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ZOL高清大讲堂：视频编码格式全面解析在上一期的ZOL高清知识大讲堂中，为大家简单的介绍了什么是高清的问题，使大家对于高清在我们娱乐生活中出现有了一定的认识。今天我们就来深入讨论一下视频编码的问题。了解视频编码是我们深入了解视频播放的基础。没有看到的朋友可以回顾一下《ZOL我要玩高清：旧话重提高清是什么？》ZOL高清大讲堂之视频编码篇我们在详解各种主流的视频格式之前，先抛开各种视频格式的定义，来讨论这样一件事情：你觉得目前的视频格式编码混乱吗？相信这个问题问出来，许多、、不同知识层次的人有不同的思考，但是答案却都有一个共同点就是：“混乱”。从我们在接触网络上面看电影以来，就会遇到从原先我们熟知的RMVB格式的视频到后来接触的MP4、3GP等格式的视频就会感到为什么同样是AVI的视频，我的MP4却不支持，而别人的就可以呢？这里就涉及到了视频编码与封装格式的问题。本文主要是针对视频编码进行讨论，以后会在下次为大家讲解一下关于封装格式的问题。所谓视频编码方式就是指通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。目前视频流传输中最为重要的编解码标准有国际电联的H.264，运动静止图像专家组的M-JPEG和国际标准化组织运动图像专家组的MPEG系列标准，此外在互联网上被广泛应用的还有Real-Networks的RealVideo、微软公司的WMV以及Apple公司的QuickTime等，到目前google力推的WebM格式都收到了我们的关注。以下我们会为大家就主流的视频编码做一下讲解。视频国际标准化相关组织的的ISO和ITU-T格式的统一肯定会极大地提高人们的生活的便利以及数据的传播，为什么还会有如此繁多的视频编码的方式，难道就没有专门机构或者组织来管理一下吗？带着这些疑问我们认识一下底下的两个机构。ITU-TITU-T的中文名称是国际电信联盟远程通信标准化组织(ITU-TforITUTelecommunicationStandardizationSector),它是国际电信联盟管理下的专门制定远程通信相关国际标准的组织。由ITU-T指定的国际标准通常被称为建议(Recommendations)。由于ITU-T是ITU的一部分，而ITU是联合国下属的组织，所以由该组织提出的国际标准比起其它的组织提出的类似的技术规范更正式一些。它制定的标准有H.261、H.263、H.263+等，目前流行最广的，影响也是最大的H.264也有他的一份功劳。底下附上H-视频音频以及多媒体系统复合方法H.223低码率多媒体通信复合协议H.225.0也被称为实时传输协议H.261视频压缩标准,约1991年H.262视频压缩标准(和MPEG-2第二部分内容相同),约1994年H.263视频压缩标准,约1995年H.263v2(也就是H.263+)视频压缩标准,约1998年H.264视频压缩标准(和MPEG-4第十部分内容相同),约2003年H.323基于包传输的多媒体通信系统ISO国际标准化组织（ISO）是由各国标准化团体（ISO成员团体）组成的世界性的联合会。负责各种标准的制定，当然也少不了关于视频编码方面的。它制定的标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。并且已经制定出来了最新的MPEG-7，并且计划公布MPEG-21。国际标准化组织（ISO）制定的标准主要集中在MPEG系列。也就是由动态的图像专家组制定的一系列的标准。由ISO下属的MPEG运动图象专家组开发视频编码方面主要是Mpeg1（vcd用的就是它）、Mpeg2（DVD使用）、Mpeg4（现在的DVDRIP使用的都是它的变种，如：divx，xvid等）、Mpeg4AVC（现在正热门也就是H.264）了解一下这两家机构是我们了解视频编码之所以会对现在所采用的主流视频的编码有着重要的作用。