视频编码标准汇总及比较

制定者:MPEG(MovingPictureExpertGroup)

所需频宽:2Mbps

特性:对动作不激烈的视频信号可获得较好的图像质量,但当动作激烈时,图像就会产生马赛克现象。它没有定义用于额外数据流进行编对码的格式,因此这种技术不能广泛推广。它主要用于家用VCD,它需要的存储空间比较大。

优点:对动作不激烈的视频信号可获得较好的图像质量。

缺点:当动作激烈时,图像就会产生马赛克现象。它没有定义用于额外数据流进行编对码的格式,因此这种技术不能广泛推广。

应用领域:Mixer

所需频宽:视频上4.3Mbps,音频上最低的采样率为16kHz

特性:编码码率从每秒3兆比特~100兆比特,是广播级质量的图像压缩标准,并具有CD级的音质。MPEG-2的音频编码可提供左、右、中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道,和多达7个伴音声道。作为MPEG-1的兼容性扩展,MPEG-2支持隔行扫描视频格式和其它先进功能,可广泛应用在各种速率和各种分辨率的场合。但是MPEG-2标准数据量依然很大,不便存放和传输。

优点:MPEG-2的音频编码可提供左、右、中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道,和多达7个伴音声道,具有CD级的音质。可提供一个较广的范围改变压缩比,以适应不同画面质量、存储容量以及带宽的要求。支持隔行扫描视频格式和其它先进功能,可广泛应用在各种速率和各种分辨率的场合。

缺点:压缩比较低,数据量依然很大,不便存放和传输,如用于网络方面则需要较高的网络带宽,因此不太适合用于Internet和VOD点播方面。

由于MPEG-2在设计时的巧妙处理,使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据,如VCD。

MPEG-2的音频编码可提供左、右、中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道,和多达7个伴音声道。我们平时所说的DVD就是采用MPEG-2编码压缩,所以可有8种语言的配音。

除了作为DVD的指定标准外,MPEG-2的应用前景非常的广阔,MPEG-2还可用于广播、有线电视网、电缆网络以及卫星直播(DirectBroadcastSatellite)提供广播级的数字视频。

MPEG-2的另一特点是可提供一个较广的范围改变压缩比,以适应不同画面质量、存储容量以及带宽的要求。对于最终用户来说,由于现存电视机分辨率限制,MPEG-2所带来的高清晰度画面质量在电视上效果并不明显,不过其音频特性非常引人注目,如加重低音,多伴音声道等。

类型:Video

所需频宽:128Kbps~38.4Mbps(600kb/s左右)

特性:支持对象型态编码及合成图像的压缩、适用于高阶交互功能与特殊视频制作、容错性编码技术及细微式可调性编码技术,可适用于频宽变化剧烈的网络,更适于交互AV服务以及远程监控。

MPEG-4是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看,允许你加入其中,即有交互性)的动态图象标准;它的另一个特点是其综合性;从根源上说,MPEG-4试图将自然物体与人造物体相溶合(视觉效果意义上的)。MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。MPEG4试图达到两个目标:

1.低比特率下的多媒体通信;

2.是多工业的多媒体通信的综合。据此目标,MPEG4引入AV对象(Audio/VisaulObjects),使得更多的交互操作成为可能。

MPEG-4标准是面向对象的压缩方式,根据图像内容,将其中的对象(物体、人物、背景)分离出来分别进行帧内、帧间编码压缩,并允许在不同的对象之间灵活分配码率,对重要的对象分配较多的字节,对次要的对象分配较少的字节,从而大大提高了压缩比,使其在较低的码率下获得较好的效果。

优点:压缩率高,质量优,容错性好,视频质量分辨率比较高,而数据速率相对较低,采用面向对象的压缩方式。

缺点:专利收费不合理。

备注:MPEG-4是为交互式多媒体通讯制定得压缩标准。MPEG4于1998年11月公布,原预计1999年1月投入使用的国际标准MPEG4不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码,更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG专家组的专家们正在为MPEG-4的制定努力工作。

