4.2 视频压缩编码国际标准 在线视频

各位同学下午好

我是北京邮电大学的门爱东

今天由我来主讲

今天主要内容是讲

关于视频压缩编码标准方面的

一些事情

那么关于视频要素编码的标准

主要有这么几个国际组织来制定

第一个首先是ITU

那么这是一个官方的组织

另外两个是关于ISO国际标准化委员会

以及IEC国际电工委员会

这是两个

民间的非营利的组织

那么有他们三个各自独立

或者是相互合作

来制定了一个标准

那么其中1990年

制定了

就H61之后

那么视频编码技术

得到快速发展

那么后续他们现在呢又制定了

关于

H262 263

以及263的 plus

以及264以及265

现在正在制定的是266

以及SOIEC他们也

制定了相关的一些标准

包括MPEG1

MPEG2以及MPEG4

以及还有用于其他一些方面的

关于安排一系列的一些标准

那么对于一个视频编码标准来讲

你想获得成功

可能需要考虑有一些因素

那么第一个

需要考虑它的互用性

就是说不同厂家

制造的编码器和解码器

应该能够无缝隙的来工作

第二要具有创新型

要比以前的旧有的标准

要性能会更好

第三个呢

可能要保持一定的竞争性

这样优于

不同的厂家

来提供一个更灵活的竞争

那么可能不同的厂家

会制造不同的编码器

但是我们只标准化

你的码流的语义语法

以及解码给定一个

参考解码器

对编码器

我们并不做规定

所以这样可以给厂家

留下充分的余地

第4个就是说我们要独立

就是说我们的标准

要不依赖于某些特定的条件

特定的传输媒介

或者特定的传输的一些手段

这样可以提供一个广泛的应用

以及我们还要考虑兼容性

考虑前项兼容

以及后项兼容

就是说要获以前的标准

要保持兼容

同时对未来的或者对后项的标准

我们也能部分的来进行解码

所以这是我们需要

就是说

要考虑一些问题

那么刚才说了

就是说对于一个编码的

就是说成功的要素

我们要制定关于码流的语义啊

语法

以及参考解码器的标准

那么其实我们

可以允许厂家对编码器

可以进行优化

这样来减少你的实现的复杂度

这样

但是我们对一个标准来讲

我们只提供质量的保证

就是说不提供质量的保证

然后只提供他的雇佣性

也就是说对像这个图里边一样

那么我们可能会有很多个模块来构成

包括预处理编码器

解码器然后以后

后处理之类的

我们的标准可能更关注的是一个

解码器的

给提供一个参考

同时以及你在这里边这个

关于码流

就这一部分

你的码流的语法语义

大家对编码器来讲

其实我们可能

不做规定

这样可能不同的厂家之间

会自己提供自己的编码器

他会有自己的独有的一些技术

但是只要它的码流

符合我的标准就可以

这是关于那么相关的一些术语

我们来看一下

就是说刚才说了

就是说我们要规定了

你的码流

必须遵循语法语义

以及一些参考的解码器

我们来看什么是

句法

那么所谓的句法是表示

码流各层次信息的

一个标识符的集合

比如像我们的宏块的类型

我们量化的参考

以及我们的语义

所谓的语义

就定义了语法中

各个标识符所对应的定义

那么另外一个

我们会经常看到

所谓的编码的范畴

或者叫prolife

那么其实它主要是一些

编码算法的

或者是工具的一些集合

比如说

我们是不是需要做高效处理

是不是允许有P帧

或者B帧

允许我们的取样结构什么样

以及需要不需要

所谓的熵编码

我们是采用

哈弗编码

还是算术编码

我们需要对这些具体的编码的工具

我们需要做出一些选择或者是约束

所以这样构成了我们编码的范畴

那么另外一个就是编码的层次

所谓的编码层次就是说

这些具体工具里面

会涉及到很多参数

这些参数如何来设定

这样可能对我们解码器的负载

以及它内存的占用情况

可能会会产生较大的影响

比如像我们最大的分辨率

我们的最高频率

我们的最高码率这些

我们称为编码的层次

或者编码的levels

那么我们来看就是说

看一下这些早期的国际标准

他们都具有各自有什么特点

或者说它涉及到一些主要的参数

主要特性都有哪些

那么对于H.261来讲

是一个全球来讲是第一个

或者说最早的视频编码标准

那么是ITU为了载带SDN

上面开展

码率P×64K比特每秒的双向

双向声像业务制定的一个标准

所以说它的速率

实际上是P×64K大概这么

一个概念

那么相对应的时期

获得对应的就是iPad1

这是由SO为速率

为1~1.5兆

比特每秒的一个VHS的一个

数字音像信息的存储而制定