正是这两家机构根据不同的时期对于视频编码的不断地调整才使得目前的视频编码看起来混乱的原因。其实本意是为了满足目前互联网的快速发展以及随着电脑性能的提高做得调整，随着时间的推移，可以预见的是短时间内视频的编码还是会多家并存，随着google、微软等巨头的涌入，可能会在不久的将来也发生一定的变化。ISO国际标准化组织制定的MPEG-4MPEG全称是MovingPicturesExpertsGroup，它是“动态图象专家组”的英文缩写，该专家组成立于1988年，致力于运动图像及其伴音的压缩编码标准化工作，原先他们打算开发MPEG1、MPEG2、MPEG3和MPEG4四个版本，以适用于不同带宽和数字影像质量的要求。采用了MPEG-4视频编码的蓝光盘MPEG系列标准已成为国际上影响最大的多媒体技术标准，其中MPEG-1和MPEG-2是采用以香农信息论为基础的预测编码、变换编码、熵编码及运动补偿等第一代数据压缩编码技术；MPEG-4（ISO/IEC14496）则是基于第二代压缩编码技术制定的国际标准，它以视听媒体对象为基本单元，采用基于内容的压缩编码，以实现数字视音频、图形合成应用及交互式多媒体的集成。MPEG系列标准对VCD、DVD等视听消费电子及数字电视和高清晰度电视（DTV和HDTV）、多媒体通信等信息产业的发展产生了巨大而深远的影响。MPEG1已经在VCD上得到了广泛的应用，而MPEG2在DVD以及广播电视上面得到了利用，而MPEG3最初是为HDTV开发的编码和压缩标准，但由于MPEG2的出色性能表现，MPEG3并没有得到重用，只好在半路就被pass掉了。MPEG-4的规范MPEG-4于1999年初正式成为国际标准。它是一个适用于低传输速率应用的方案。与MPEG1和MPEG2相比，MPEG4更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4（同时也是ISO/IEC14496）的制订并非只有动态视频的编解码而已，其中还包括诸多的环节与项目，真正与视频直接且密切相关的，其实就是MPEG-4Part2（也称为MPEG-4Visual）的部分，其余还有用于传送时的整合架构规范、文件格式、软件规范、相关定义等。MPEG1、MPEG2技术当初制定时，它们定位的标准均为高层媒体表示与结构，但随着计算机软件及网络技术的快速发展，MPEG1.MPEG2技术的弊端就显示出来了：交互性及灵活性较低，压缩的多媒体文件体积过于庞大，难以实现网络的实时传播。而MPEG4技术的标准是对运动图像中的内容进行编码，其具体的编码对象就是图像中的音频和视频，术语称为“AV对象”，而连续的AV对象组合在一起又可以形成AV场景。因此，MPEG4标准就是围绕着AV对象的编码、存储、传输和组合而制定的，高效率地编码、组织、存储、传输AV对象是MPEG4标准的基本内容。AV对象（AVO，AudioVisualObject）是MPEG-4为支持基于内容编码而提出的重要概念。对象是指在一个场景中能够访问和操纵的实体，对象的划分可根据其独特的纹理、运动、形状、模型和高层语义为依据。在MPEG-4中所见的视音频已不再是过去MPEG-1、MPEG-2中图像帧的概念，而是一个个视听场景（AV场景），这些不同的AV场景由不同的AV对象组成。AV对象是听觉、视觉、或者视听内容的表示单元，其基本单位是原始AV对象，它可以是自然的或合成的声音、图像。原始AV对象具有高效编码、高效存储与传输以及可交互操作的特性，它又可进一步组成复合AV对象。因此MPEG-4标准的基本内容就是对AV对象进行高效编码、组织、存储与传输。AV对象的提出，使多媒体通信具有高度交互及高效编码的能力，AV对象编码就是MPEG-4的核心编码技术.在视频编码方面，MPEG4支持对自然和合成的视觉对象的编码。（合成的视觉对象包括2D、3D动画和人面部表情动画等）。在音频编码上，MPEG4可以在一组编码工具支持下，对语音、音乐等自然声音对象和具有回响、空间方位感的合成声音对象进行音频编码。