MPEG-4的视频质量分辨率比较高,而数据速率相对较低。主要原因在于,MPEG-4采用ACE(高级译码效率)技术,它是一套首次使用于MPEG-4的编码运算规则。

与ACE有关的目标定向可以启用很低的数据率。它与MPEG-2相比,可节省90%的储存空间。MPEG-4还可以在声频与视频流中广泛的升级。当视频在5kb/s与10Mb/s之间变化时,声频信号可以在2kb/s与24kb/s之间进行处理。特别要强调的是MPEG-4标准是面向对象的压缩方式,不是像MPEG-1和MPEG-2简单地将图像分为一些像块,而是根据图像内容,将其中的对象(物体、人物、背景)分离出来分别进行帧内、帧间编码压缩,并允许在不同的对象之间灵活分配码率,对重要的对象分配较多的字节,对次要的对象分配较少的字节,从而大大提高了压缩比,使其在较低的码率下获得较好的效果。

所需频宽:-

优点:广泛的多媒体运用,可以在存储形式、流形式,实时或非实时中运用。

缺点:-

版税方式:-

备注:MPEG-7是为互联网视频检索制定的压缩标准。

MPEG-7的功能与其他MPEG标准互为补充。MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4是内容本身的表示,而MPEG-7是有关内容的信息,是比特的比特。

所需频宽:

特性:MPEG-21MultimediaFramework是致力于在大范围的网络上实现透明的传输和对多媒体资源的充分利用。MPEG-21致力于为多媒体传输和使用定义一个标准化的开放框架。这种框架将在开放的市场中为内容提供商和业务提供商创造同等的机会。同时,这将在一种互操作的模式下为用户提供更丰富的信息,用户将因此而受益。

MPEG-21景象可以总结如下:一个多媒体框架,它可以在广阔的范围里,为不同的网络用户提供透明的和可不断扩展的多媒体资源。MPEG-21基于两个基本概念:分布和处理基本单元DI(theDigitalItem)以及DI与用户间的互操作。MPEG-21也可表述为:以一种高效、透明和可互操作的方式支持用户交换、接入、使用甚至操作DI的技术。

①将不同的协议、标准、技术等有机地融合在一起;

②制定新的标准;

③将这些不同的标准集成在一起。

MPEG-21标准其实就是一些关键技术的集成,通过这种集成环境就对全球数字媒体资源进行透明和增强管理,实现内容描述、创建、发布、使用、识别、收费管理、产权保护、用户隐私权保护、终端和网络资源抽取、事件报告等功能。

制定者:微软公司

特性:一种流媒体格式,WMV格式的体积非常小,适合在网上播放和传输。

优点:在同种视频质量的条件下,WMV的文件非常小

缺点:非开放性标准,时延非常大。

应用领域:media

版税方式:按个收费

制定者:CCITT(即以后的ITU-T)

所需频宽:6kbps至1.92Mbps

优点:在实时编码时比MPEG所占用的CPU运算量少得多。

缺点:剧烈运动的图像比相对静止的图像质量要差

制定者:ITU-T

所需频宽:低达20K到24Kbps带宽

特性:灵活性、节省带宽和存储空间、安装方便、可方便的进行二次开发。H.263与H.261相比采用了半象素的运动补偿,并增加了4种有效的压缩编码模式。

优点:能提供更好的图像质量、更低的速率、安装方便、可方便的进行二次开发。H.263与H.261相比采用了半象素的运动补偿,并增加了4种有效的压缩编码模式。

缺点:限制了其应用的图像输入格式,仅允许5种视频源格式。

应用领域:media(IP视频通信方面)

版税方式:按个收取

备注:1996年ITU-T完成了H.263编码标准。H.263使用户可以扩展带宽利用率,可以低达128Kbps的速率实现全运动视频(每秒30帧)。H.263以其灵活性以及节省带宽和存储空间的特性,具有低总拥有成本并提供了迅速的投资回报。H.263是为以低达20K到24Kbps带宽传送视频流而开发的,基于H.261编解码器来实现。但是,原则上它只需要一半的带宽就可取得与H.261同样的视频质量。

缺点:

备注:ITU-T在H.263发布后又修订发布了H.263标准的版本2,非正式地命名为H.263+标准。它在保证原H.263标准核心句法和语义不变的基础上,增加了若干选项以提高压缩效率或改善某方面的功能。

