主頁(http://www.by236.com):視頻編碼標準回顧及AVS視頻關鍵技術 一、國際音視頻編碼技術標準回顧 國際上音視頻編解碼標準主要有兩大系列:ISO/IEC JTC1制定的MPEG系列標準,數字電視采用的是MPEG系列標準;ITU針對多媒體通信制定的H.26x系列視頻編碼標準和G.7系列音頻編碼標準。 CCITT(國際電報電話咨詢委員會,現并入國際電信聯盟ITU)從1984年開始提出一系列有關音頻編碼算法和國際標準。1984年CCITT第15研究組成立了一個專家組,專門研究電視電話的編碼問題,經過5年以上的研究和努力,在1990年12月完成和批準了CCITT推薦書 H.261。在H.261的基礎上,1996年ITU-T完成了H.263編碼標準,在編碼算法復雜度增加很少的基礎上,H.263能提供更好的圖像質量、更低的速率,目前,H.263編碼是IP視頻通信采用最多的一種編碼方法。1998年ITU-T推出的H.263+是H.263建議的第二版,它提供了12個新的可協商模式和其他特征,進一步提高了壓縮編碼性能。 MPEG是國際標準化組織和國際電工委員會第一聯合技術組(ISO/IEC JTC1)1988年成立的運動圖像專家組(Moving Picture Expert Group)的簡稱,全稱為ISO/IEC JTC1第29分委會第11工作組(ISO/IEC JTC1/SC29/WG11),負責數字視頻、音頻和其他媒體的壓縮、解壓縮、處理和表示等國際技術標準的制定工作。從1988年開始,MPEG專家組每年召開四次左右的國際會議,主要內容是制定、修訂、發展MPEG系列多媒體標準。視音頻編碼標準MPEG-1(1992)和MPEG-2(1994)、基于視聽媒體對象的多媒體編碼標準MPEG-4(1999年)、多媒體內容描述標準MPEG-7(2001)、多媒體框架標準MPEG-21。目前,MPEG系列國際標準已經成為影響最大的多媒體技術標準,對數字電視、視聽消費電子產品、多媒體通信等信息產業的重要產品產生了深遠影響。 CCITT H.261標準始于1984年,實質完成于1989年,是MPEG的先驅。MPEG-1和H.261有共同的數據結構、編碼工具和語法元素,然而兩者并非完全后向兼容,MPEG-1可看作是H.261的擴展集。MPEG-1的發展始于1988年,實質完成于1992年。MPEG-2可被看作是MPEG-1的擴展集,始于1990年,實質完成于1994年。H.263始于1992年,第一版完成于1995年。MPEG-4(其視頻部分建立在MPEG-2和H.263的基礎上)始于1993年,第一版實質完成于1998年。 MPEG專家組已經和正在制定的標準包括: (2) MPEG-2:1994年11月成為國際標準(ISO/IEC13818),這是一個適應性廣的動態影像和聲音編碼方案,最初目標是把視頻及其伴音信號壓縮到10Mb/s,經實驗可適用于1.5-60Mb/s的編碼范圍,甚至還可以更高。MPEG-2可用于數字通信、存儲、廣播、高清晰度電視等的壓縮編碼。DVD和數字電視廣播采用的是MPEG-2標準。1994年后,MPEG-2標準還進行了一定擴展和修訂。 (3) MPEG-4:注意到低帶寬應用的需要和交互式圖形應用(游戲等合成內容)、交互式多媒體(WWW等內容分發和訪問技術)的快速發展,MPEG專家組成立了MPEG-4工作組,以促進上述三個領域的集成。1999年初,定義標準框架的MPEG-4(第一版)成為國際標準(ISO/IEC 14496-1),提供多種算法和工具的第二版已于99年底成為國際標準(ISO/IEC 14496-2),后續還在制定第三、四、五版。 (4) MPEG-7與MPEG-21標準:MPEG-7是面向多媒體信息搜索、過濾、管理和處理的內容表達標準,2001年7月成為國際標準。正在制定的MPEG-21的重點是多媒體框架,為與多媒體內容遞交相關的所有已開發的和正在開發的標準提供基礎體系。 二、第二代視頻編碼標準 JVT標準是一套兼顧廣播和電信、覆蓋從低碼率通信到高清晰電視的廣域標準。在ISO/IEC中,該標準的正式名稱為MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)標準;在ITU-T中的正式名稱為H.264標準。2003年下半年,ISO/IEC以MPEG-4第十部分(ISO/IEC 14496-10)的名義正式發布了這項標準。 雖然MPEG-4 AVC/H.264是第二代標準中的一個重要代表,但遠不如MPEG-2當年那樣一枝獨秀,而且面臨著多個來自企業和其他標準組織強有力的技術競爭。來自企業的競爭者以微軟提出的WMV9為代表。SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers,美國電影與電視工程師協會)是得到美國國家標準研究所(ANSI)認證的視頻、電視和電影工業標準開發組織,在制定和發掘私有規范方面具有豐富經驗。2003年09月,SMPTE接收WMV-9所采用的壓縮技術規范作為一種視頻編解碼格式標準,標準草案名稱為“SMPTE Standard for Television: VC-9 Compressed Video Bitstream Format and Decoding Process”,簡稱VC-1。2006年4月,SMPTE 正式發布VC-1。 AVS標準是中國數字音視頻編解碼技術標準工作組(AVS工作組)制定的數字音視頻編碼標準。AVS工作組成立于2002年,成員包括國內外從事數字音視頻編碼技術和產品研究開發的一百多家機構和企業。AVS工作組的任務是面向我國的信息產業需求,組織制定行業和國家信源編碼技術標準。AVS國家標準的正式名稱是《信息技術 先進音視頻編碼》,編號為GB/T 20090,包括9個部分,其中《第2部分 視頻》(簡稱AVS視頻)于2006年2月頒布,3月實施。AVS視頻標準主要面向高清晰度和高質量數字電視廣播、數字存儲媒體和其他相關應用。它具有四大特點:(1)性能高,編碼效率比MPEG-2高2倍以上,與H.264的編碼效率相當;(2)復雜度低,算法復雜度比H.264低;(3)實現成本低,軟硬件實現成本都低于H.264;(4)專利授權模式簡單,費用明顯低于同類標準。
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