由于MPEG4只处理图像帧与帧之间有差异的元素，而舍弃相同的元素，因此大大减少了合成多媒体文件的体积。应用MPEG4技术的影音文件最显著特点就是压缩率高且成像清晰，一般来说，一小时的影像可以被压缩为350M左右的数据，而一部高清晰度的DVD电影,可以压缩成两张甚至一张650MCD光碟来存储。做一个对比就可以清楚地看到MPEG-4（part2）的优点，如果传输一个1920×1080的HD高分辨率、24fps（每秒更新24张画面）传输频宽上MPEG-2需要12～20Mbps，相对的MPEG-4SP（第二部分）只要10Mbps多点，更直接地说，若将MPEG-2的频宽视为基准100%，MPEG-4SP要达相同体验效果只需60%频宽。MPEG-4的技术特点MPEG-4则代表了基于模型/对象的第二代压缩编码技术，它充分利用了人眼视觉特性，抓住了图像信息传输的本质，从轮廓、纹理思路出发，支持基于视觉内容的交互功能，这适应了多媒体信息的应用由播放型转向基于内容的访问、检索及操作的发展趋势。MPEG-4不仅可提供高压缩率，同时也可实现更好的多媒体内容互动性及全方位的存取性，它采用开放的编码系统，可随时加入新的编码算法模块，同时也可根据不同应用需求现场配置解码器，以支持多种多媒体应用。MPEG-4采用了新一代视频编码技术，它在视频编码发展史上第一次把编码对象从图像帧拓展到具有实际意义的任意形状视频对象，从而实现了从基于像素的传统编码向基于对象和内容的现代编码的转变，因而引领着新一代智能图像编码的发展潮流。MPEG-4作为新一代多媒体数据压缩编码的典型代表，它第一次提出了基于内容、基于对象的压缩编码思想。它要求对自然或合成视听对象作更多分析甚至是理解，这正是信息处理的高级阶段，因而代表了现代数据压缩编码技术的发展方向。MPEG-4实现了从矩形帧到VOP的转变以及基于像素的传统编码向基于对象和内容的现代编码的转变，这正体现了传统视频编码与新一代视频编码的有机统一。基于内容的交互性是MPEG-4的核心思想，这对于视频编码技术的发展方向及广泛应用都具有特别重要的意义。目前主流占优势的H.264H.264是由ITU-T的VCEG（视频编码专家组）和ISO/IEC的MPEG（活动图像编码专家组）联合组建的联合视频组（JVT：jointvideoteam）提出的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。而国内业界通常所说的MPEG-4是MPEG-4的第2部分。即：H.264=MPEG-4（第十部分，也叫ISO/IEC14496-10）=MPEG-4AVC因此，不论是MPEG-4AVC、MPEG-4Part10，还是ISO/IEC14496-10，都是指H.264。H.264也是MPEG-4的一部分。H.264标准从1998年1月份开始草案征集，到2003年7月，整套H.264（ISO/IEC14496-10）规范定稿。2005年1月，MPEG组织正式发布了H.264验证报告，从各个方面论证了H.264的可用性以及各种工具集的效果，从标准的角度，印证H.264的成熟性。H.264关于该技术的视频编码方案，现在正式命名为ITU-TH.264或“JVT/AVC草案”。H.264/MPEG-4AVC作为MPEG-4标准的扩展（MPEG-4Part10），充分利用了现有MPEG-4标准中的各个环节。H.264/MPEG-4AVC就在现有MPEG-4AdvancedSimpleProfile的基础之上进行发展的。它即保留了以往压缩技术的优点和精华又具有其他压缩技术无法比拟的许多优点。H.264的技术特点：H.264使图像压缩技术上升到了一个更高的阶段，能够在较低带宽上提供高质量的图像传输，该优点非常适合国内运营商用户量大、接入网/骨干网带宽相对有限的状况。在同等的画质下，H.264比上一代编码标准MPEG2平均节约64％的传输码流，而比MPEG4ASP要平均节约39％的传输码流。全球很多IPTV业务运营商都将H.264作为编解码格式的标准，包括比利时电信，荷兰KPN，泰国ADC电信，