高清视频压缩的格式介绍

发布网友 发布时间：2022-04-20 01:00

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热心网友 时间：2022-05-11 20:44

这一个比较古老的编码形式，由动态图像专业组织（Moving Pictureures Experts Group即MPEG）于1994年推出的压缩标准。
由于压缩比例较低，已经较为少见。一般一部120分钟长1080p的电影在此种格式下的大小约为30G上下。 MPEG-4多用于HDTVrip上，直接在HDTV上采用MPEG-4视频压缩的很少见。HDTVrip的MPEG-4编码可以理解为：通过把原有的HDTV文件按照比例缩小到一定的尺寸，以达到在减少文件大小、方便传输的同时画面效果不低于DVD效果的目的。可以说这种编码格式是为了达到一种画面效果和文件尺寸的平衡。
由于各个商业集团的纷争，MPEG-4的标准比较混乱，主要基于MPEG-4的常见标准有DivX和XviD。
DivX是一项由DivXNetworks公司发明的，类似于MP3的数字多媒体压缩技术。由于Divx后来转为了商业软件，其发展受到了很大*，表现相对欠佳，逐渐在竞争中处于了劣势。
XviD则是一个开放源码的MPEG-4 多媒体解码器，它是基于OpenDivX而编写的。XviD是由一群原OpenDivX义务开发者在OpenDivX于2001年7月停止开发后自行开发的，应用较广泛。一部720p的90分钟长的电影大概在4.3G左右，同时画面有普通1080p的80%~90%。
MPEG－4具有很多优点。它的压缩率可以超过100倍，而仍保有极佳的音质和画质；它可利用最少的数据，获取最佳的图像质量，满足低码率应用的需求；它更适合于交互式AV服务及远程监控。具体如下：
1.形状编码
形状信息的获得首先要对图形进行分析和分割，把各个代表不同内容的目标分割后再用形状表示。形状信息通常用二值
Alpha平面来表示。二值Alpha平面可用临近信息进行算术编码（CAE）；灰度Alpha平面可用运动补偿加DCT变换方式类似纹理编码一样进行编码。
其中用于图像压缩的变换有离散Forier变换（DFT）、离散小波变换（DWT）、奇异值分解（SVD）、K－L变换、Walsh变换、Hadamard变换、Harr变换、Slant变换、离散余弦变换（DCT）。其中K－L变换的去相关性最好，而DCT是接近K－L变换效果的最便于实现的变换。和MPEG－1/2一样，MPEG－4也选择了DCT。通常，用于数据压缩的熵编码方法有霍夫曼（Huffman）编码、矢量量化、算术编码、游程编码、LZW编码等。对于纹理编码，MPEG－4选择了把游程编码、矢量量化和Huffman编码进行混合编程编码（VLC）。纹理编码要经过DCT变换、量化、DC/AC预测、扫描、基于Hufman的VLC编码。
2.运动估计和补偿
MPEG－4中提供了基于块的运动估计和补偿技术来有效地利用各个VOP中视频内容上的时间冗余。一般，运动估计和补偿可以看作针对任意形状图像序列的块匹配技术的延伸。块匹配过程对于标准宏块使用；预测误差和用于预测的宏块运动向量一起被编码；高级运动补偿模式支持重叠块运动补偿，可对8×8块运动向量进行编码。为了使运动估计得到高编码效率，预测图像和被预测图像越相似越好，所以在运动估计之前要先进行补偿。在目标边界上的MB先用水平填补而后用垂直填补，其余完全在VOP之外的MB用扩张填补。
3.纹理编码
纹理指的是I－VOP图像和P/B－VOP经运动补偿后残留的图像信息。纹理一般在变换域进行压缩编码和熵编码。准正式编辑已经出版：静态图像压缩编码标准（JPEG）；数字声像储存压缩编码标准（MPEG－1）；通用视频图像压缩编码标准（MPEG－2）。
随后，MPEG专家组于1999年2月正式公布了MPEG－4（ISO/IEC14496）V1.0版本。同年底MPEG－4V2.0版本亦告完成，且于2000年年初正式成为国际标准。MPEG－4标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内，旨在为多媒体通信及应用环境提供标准的算法及工具，从而建立起一种能被多媒体传输、存储、检索等应用普遍采用的统一数据格式，并根据不同的应用需求，现场配置解码器，开放的编码系统也可随时加入新的有效的算法模块。为支持对视频内容的访问，MPEG－4提出了“视频对象”的概念。
4.伸屈性
MPEG专家组又推出了专门支持多媒体信息且基于内容检索的编码方案MPEG－7及多媒体框架标准MPEG－21。另外，由ITU－T和MPEG联合开发的新标准H.264是最新的视频编码算法。为了降低码率，获得尽可能更好图像质量，H.264标准吸取了MPEG－4的长处，具有更高的压缩比、更好的信道适应性，必将在数字视频的通信和存储领域得到广泛的应用，其发展潜力不可限量。
视频的伸屈性，包括空间伸屈性和时间伸屈性。空间伸屈性可以得到不同的空间分辨率，时间伸屈性可得到不同的时间分辨率。每种伸屈都有多层，在只有高低2层的情况下，底层指的是基本层，而高层指的是增强层。
5.差错回避
VLC码中的一个比特错误会引起同步丢失，而运动补偿则会引起错误传递。MPEG－4的差错回避有三个方面：重同步、数据恢复和错误隐藏。重同步，是指差错被检测后，解码器和码流之间重新同步的技术。一般来说，这种方法会将错误之前的同步点到重建的同步点之间的数据丢弃。不过这些丢弃的数据可以用其他的技术进行恢复和实施错误隐藏。数据恢复工具在解码器和码流重新建立起同步后用来恢复丢弃的数据。这些工具不是简单的用容错码恢复，而是用一种差错回避手段，即用可逆VLC码字进行VLC编码。错误隐藏，在重同步有效地将错误定位后可以很容易处理。为了进一步提高错误隐匿的能力，有必要增加错误定位能力，特别是数据分割可以用来提高错误定位能力。
总之，为了满足各种应用的需求，MPEG－4标准的使用范围相当庞大，具有广泛的适应性和可扩展性。 全名VC-1视讯编解码器（Video Codec 1），是微软所开发的视讯编解码系统。VC-1是最后被认可的高清编码格式，不过因为有微软的后台，所以这种编码格式不能小窥。相对于MPEG2，VC-1的压缩比更高，但相对于H.264而言，编码解码的计算则要稍小一些。目前来看，VC-1可能是一个比较好的平衡，一般一部1080p长120分钟的电影大概在26G左右。