高壓縮比標(biāo)準(zhǔn)的各種特性為技術(shù)人員提供了廣闊的空間，在復(fù)雜性、延遲以及其他約束實(shí)時(shí)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(jìn)行視頻壓縮能夠在盡可能降低視頻容量的同時(shí)保持可接受的視頻質(zhì)量。但是，為便于傳輸和存儲(chǔ)而降低大小的視頻壓縮可能會(huì)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(jì)中要支持豐富的功能，因?yàn)椴煌愋偷囊曨l應(yīng)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(hào)" title="數(shù)字信號(hào)">數(shù)字信號(hào)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(jí)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)提供的豐富選項(xiàng)來幫助系統(tǒng)開發(fā)人員實(shí)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(fù)雜性促使我們必須采用優(yōu)化方案。編碼器非常重要，因?yàn)樗鼈儾坏仨殱M足應(yīng)用要求，而且也是視頻應(yīng)用進(jìn)行大量處理任務(wù)的主要部分。雖然編碼器是基于信息理論之上的，但在實(shí)施過程中仍需要在不同因素間權(quán)衡取舍，因此會(huì)非常復(fù)雜。編碼器應(yīng)當(dāng)具有高度的可配置性，并能針對(duì)各種視頻應(yīng)用提供簡單易用的系統(tǒng)接口且實(shí)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(chǔ)需要占用大量空間。像H.264/MPEG-4 AVC等高級(jí)視頻編解碼器能實(shí)現(xiàn)高達(dá)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(shí)現(xiàn)傳輸，并能減少視頻存儲(chǔ)所占的空間。

與靜態(tài)影像領(lǐng)域的JPEG標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行編碼，就可建立眾多的后續(xù)預(yù)測幀(P幀)。我們可用所謂運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)來實(shí)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(dāng)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(yùn)動(dòng)補(bǔ)償視頻編碼器的結(jié)構(gòu)圖。運(yùn)動(dòng)矢量(MV)數(shù)據(jù)描述了各塊的移動(dòng)位置，該數(shù)據(jù)在估算階段創(chuàng)建，這通常是算法中計(jì)算強(qiáng)度最大的階段。



                                                圖1：一般性運(yùn)動(dòng)補(bǔ)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(jì)算出運(yùn)動(dòng)矢量(藍(lán)色部分)后剩余的編碼量。




                                                                圖2：顯示計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量后剩余編碼量的P 幀及參考幀。


視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)僅指定位流語法與解碼進(jìn)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(gè)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(dāng)?shù)姆绞酱_定視頻信號(hào)中的噪聲。此外，高級(jí)H.264/MPEG-4 AVC標(biāo)準(zhǔn)還可提供宏塊大小、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償四分之一像素分辨率(quarter-pel resolution)、多參考幀、雙向幀預(yù)測(B幀)以及自適應(yīng)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(shí)還增強(qiáng)了功能。

多樣化的應(yīng)用需求

視頻應(yīng)用要求差異很大。高級(jí)壓縮標(biāo)準(zhǔn)的各種特性為技術(shù)人員提供了廣闊的空間，在復(fù)雜性、延遲以及其他約束實(shí)時(shí)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(huì)議以及數(shù)碼攝像機(jī)(DVR)對(duì)視頻就有著不同的要求。