資料(港臺將information翻譯爲資料)壓縮是透過去除資料中的冗餘資訊而達成。就視訊資料而言,資料中的冗餘資訊可以分成四類:
時間上的冗餘資訊(temporal redundancy)
在視訊資料中,相鄰的幀(frame)與幀之間通常有很強的關連性,這樣的關連性即爲時間上的冗餘資訊。這即是上一次學習中的幀間壓縮。
空間上的冗餘資訊(spatial redundancy)
在同一張幀之中,相鄰的像素之 間通常有很強的關連性,這樣的關連性即爲空間上的冗餘資訊。這即是上一次學習中的幀內壓縮。
統計上的冗餘資訊(statistical redundancy)
統計上的冗餘資訊指的是欲編碼的符號(symbol)的機率分佈是不均勻(non-uniform)的。
感知上的冗餘資訊(perceptual redundancy)
感知上的冗餘資訊是指在人在觀看視訊時,人眼無法察覺的資訊。
視訊壓縮(英文:Video compression)是指運用資料壓縮技術將數位視訊資料中的冗餘資訊去除,降低表示原始視訊所需的資料量,以便視訊資料的傳輸與儲存。實際上,原始視訊資料的資料量往往過大,例如未經壓縮的電視品質視訊資料的位元率高達216Mbps,絕大多數的應用無法處理如此龐大的資料量,因此視訊壓縮是必要的。目前最新的視訊編碼標準爲ITU-T視訊編碼專家組(VCEG)和ISO/IEC動態圖像專家組(MPEG)聯合組成的聯合視訊組(JVT,Joint Video Team)所提出的H.264/AVC。
一個典型的視訊編碼器:在進行當前信號編碼時,編碼器首先會產生對當前信號做預測的信號,稱作預測信號(predicted signal),預測的方式可以是時間上的預測(interprediction),亦即使用先前幀的信號做預測,或是空間上的預測 (intra prediction),亦即使用同一張幀之中相鄰像素的信號做預測。得到預測信號後,編碼器會將當前信號與預測信號相減得到殘餘信號(residual signal),並只對殘餘信號進行編碼,如此一來,可以去除一部份時間上或是空間上的冗餘資訊。接着,編碼器並不會直接對殘餘信號進行編碼,而是先將殘餘信號經過變換(通常爲離散餘弦變換)然後量化以 進一步去除空間上和感知上的冗餘資訊。量化後得到的量化係數會再透過熵編碼,去除統計上的冗餘資訊。
視訊編碼標準發展 |
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年份 |
標準 |
制定組織 |
解除版權保護 |
主要應用 |
1984 |
H.120 |
ITU-T |
是 |
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1990 |
H.261 |
ITU-T |
是 |
視訊會議、視訊通話 |
1993 |
MPEG-1 第二部份 |
ISO /IEC |
是 |
影音光碟(VCD ) |
1995 |
H.262/MPEG-2 第二部份 |
ISO / IEC 、ITU-T |
否 |
DVD影碟(DVD-Video )、藍光(Blu-Ray )影碟、數位視訊廣播(DVB )、SVCD |
1996 |
H.263 [6] |
ITU-T |
視訊會議、視訊通話、3G 手機視訊(3GP ) |
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1999 |
MPEG-4 第二部份 |
ISO /IEC |
否 |
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2003 |
H.264/MPEG-4 AVC [1] |
ISO / IEC 、ITU-T |
否 |
藍光(Blu-Ray )影碟、數位視訊廣播(DVB )、iPod 視訊、高畫質DVD(HD DVD ) |
常見的編解碼見下表,在以後會分類論述:
視頻codec |
ISO /IEC |
MJPEG · Motion JPEG 2000 · MPEG-1 · MPEG-2 (Part 2 )· MPEG-4 (Part 2/ASP · Part 10/AVC )· HVC |
ITU-T |
H.120 · H.261 · H.262 · H.263 · H.264 · H.265 |
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其它 |
AMV · AVS · Bink · CineForm · Cinepak · Dirac · DV · Indeo · Microsoft Video 1 · OMS Video · Pixlet · RealVideo · RTVideo · SheerVideo · Smacker · Sorenson Video & Sorenson Spark · Theora · VC-1 · VP3 · VP6 · VP7 · VP8 · WMV |
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音頻 codec |
ISO /IEC MPEG |
MPEG-1 Layer III (MP3) · MPEG-1 Layer II · MPEG-1 Layer I · AAC · HE-AAC · MPEG-4 ALS · MPEG-4 SLS · MPEG-4 DST |
ITU-T |
G.711 · G.718 · G.719 · G.722 · G.722.1 · G.722.2 · G.723 · G.723.1 · G.726 · G.728 · G.729 · G.729.1 |
|
其它 |
AC-3 · AMR · AMR-WB · AMR-WB+ · Apple Lossless · ATRAC · DRA · DTS · FLAC · GSM-HR · GSM-FR · GSM-EFR · iLBC · Monkey's Audio · TTA (True Audio)· MT9 · μ-law · Musepack · Nellymoser · OptimFROG · OSQ · RealAudio · RTAudio · SD2 · SHN · SILK · Siren · Speex · TwinVQ · Vorbis · WavPack · WMA |
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圖像壓縮 |
ISO /IEC /ITU-T |
JPEG · JPEG 2000 · JPEG XR · lossless JPEG · JBIG · JBIG2 · PNG · WBMP |
Others |
APNG · BMP · DjVu · EXR · GIF · ICER · ILBM · MNG · PCX · PGF · TGA · TIFF |
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媒體容器 |
通用 |
3GP · ASF · AVI · Bink · BXF · DMF · DPX · EVO · FLV · GXF · M2TS · Matroska · MPEG-PS · MPEG-TS · MP4 · MXF · Ogg · QuickTime · RealMedia · RIFF · Smacker · VOB |
只用於音頻 |
AIFF · AU· WAV |
上面的表格,查看某個具體的codec,可以在中文的wiki中查找,但是英文的wiki諮詢更爲豐富,見下表
Multimedia compression formats |
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Video compression |
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Audio compression |
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Image compression |
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Media containers |
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