特性:H263++在H263+基础上增加了3个选项,主要是为了增强码流在恶劣信道上的抗误码性能,同时为了提高增强编码效率。

优点:提高了抗误码性能,增强编码效率。

备注:H263++在H263+基础上增加了3个选项,主要是为了增强码流在恶劣信道上的抗误码性能,同时为了提高增强编码效率。这3个选项为:

①选项U——称为增强型参考帧选择,它能够提供增强的编码效率和信道错误再生能力(特别是在包丢失的情形下),需要设计多缓冲区用于存贮多参考帧图像;

②选项V——称为数据分片,它能够提供增强型的抗误码能力(特别是在传输过程中本地数据被破坏的情况下),通过分离视频码流中DCT的系数头和运动矢量数据,采用可逆编码方式保护运动矢量;

③选项W——在H263+的码流中增加补充信息,保证增强型的反向兼容性,附加信息包括:指示采用的定点IDCT、图像信息和信息类型、任意的二进制数据、文本、重复的图像头、交替的场指示、稀疏的参考帧识别。

制定者:ITU-TVCEG和ISO/IECMPEG

所需频宽:1Mbps的频宽

特性:H264标准使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段,H.264压缩能力比H.263更强(在相同的重建图像质量下,H.264比H.263+和MPEG-4(SP)减小50%码率),但相对H.263有更惊人的运算量,连带影响省电、散热等议题。在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264应用亮点。

H.264推广应用对视频终端、网守、网关、MCU等系统的要求较高,将有力地推动视频会议软、硬件设备在各个方面的不断完善。但是现在的处理器还没有足够的运算能力处理H.264影片,象Athlon6FX、双核心的Athlon6X2、Pentium4甚至双核心PentiumD都力不从心。同时,要播放H.264影片,需要有强劲的显卡。ATI即推出的R520是目前唯一能搞定这一高难度任务的显卡。而NVIDIA的G70、Geforce7800GTX都无法达到播放H.264影片的要求。

优点:高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性,在较低带宽上提供高质量的图像传输。

①在相同的重建图像质量下,H.264比H.263+和MPEG-4(SP)减小50%码率;

②对信道时延的适应性较强,既可工作于低时延模式以满足实时业务,如会议电视等;又可工作于无时延限制的场合,如视频存储等;

④在编/解码器中采用复杂度可分级设计,在图像质量和编码处理之间可分级,以适应不同复杂度的应用;

缺点:对视频终端、网守、网关、MCU等系统的要求较高,在小型手持装置市场的发挥空间,恐怕不如H.263。

版税方式:按个收取。

③与过去相比,H.264降低了解码器的专利费,但开始增收编码器的专利费。如果视频节目运营商提供采用H.264/MPEG-4AVC(2006年1月1日开始收费)标准的视频节目,则还需要支付加盟费(Participationfee)。而最令人泄气的是,终端用户也需要交纳不同形式的费用,这笔费用将由运营商代收,打入收费成本。另外,两个专利代理组织的存在也使得问题更加的复杂化,甚至在某些情况,用户不得不同时面对这两个组织,原因是他们各自代表一部分专利拥有者。

备注:H.264是为新一代交互视频通讯制定的标准。该标准也被称为AVC(AdvancedVideoCoding)标准,是MPEG-4的第10部分。

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制定者:数字音频编解码技术标准工作组

所需频宽:码率覆盖几十kbps的低带宽通信到数十Mbps的高清晰度电视广播特性:适应面十分广阔,包括数字电视、激光视盘、网络流媒体、无线流媒体、数字音频广播、视频监控等等领域。码率覆盖几十kbps的低带宽通信到数十Mbps的高清晰度电视广播,可以支持低延迟模式的视频会议应用,也支持高压缩效率的视频存储应用等。与MPEG-2等现有压缩标准相比,在相同的视觉质量下,码率至少可以降低50%。编码效率比传统的MPEG-2国际标准提高近3倍。

优点:编码效率高、实现复杂度低、专利收费合理

版税方式:按个收取(每台终端1元人民币)

备注:属于信源编码技术,和信道编码及显示技术一起构成数字电视的技术体系,用以解决海量音视频数据的压缩问题。AVS是一个最基础的标准,不仅对数字电视产业至关重要,也广泛应用于激光视盘机、多媒体通信、互联网流媒体等数字音视频产业,它的编码效率比传统的MPEG-2国际标准提高近3倍。

THE END
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