一：视频为什么可以被压缩

视频信息之所以存在大量可以被压缩的空间，是因为其中本身就存在大量的数据冗余。

其主要类型有以下四种：

时间冗余：视频相邻的两帧之间内容相似，或者帧直接存在运动关系
空间冗余：视频的某一帧内部的相邻像素存在相似性，或者变化的相关性
编码冗余：视频中不同数据出现的概率不同（所以我们可以进行压缩编码）
视觉冗余：观众的视觉系统对视频中不同的部分敏感度不同，比如YUV中对Y亮度更加敏感

针对这些不同类型的冗余信息，在各种视频编码的标准算法中都有不同的技术专门应对，以通过不同的角度提高压缩的比率。

二：视频编码标准化组织

从事视频编码算法的标准化组织主要有两个，ITU-T和ISO

ITU-T，全称International Telecommunications Union - Telecommunication Standardization Sector，即国际电信联盟——电信标准分局。该组织下设的VCEG(Video Coding Experts Group)主要负责面向实时通信领域的标准制定，主要制定了H.261/H263/H263+/H263++等标准。

ISO，全称International Standards Organization，即国际标准化组织。该组织下属的MPEG(Motion Picture Experts Group)，即移动图像专家组主要负责面向视频存储、广播电视、网络传输的视频标准，主要制定了MPEG-1/MPEG-4等。

实际上，真正在业界产生较强影响力的标准均是由两个组织合作产生的。比如MPEG-2、H.264/AVC和H.265/HEVC等。

三：视频压缩编码的分类

主要可以分为以下两种大类别：基于波形的编码和基于内容的编码

（一）基于波形的编码（主流）

特点：编码的数据是针对于每一帧图像包含的像素值，即采样像素的波形。

方法：利用像素之间在时间与空间上的相关性，采用预测编码和变换编码结合的的基于块的混合编码方法（到目前任然是最主流的编解码方法）

代表：MPEG-1,MPEG-2,H264,H264等等

（二）基于内容的编码

特点：视频帧分成对应不同物体的区域，分别对其编码
方法：针对不同物体的形状、运动和纹理分别进行编码（运算复杂度太高，导致发展慢，不过CV方向发展挺多）
代表：MPEG-4

四：视频压缩编码的基本技术

为了专门处理视频信息中的多种冗余，视频压缩编码采用了多种技术来提高视频的压缩比率。其中常见的有预测编码、变换编码和熵编码等等

（一）预测编码：用于处理视频中的时间和空间域的冗余

预测编码通过传输预测像素值与实际像素值之差，利用时间或者空间相邻像素之间较强的相关性进行编码！

视频处理中的预测编码主要分为两大类：帧内预测和帧间预测。

1.帧内预测：

预测值与实际值位于同一帧内，用于消除图像的空间冗余；
帧内预测的特点是压缩率相对较低，然而可以独立解码，不依赖其他帧的数据；
通常视频中的关键帧都采用帧内预测。

2.帧间预测：

帧间预测的实际值位于当前帧（预测的帧），参考值位于参考帧，用于消除图像的时间冗余；
帧间预测的压缩率高于帧内预测，然而不能独立解码，必须在获取参考帧数据之后才能重建当前帧。

通常在视频码流中，I帧全部使用帧内编码，P帧/B帧中的数据可能使用帧内或者帧间编码。

（二）变换编码

目前主流的视频编码算法（MPEG1，MPEG2，H264，H265）均属于有损编码，通过对视频造成有限而可以容忍的损失，获取相对更高的编码效率。

而造成信息损失的部分即在于变换量化这一部分：

在进行量化之前，首先需要将图像信息从空间域通过变换编码变换至频域，并计算其变换系数供后续的编码。

在视频编码算法中通常使用正交变换进行变换编码，常用的正交变换方法有：离散余弦变换(DCT)、离散正弦变换(DST)、K-L变换等。

（三）熵编码：主要用于消除视频信息中的统计冗余。

由于信源中每一个符号出现的概率并不一致，这就导致使用同样长度的码字表示所有的符号会造成浪费。

通过熵编码，针对不同的语法元素分配不同长度的码元，可以有效消除视频信息中由于符号概率导致的冗余。

在视频编码算法中常用的熵编码方法有变长编码和算术编码等，具体来说主要有上下文自适应的变长编码(CAVLC)和上下文自适应的二进制算术编码(CABAC)，都是H264中常见的熵编码方法。

注意：变换编码和熵编码中包含有无损压缩技术

FFmpeg学习（四）视频基础中：

整数离散余弦变换（无损压缩技术）： ----- 经过上面两种压缩后（帧内、帧间），数据已经很小了，但是还可以通过DCT变换，将有用数据集中，其他位置为0,进行压缩。可以减少复杂度，利于后面的无损压缩 
CABAC压缩（无损压缩技术）：　　　 ----- 根据上下文进行数据的压缩

 

标签：编解码,编码,MPEG,预测,视频,常识,像素,冗余
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