數(shù)字視頻編解碼技術(shù)回顧及展望

　　6. H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)和MPEG-4（ISO/IEC 14496-10）是相同的標(biāo)準(zhǔn)，MPEG-4（ISO/IEC 14496-10） 有時候也被叫做 MPEG-4 AVC 簡稱 “AVC”或“JVT” 。H.264/MPEG-4 AVC制定于2003年，是ISO / IEC（MPEG）和ITU-T（VCEG）合作完成的性能優(yōu)異的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，并且已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。該標(biāo)準(zhǔn)引入了一系列新的能夠大大提高壓縮性能的技術(shù)，并能夠同時在高碼率端和低碼率端大大超越以前的諸標(biāo)準(zhǔn)。已經(jīng)使用H.264技術(shù)的產(chǎn)品包括例如索尼公司的PSP，Nero公司的Nero Digital產(chǎn)品套裝，蘋果公司的Mac OS X v10.4，以及新一代DVD標(biāo)準(zhǔn)HD-DVD和藍(lán)光光盤（Blu-ray）等。在通信、計算機(jī)、廣播電視等不同領(lǐng)域MPEG-4|/H264、AVC是目前的主流視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。而MPEG-4|/H264、AVC出臺的新專利許可政策被認(rèn)為過于苛刻導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化推廣遭遇困難。促使相關(guān)企業(yè)和部門競相研發(fā)自己獨(dú)立的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。又由于MPEG-4|/H264、AVC是一個公開的平臺，各公司、機(jī)構(gòu)均可以根據(jù)MPEG-4|/H264、AVC標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)不同的制式，從而促使了眾多視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生，以往市面上出現(xiàn)了很多基于MPEG-4（ISO/IEC 14496-2）技術(shù)的視頻格式，例如WMV 9、Quick Time、DivX、Xvid、3ivx等。以后綴*.avi， *.mp4， *.ogm 或者 *.mkv結(jié)尾的文件有一部分也是使用MPEG-4（ISO/IEC 14496-2）視頻編解碼器。

　　7. HEVC也非正式地稱為H.265，H.NGVC，和MPEG-H（Part2），是一種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)草案。HEVC標(biāo)準(zhǔn)是在H.264標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前正在通過ISO / IEC（MPEG）和ITU-T（VCEG）聯(lián)合開發(fā)。并且ISO / IEC（MPEG）和ITU-T（VCEG）成立了一個聯(lián)合協(xié)作團(tuán)隊JCT-VC（Joint Collaborative Team on Video Coding中文：視頻編碼聯(lián)合協(xié)作團(tuán)隊）共同開發(fā)HEVC標(biāo)準(zhǔn)。2012年6月MPEG LA宣布開始發(fā)放HEVC專利許可。2012年7月HEVC提交了國際標(biāo)準(zhǔn)草案，2013年1月HEVC最終草案有望被批準(zhǔn)為新一代的國際標(biāo)準(zhǔn)。為便于高分辨率視頻的壓縮。HEVC將宏塊的大小從由H.264的16x16擴(kuò)展到了64x64，并采用靈活的塊結(jié)構(gòu)RQT（Residual Quad-tree Transform）及采樣點(diǎn)自適應(yīng)偏移（Sample Adaptive Offset）方式提升性能，雖然增加了算法難度，但減少了失真，提高壓縮率，減少碼流。HEVC比H.264增加一倍的數(shù)據(jù)壓縮比且具有更高的視頻質(zhì)量，HEVC最高可以支持7680×4320分辨率。HEVC是當(dāng)今及今后一段時期最高視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，是超高清電視發(fā)展的基礎(chǔ)。

　　兩大制定視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的國際組織ITU-T（VCEG）與ISO / IEC（MPEG）在不同時期制定的相關(guān)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)。ITU-T（VCEG）的標(biāo)準(zhǔn)包括H.261、H.263、H.264，主要應(yīng)用于實(shí)時視頻通信領(lǐng)域；MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)是由ISO / IEC（MPEG）制定的，主要應(yīng)用于視頻存儲（DVD）、廣播電視、因特網(wǎng)或無線網(wǎng)上的流媒體等。（注：MPEG-1、MPEG-、MPEG-4等系列標(biāo)準(zhǔn)是MPEG組織制定的一個大綱目，在每一綱目名稱下又包含了多個相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，所以當(dāng)我們討論視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)時要具體到后面括號內(nèi)的內(nèi)容）ITU-T（VCEG）與ISO / IEC（MPEG）個組織也共同制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，H.262標(biāo)準(zhǔn)等同于MPEG-2（ISO/IEC 14496-2）的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，而H.264標(biāo)準(zhǔn)則被納入MPEG-4（ISO/IEC 14496-10）。

