高壓縮比標準的各種特性為技術(shù)人員提供了廣闊的空間，在復雜性、延遲以及其他約束實時性能的因素之間獲得最佳平衡。

用數(shù)字視頻" title="視頻">視頻編碼進行視頻壓縮能夠在盡可能降低視頻容量的同時保持可接受的視頻質(zhì)量。但是，為便于傳輸和存儲而降低大小的視頻壓縮可能會犧牲一些圖像質(zhì)量。此外，視頻壓縮還要求處理器具備較高性能，并且在設(shè)計中要支持豐富的功能，因為不同類型的視頻應用在分辨率、帶寬以及靈活性方面都有著不同的要求。具有更高靈活性的數(shù)字信號" title="數(shù)字信號">數(shù)字信號處理器(DSP)不僅能夠充分滿足上述需求，而且還可充分發(fā)揮高級視頻壓縮標準提供的豐富選項來幫助系統(tǒng)開發(fā)人員實現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化。

視頻編解碼(編解碼器)算法的固有結(jié)構(gòu)和復雜性促使我們必須采用優(yōu)化方案。編碼器非常重要，因為它們不但必須滿足應用要求，而且也是視頻應用進行大量處理任務的主要部分。雖然編碼器是基于信息理論之上的，但在實施過程中仍需要在不同因素間權(quán)衡取舍，因此會非常復雜。編碼器應當具有高度的可配置性，并能針對各種視頻應用提供簡單易用的系統(tǒng)接口且實現(xiàn)性能最佳化，從而使開發(fā)人員受益匪淺。

視頻壓縮的特性

原始數(shù)字視頻的傳輸或存儲需要占用大量空間。像H.264/MPEG-4 AVC等高級視頻編解碼器能實現(xiàn)高達60:1到100:1的壓縮比并確保持續(xù)不變的吞吐量，這使我們能夠利用較窄的傳輸通道實現(xiàn)傳輸，并能減少視頻存儲所占的空間。

與靜態(tài)影像領(lǐng)域的JPEG標準一樣，ITU與MPEG視頻編碼算法也需要結(jié)合采用離散轉(zhuǎn)換編碼(DCT或類似技術(shù))、量化和可變長度編碼等技術(shù)來壓縮幀中的宏塊。一旦算法建立了基線編碼內(nèi)(I幀)，只需通過視覺內(nèi)容的差值或它們之間的殘留值進行編碼，就可建立眾多的后續(xù)預測幀(P幀)。我們可用所謂運動補償技術(shù)來實現(xiàn)這種幀間差值。該算法首先估算前一參考幀宏塊移入到當前幀的位置，然后再消除冗余并壓縮剩余部分。


圖1給出了一般性運動補償視頻編碼器的結(jié)構(gòu)圖。運動矢量(MV)數(shù)據(jù)描述了各塊的移動位置，該數(shù)據(jù)在估算階段創(chuàng)建，這通常是算法中計算強度最大的階段。



                                                圖1：一般性運動補償視頻編碼器的結(jié)構(gòu)圖。


圖2顯示了P幀(右)及其參考幀(左)。在P幀下方，剩余部分(黑色部分)顯示了計算出運動矢量(藍色部分)后剩余的編碼量。




                                                                圖2：顯示計算運動矢量后剩余編碼量的P 幀及參考幀。


視頻壓縮標準僅指定位流語法與解碼進程，從而使編碼器擁有很大的創(chuàng)新空間。速率控制也是一個可以創(chuàng)新的領(lǐng)域，使編碼器能分配量化參數(shù)，從而以適當?shù)姆绞酱_定視頻信號中的噪聲。此外，高級H.264/MPEG-4 AVC標準還可提供宏塊大小、運動補償四分之一像素分辨率(quarter-pel resolution)、多參考幀、雙向幀預測(B幀)以及自適應環(huán)內(nèi)去塊濾波(in-loop deblocking)等多種選擇，從而既提高了靈活性同時還增強了功能。

多樣化的應用需求

視頻應用要求差異很大。高級壓縮標準的各種特性為技術(shù)人員提供了廣闊的空間，在復雜性、延遲以及其他約束實時性能的因素之間獲得最佳平衡。例如，我們可以設(shè)想，視頻電話、視頻會議以及數(shù)碼攝像機(DVR)對視頻就有著不同的要求。