也就是我们以前经常说的

所谓的VCD之类

来制定一个标准

同样的这些标准里边

对MPEG-1来讲

它是包括这视频编码

音频编码

以及系统这么三部分

那么对H.261来讲

只是一个视频编码

这是关于这个 那么对于MpeG-2

以及或者说叫H.262来讲

那么这是由ITU和ISO共同制定的

所以说在ITU系列里边

它叫做H262

那么在SO系列里边

它叫MPEG-2

那么和以前的

刚才讲的MPEG-1相比

主要是增加了一些新的技术

包括如何处理隔行

更高的色效的取样

比如说除了4:2

比邻之外

还规定了4:2:2

以及4:4:4

这些

这些亮度和色度的取样方式

以及更精细的一个DCT的

系数的量化

以及比例的调节

比如像这个表

就给了一个就是说

更精细的可控制的一个范围

另外一个还提供一些

可伸缩的视频编码

所谓的可伸缩

可能是你的空间分辨率可伸缩

你的时间可伸缩

就是说

我们原来每一秒钟传25副

如果可能只传其中的

比如偶数或者奇数

或者传某一个东西

以及我的信噪比可伸缩

就是我可以传一个很高信噪比的

也可以传很低信噪比

这样提供一个可变的服务

根据你的业务的不同

可能会提供一个高质量

也可能是经过一个低的质量

所以这样给一个业务的开展

提供了更多的便利性

所以说一个可伸缩视频编码

当然实际中在实际中用的

可能并没有得到广泛应用

但是最初的时候

从学术角度

还是涉及到这么几些模式

那么这是关于MpeG-2

刚才说了

我们有一个术语叫做范畴

所以说prolife

那么对MPEG-2来讲

它主要制定了这么几个范畴

第一

是简单simple的一个范畴

第二主的一个范畴

然后还有刚才说的是可伸缩的

所以说还有一个信噪比 空间

以及一个HIGH一个高的

这么一个范畴

那么相应的

当然它会有一些主要的特征

比如说它的量都会涉入到取样比例

以及它是不是有B帧

是不是信噪比可伸缩

是不是空间可伸缩

以及你的是4:2:0

还是4:2:2

根据这些主要特征

不同的

可能会选择不同的工具

这些工具可能会构成

刚才说的MPEG的范畴

那么对应的它会有一个levels这个层次

那么这个层次相对的就根据

这些参数的不同

相对就会有低的

有高的

中的以及高的1140

这么几个层次

这就是关于MPEG-2

那么进入后续的标准

就是H263

这是用IQ来制定的

一个低码率64K比特每秒

以及以下的一个视频编码标准

那么它的主要目的

是针对可视电话

以及会议电视来制定的标准

当然后面刚才说的

还有一些后续的改进

H263的plus

以及H263﹢﹢

那么相比最初的H261

那么增加了一些

就是说高效的编码模式

Bp帧的编码模式

以及区块效应滤波器

以及抗木马的一些措施

这样我们比H261有一些

更好的性能

那么同样的话

它对应的就是ISO的标准

就是MPEG-4

那么主要是为解决视频

以及其他媒体数据的这种集成

或交互式多媒体应用

来制定的一个标准

那么当时主要为点播

像这样的一些应用

那么同样的

在可视对象编码方面

那么它也是包括了一个高效的

一些鲁棒性的编码

以及静止的背景编码

或者我们叫做灵隐编码

以及可伸缩的编码

那么基本上是同时期的

还差有三或者是二

叫MPEG-4

这么情况

那么当然还有一些

其他的一些标准

包括我们中国

自主知识产权的

自己制定的标准

所谓的IOS就是说

Video audio

这种编码标准

那么也分为音频视频

以及系统这么三部分

那么这是一个完整的

标准级

以及像一些厂家

他自己制定的私有标准

但是事实上成为一些工业标准

或者是得到大家广泛应用

广泛承认的一些标准

比如像微软的

这VP8 VP9

那就是类似于

或者H264

或者h265

这么一个性能

那么当然他也采用了一些

大家普遍采用的一些技术

当然在这技术上

它会有一些改进

包括我们的帧内帧间的预测编码

1/8像素精度的

Mv精度运动矢量

以及8抽头的

可切换的亚像素内插滤波器

以及改进的熵编码

和环路滤波

以及整数变化

这些技术

通过这些技术

来获得可能更好的性能

那么同时 VP8 VP9

因为它是微软制定的

所以说它会为被我们浏览器所支持

比如说你的

另外是指要支持 html

这时候你浏览器就会支持

这两个标准

那么所以这样适合于

开展网上的一些视频的应用

那么这是关于说H下面我们再来看一下

H265

就是说HEVC

它采用的一些

技术方面的一些具体的措施