他科學(xué)研究一樣，離不開數(shù)學(xué)模型的支撐。視頻編碼器采用模型來描述一個視頻流。這種模型使得壓縮數(shù)據(jù)盡可能占用最少的bit數(shù)，同時又保證重建后的視頻流能較好地近似原視頻流，做到壓縮效率和圖像質(zhì)量的平衡。 圖31 視頻編碼模型視頻編碼器如圖31所示，分為三個主要功能單元:時域模型、空域模型和嫡編碼器。時域模型的輸入是未壓縮的原始視頻流，通常原始視頻流相鄰幀之間具有很大的相似性，根據(jù)這個特點，時域模型建立預(yù)測幀來降低時域冗余。頻域模型的輸入是殘差圖像，它利用相鄰像素點的相似性，消除殘差圖像的頻域冗余。熵編碼器對時域參數(shù)如運動矢量和變換系數(shù)進(jìn)行壓縮，消除存在的統(tǒng)計冗余，并輸出壓縮后的比特流和數(shù)據(jù)用于視頻的存儲和傳輸。壓縮后的視頻碼流包括編碼的運動矢量參數(shù)、變換系數(shù)和頭信息。目前國際上的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)多種多樣，但這些標(biāo)準(zhǔn)大多遵循這一設(shè)計模型，細(xì)化后包括前端的運動估計和補(bǔ)償(又稱為DPCM)、變換預(yù)編碼和熵編碼等。這個模型又常常被稱為DPCM/DCT視頻編解碼器混合模型。圖32是一套典型的混合DPCM/DCT編碼框圖，目的是將當(dāng)前幀壓縮成比特流。 圖 32 DPCM/DCT視頻編碼框圖[4] 時域模型時域模型的作用就是消除連續(xù)幀之間的時域冗余。在時域模型中，當(dāng)前幀減去預(yù)測幀得到殘差圖像。預(yù)測幀越準(zhǔn)確，所得的殘差圖像的能量越小。殘差圖像經(jīng)過編碼后被傳輸?shù)浇獯a器。解碼器通過與殘差圖像相加來恢復(fù)當(dāng)前圖像以重建相應(yīng)的預(yù)測幀。預(yù)測幀的重建可以參考一幀或多幀之前或之后的圖像(稱為參考幀)，其精度可以通過參考幀和當(dāng)前幀之間的運動補(bǔ)償來提高。對于運動圖像為了使預(yù)測誤差盡可能小，從而達(dá)到減少碼率的目的，就一定要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)測方法，這個方法就是運動補(bǔ)償預(yù)測。運動補(bǔ)償預(yù)測有兩個過程。第一個過程是對運動物體的位移做出估計，即運動物體從上一幀到當(dāng)前幀位移的方向和像素數(shù)要做出估計，也就是要求出運動矢量，這個過程叫做運動估計。第二個過程是按照運動矢量，將上一幀做位移，求出對當(dāng)前幀的估計，這個過程稱為運動補(bǔ)償。圖像分割是運動補(bǔ)償預(yù)測的基礎(chǔ)。理想上是將圖像分割成不同運動的物體，但實現(xiàn)比較困難，所以通常采用兩種較簡單的方法。一種方法是對每個像素的位移進(jìn)行遞歸估計。另一種是把圖像分為矩形子塊，適當(dāng)選擇塊的大小，估計出運動子塊的位移，進(jìn)行預(yù)測傳輸。得到運動物體的位移估值后，即可將其送入預(yù)測器。與圖像分割的兩種方法相對應(yīng)，運動估計有兩種方法:一個是以像素為基礎(chǔ)的運動估計算法，也就是對每一個像素做估計，實現(xiàn)較為復(fù)雜。另一個是以像素矩陣塊為基礎(chǔ)的塊匹配法 (BM
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