视频编解码器

视频编解码器可对数字视频压缩或者解压缩的程序或者设备01原理简介设计理念应用领域常用分类目录030204基本信息视频编解码器，是指一个能够对数字视频进行压缩或者解压缩的程序或者设备。通常这种压缩属于有损数据压缩。历史上，视频信号是以模拟形式存储在磁带上的。随着CompactDisc的出现并进入市场，音频信号以数字化方式进行存储，视频信号也开始使用数字化格式，一些相关技术也开始随之发展起来。原理简介原理简介音频和视频都需要可定制的压缩方法。工程师和数学家们尝试了很多种不同的办法来试图解决这个问题。一个复杂的平衡关系存在于以下因素之间：视频的质量、用来表示视频所需要的数据量(通常称之为码率)、编码算法和解码算法的复杂度、针对数据丢失和错误的鲁棒性(Robustness)、编辑的方便性、随机访问、编码算法设计的完美性、端到端的延时以及其它一些因素。应用领域应用领域在日常生活中，视频编解码器的应用非常广泛。例如在DVD(MPEG-2)中，在VCD(MPEG-1)中，在各种卫星和陆上电视广播系统中，在互联上。在线的视频素材通常是使用很多种不同的编解码器进行压缩的，为了能够正确地浏览这些素材，用户需要下载并安装编解码器包--一种为PC准备的编译好的编解码器组件。由用户自己来进行视频的压缩已经随着DVD刻录机的出现而越来越风行。由于商店中贩卖的DVD通常容量比较大(双层)而当前双层DVD刻录机还不太普及，所以用户有时候会对DVD的素材进行二次压缩使其能够在一张单面DVD上完整地存储。随着高科技的快速发展，为了满足了更多领域的需求，高清视频编解码器也应运而生。高清视频编解码器可应用于：视频会议、安防监控、医疗示教、课堂录播、无人值守、庭审系统等各种环境条件下的软硬件配套服务。设计理念设计理念视频编解码器设计一个典型的数字视频编解码器的第一步是将从摄像机输入的视频从RGB色度空间转换到YCbCr色度空间，而且通常还伴有色度抽样来生成4:2:0格式的视频(有时候在隔行扫描的情况下会采用4:2:2的抽样方式)。转换到YCbCr色度空间会带来两点好处：1)这样做部分的解除了色度信号中的相关性，提高了可压缩能力。2)这样做将亮度信号分离出来，而亮度信号对视觉感觉是最重要的，相对来说色度信号对视觉感觉就不是那么重要，可以抽样到较低的分辨率(4:2:0或者4:2:2)而不影响人观看的感觉。在真正的编码之前，对空域或者时域抽样可以有效地降低原始视频数据的数据量。输入的视频图像通常被分割为宏块分别进行编码，宏块的大小通常是16x16的亮度块信息和对应的色度块信息。然后使用分块的运动补偿从已编码的帧对当前帧的数据进行预测。之后，使用块变换或者子带分解来减少空域的统计相关性。最常见的变换是8x8的离散余弦变换(DCTfordiscretecosinetransform)。变换的输出系数接下来被量化，量化后的系数进行熵编码并成为输出码流的一部分。实际上在使用DCT变换的时候，量化后的二维的系数通常使用Zig-zag扫描将系数表示为一维的，再通过对连续0系数的个数和非0系数的大小(Level)进行编码得到一个符号，通常也有特殊的符号来表示后面剩余的所有系数全部等于0。这时候的熵编码通常使用变长编码。解码基本上执行和编码的过程完全相反的过程。其中不能被完全恢复原来信息的步骤是量化。常用分类常用分类常用的视频编解码器很多视频编解码器可以很容易的在个人计算机和消费电子产品上实现，这使得在这些设备上有可能同时实现多种视频编解码器，这避免了由于兼容性的原因使得某种占优势的编解码器影响其它编解码器的发展和推广。最后我们可以说，并没有哪种编解码器可以替代其它所有的编解码器。下面是一些常用的视频编解码器，按照它们成为国际标准的时间排序：MPEG-1第二部分MPEG-1第二部分主要使用在VCD上，有些在线视频也使用这种格式。该编解码器的质量大致上和原有的VHS录像带相当，但是值得注意的是VCD属于数字视频技术，它不会像VHS录像带一样随着播放的次数和时间而逐渐损失质量。如果输入视频源的质量足够好，编码的码率足够高，VCD可以给出从各方面看都比VHS要高的质量。但是为了达到这样的目标，通常VCD需要比VHS标准要高的码率。实际上，如果考虑到让所有的VCD播放机都可以播放，高于1150kbps的视频码率或者高于352x288的视频分辨率都不能使用。大体来说，这个限制通常仅仅对一些单体的VCD播放机(包括一些DVD播放机)有效。MPEG-1第三部分还包括了如今常见的.mp3音频编解码器。如果考虑