数字视频技术广泛应用于通信、计算机、广播电视等领域,带来了会议电视、可视电话及数字电视、媒体存储等一系列应用,促使了许多视频编码标准的产生。ITU-T 与ISO/IEC 是制定视频编码标准的两大组织,ITU-T 的标准包括H.261、H.262、H.263、H.264,主要应用于实时视频通信领域,如会议电视;MPEG 系列标准是由ISO/IEC制定的,主要应用于视频存储(DVD)、广播电视、因特网或无线网上的流媒体等。两个组织也共同制定了一些标准,H.262 标准等同于MPEG-2 的视频编码标准,而目前最热门的H.264 标准则是MPEG-4 的第10 部分。
一、视频编码标准的发展
1、H.261 视频编码标准
H.261 是ITU-T 为在综合业务数字网(ISDN)上开展双向声像业务(可视电话、视频会议)而制定的,速率为64kb/s的整数倍。H.261 只对CIF 和QCIF 两种图像格式进行处理,每帧图像分成图像层、宏块组(GOB)层、宏块(MB)层、块(Block)层来处理。
H.261 是最早的运动图像压缩标准,它详细制定了视频编码的各个部分,包括运动补偿的帧间预测、DCT 变换、量化、熵编码,以及与固定速率的信道相适配的速率控制等部分。
2、H.262 视频编码标准(又称MPEG-2)
由MPEG-1 扩充而来,支持隔行扫描。使用十分广泛,几乎用于所有的数字电视系统,适合标清和高清电视,适合各种媒体传输,包括卫星、有线、地面等,都能有效地传输。
3、H.263 视频编码标准
H.263 是最早用于低码率视频编码的ITU-T 标准,是ITU-T 为低于64kb/s 的窄带通信信道制定的视频编码标准。它是在H.261 基础上发展起来的,其标准输入图像格式可以是S-QCIF、QCIF、CIF、4CIF 或者16CIF 的彩色4∶2∶0 亚取样图像。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。随后出现的第二版(H.263+)及H.263++增加了许多选项,使其具有更广泛的适用性。由于H.263的编码效率很高,H.263 Version 1只用H.261码率的一半就可以达到相同的重建图像质量,因此成为视频会议和可视电话应用的主角。通过前后三个版本的更新,H.263的编码性能得到很大提高。多个算法被最新标准H.264所沿用。
4、H.264 视频编码标准
H.264 是由ISO/IEC 与ITU-T 组成的联合视频组(JVT)制定的新一代视频压缩编码标准。1996 年制定H.263标准后,ITU-T 的视频编码专家组(VCEG)开始了两个方面的研究:一个是短期研究计划,在H.263 基础上增加选项(之后产生了H.263+与H.263++);另一个是长期研究计划,制定一种新标准以支持低码率的视频通信。长期研究计划产生了H.26L 标准草案,其目标是研制出新的压缩标准,与以前的任何标准相比,效率要提高一倍,同时具有简单、直观的视频编码技术,网络友好的视频描述,适合交互和非交互式应用(广播、存储、流煤体)。
2001 年,ISO 的MPEG 组织认识到H.26L 潜在的优势,随后ISO 与ITU 开始组建包括来自ISO/IEC MPEG与ITU-T VCEG 的联合视频组(JVT),JVT 的主要任务就是将H.26L 草案发展为一个国际性标准。于是,在ISO/IEC中该标准命名为AVC(Advanced Video Coding),作为MPEG-4 标准的第10 个选项;在ITU-T 中正式命名为H.264标准。该标准在2003 年3 月正式获得批准。
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