　　8. AVS（Audio Video coding Standard中文：音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)）是中國國家信息產(chǎn)業(yè)部數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組制定的音視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，其不僅僅包括視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 AVS（GB/T 20090.2）是一套包含系統(tǒng)、視頻、音頻、媒體版權(quán)管理在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系。它最主要是通過采用與MPEG-4 AVC/H.264不同的專利授權(quán)方式，制定了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字視頻編解碼技術(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)，提出了按需縱向算法組合、簡潔高效的混合編碼技術(shù)體系，并被接受為國際上三大視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)之一。在技術(shù)上，AVS的視頻編碼部分采用的技術(shù)與H.264、AVC非常相似，其中十多項(xiàng)自主創(chuàng)新技術(shù)組成的低復(fù)雜度編碼算法專利群，使編碼效率在相當(dāng)?shù)臈l件下計算復(fù)雜度僅相當(dāng)于同期國際標(biāo)準(zhǔn)的30%—70%，適應(yīng)于多種應(yīng)用的靈活碼流結(jié)構(gòu)表示方法以及抗誤碼和內(nèi)容保護(hù)技術(shù)，還提出了適合網(wǎng)絡(luò)電視應(yīng)用的多項(xiàng)專利技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)制定的同時，同步完成了AVS高清晰度解碼芯片設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，推動了AVS標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。 2012年7月發(fā)布的AVS+（廣播電視先進(jìn)音視頻編解碼 第1部分：視頻）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將滿足高清晰度電視、3D電視等廣播電影電視新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。

　　9. WMV（Windows Media Video）是微軟公司的視頻編解碼器家族，包括WMV 7、WMV 8、WMV 9、WPV 10。這一族的編解碼器可以應(yīng)用在從撥號上網(wǎng)的窄帶視頻到高清晰度電視（HDTV）的寬帶視頻。使用Windows Media Video用戶還可以將視頻文件刻錄到CD、DVD或者其它一些設(shè)備上。它也適用于用作媒體服務(wù)器。WMV 可以被看作是MPEG-4的一個增強(qiáng)版本。WMV-9版本由SMPTE（Society of Motion Picture and Television Engineers中文：電影電視工程師協(xié)會）于2006年正式通過的VC-1標(biāo)準(zhǔn)。 從第七版（WMV1）開始，微軟公司開始使用它自己非標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4Part2。但是，由于WMV第九版已經(jīng)是SMPTE的一個獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)（421M，也稱為VC-1），所以WMV的發(fā)展已經(jīng)不象MPEG-4那樣，它已是一個它自己專有的編解碼技術(shù)。（剛推出的時候稱為VC-9，之后被SMPTE改稱為 VC-1）。技術(shù)上VC-1與H.264有諸多相似之處。VC-1壓縮技術(shù)整合了MPEG及H.264之優(yōu)點(diǎn)，采用Biliner和Bicubic方式，次像素（Sub-Pixel）最小可達(dá)4分之1像素。VC-1只有4種動作補(bǔ)償（motion composition），壓縮比無法勝過H.264。壓縮算法復(fù)雜度只有H.264的約50%，但對特效電影有很杰出的效能表現(xiàn)。值得特別一提的是：SMPTE組織是從電影領(lǐng)域向數(shù)字電影及數(shù)字電視運(yùn)動視覺感知技術(shù)探索的前衛(wèi)組織，由它制訂的運(yùn)動視覺感知技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)都是基于電影高畫質(zhì)。當(dāng)代影視領(lǐng)域內(nèi)最新的超高清電視技術(shù)發(fā)展隨處可見其身影。由SMPTE于2007年首先提出的UHDTV-2036標(biāo)準(zhǔn)，被進(jìn)化為UHDTV 2036-1和UHDTV 2036-2即分別對應(yīng)我們目前俗稱的4K和8K的數(shù)字電視。UHDTV于2012年8月23日已被正式受理接納為超高清電視的國際標(biāo)準(zhǔn)，ITU-T定義格式為ITU-R BT.2020。

　　10. Real Video是由Real Networks公司開發(fā)的視頻編解碼器。于1997年起開發(fā)，至目前已到Real Player 15版。它從開發(fā)伊始就定位為應(yīng)用為網(wǎng)絡(luò)上視頻播放上的格式。支持多種播放的平臺，包含Windows、Mac、Linux、Sola