高效视频编码帧间预测中运动估计算法研究(3)

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各个标准之间的关系

① H.261 标准

ITU-T 开发使用的是实际标准的混合编码框架,,用于在图像分辨率中向集成服务数字网络提供可接受的视频信号,适用于 CIF 和 QCIF 水平级别,H.261 大量采用了目前普遍使用的领先技术,其中有混合帧的帧间预测、空间变换等等。

② MPEG-1 标准

MPEG-1 在 1990 年由数个专家组成的专家组提出的视频和音频有损伤编解码标准。MPEG-1 的出现是迎合当时 CD 的迅猛发展,并在混合框架的使用中,包括可变大小、补偿变量像素估计等技术,减少冗余的四种预测模式。MPEG-1 高达 4 ~ 5mbps,可以囊括大尺寸和高码率视频数据的压缩比特率,一跃成为当时最流行的 VCD 的基本压缩标准。[4]

③ MPEG-2/H.262 标准

MPEG 和 h.262 拥有大致相同的基本核心内容,出现的目的是因为数字电视的普及以及为了能够在不可靠的介质上传输。自从在 1994 被人开发出来后,经过人们的添加与改造,在压缩标准上已经成为标清 DVD 的专属。而且 MPEG-2 的扫描功能非常强大,其中有两种,一个是隔行扫描,剩下的是是逐行扫描,他们之中一个单位是场,另一个的单位是帧。可能是因为它的性能过于好 , MPEG-3 被迫胎死在腹中。

④ H.263 标准

H.263 的出现是为了迎合低码率传输的普及现象,它的码率为 1.5mbps 到 8kbps 的数据速率,在同样是低比特率的条件下能获得超过 H.261 的图片质量。这个编码标准在 H.261 的基础上进行了改进后,使用了可选分层结构、无限制运动矢量等即使在现代也仍然被认为是十分先进的技术。

⑤H.264 标准

H.264 标准由 ITU-T 团队开发并且发布的,其流程主要包括:预测,帧间, 帧内,变换和逆过程等等。[6] 而且 H.264 作为目前应用在视频编码领域中最为

普及的技术,利用牺牲时间复杂度进而有效的提高压缩比的策略,可以在更高的压缩比的前提下,提供出更好的图像质量。而且 H.264 只是指定了编码协议和语法,而且甚至连算法如何实现也没有详细说明,这样做一方面保证了其兼容性,而另一方面大幅增加了灵活性。

⑥HEVC 标准

HEVC 的编码技术其实本质上也是使用了 H.264 中已经拥有的东西,在此之上又针对高清视频进行了优化,进而达到了扩散性的编码并且还有助于对比较高的分辨率视频进行压缩。并且扩展了更多的预测方向在帧內预测方面,让预测方向更加紧凑。在此之上还融入了运动融合,采样点自适应偏移等技术,也为了适应当前的多核心引入了大量并行计算优化思想。

1.3.1 视频编码的基本框架

视频编码的标准标准在革新的同时,相应的技术也在发展,当然,这种动力肯定离不开多人们对于媒体通信的要求不断增加。在现在的视频压缩编码国际标准中,在视频信息中出现的如时域、空域等冗余等问题,而为了有效解决这些冗余, 预测、变换等几种技术已经在这个领域普及开来,同样这就构成了视频编码的基础这个框架,根据这张图片可以很详尽的显示出视频编码的基本框架

结合视频数据占用空间大、冗余重的特点,接下来将结合视频编码的基本框架和视频编码的各个步骤,深入探讨视频信号中在时域、空域、等方面的详细冗余,并且提出相关的解决方案。

在视频数据上的最基本单元是选自某时刻空域样本信息,而空间样本信息又可以称为二维图像的样本信息,所以这些信息随着时间的推移,会排列成一个视频序列。一般来说,我们可以将视频数据冗余分成两种:一种是由视频数据本身造成的冗余,这种冗余囊括时域冗余,空间冗余以及统计冗余。另一种源于人自身的视觉特点引起的,这样的冗余主要为视觉冗余。而通过对视频数据的探讨,我们能够察觉在时间和空间冗余缘由就是单独帧的相邻区域或多帧连续图像之间拥有相似成分的存在所导致的,而这两方面的冗余需要我们分别使用预测以及改造进行打消。论文网