Рекомендуется прочитать в первую очередь《Сваренные цветовые модели RGB и CMYK — краткое введение в физические теории, связанные с цветом и оптикой.》、《Теория цветового пространства HSL/HSV/HSB, как конвертировать RGB и YUV》、《Теоретическая основа трихроматов и тетрахроматов: принцип цвета.》、《Учебные заметки по техническим принципам, связанным с дискретизацией, квантованием, кодированием, сжатием и декодированием видео. 》、《Насколько хорошо вы знаете форматы видеофайлов mpeg, wmv, flv, rmvb, avi, mp4, mov, ProRes, DNxHR, mfx, mkv, webm... 》

К стандартам кодирования высокой четкости относятся: MPEG-2, H.264, VC-1, среди которых H.264 также называется MPEG-4 AVC. Он имеет два названия, поскольку ранее он был назван двумя организациями: Международным союзом электросвязи ITUT-. T, международные организации по стандартизации ISO/IEC дали ему названия соответственно. Будь то MPEG-4 AVC, MPEG-4 Part 10 или ISO/IEC 14496-10, все они относятся к H.264. VC-1 также имеет много названий, например, Windows Media Video 9.

Давайте сначала познакомимся с несколькими организациями

• МСЭ, Международный телеграфный союз,Основан в 1865 году.
• МЭК, Международная электротехническая комиссия,Основан в 1906 году.
• ИСО, Международная организация по стандартизации,Основан в 1947 году.,Только тот, который запустил сертификацию качества ISO9001.
• MPEG, Экспертная группа по движущимся изображениям,Экспертная группа, созданная совместно Зависитом отISOиIEC в 1988 году.,Отвечает за разработку стандартов кодирования, декодирования и синхронизации данных телевизионного изображения и звуковых данных.
• JVT, отдельная видеокоманда,Зависит отITUиISO/IEC совместно созданы

Основные мировые стандарты кодирования видео в основном предложены ими.

• МСЭ предложил H.261, H.262, H.263, H.263+ и H.263++, которые вместе называются серией H.26X и в основном используются в области видеосвязи в реальном времени, например как конференц-телевидение, видеотелефоны и т.п.
• Объединенная экспертная группа ISO/IEC MPEG предложила MPEG1, MPEG2, MPEG4, MPEG7 и MPEG21, которые вместе называются серией MPEG.

ITU и ISO/IEC сначала работали независимо. Позже обе стороны создали совместную группу под названием JVT (Объединенная видеогруппа).

JVT стремилась разработать новое поколение стандартов кодирования видео, а затем выпустила серию стандартов, включая H.264.

Как H.264 стал основным стандартом

MPEG-2 дебютировал рано,Небольшая степень сжатия,Занимает много места,Эффект также самый низкий,H.264 и VC-1да720p, массовое кодирование видео высокой четкости 1080p,Хотя степень сжатияVC-1>H.264>MPEG-2,нодаСтандарт H.264 имеет наибольшее влияние и является наиболее используемым.,Недостатки того, что VC-1 является единственной компанией и ограничена платформой Windows, по-прежнему заставляют производителей немного насторожиться.

H.264 назывался H.26L, когда он был предложен Экспертной группой по кодированию видео ITU в 1997 году. Он получил название MPEG4 Part10 или H.264 (JVT) после того, как ITU и ISO начали сотрудничать в исследованиях.

Технические характеристики стандарта кодирования видео H.264

1. Более высокая эффективность кодирования：такой жеH.263По сравнению со стандартной ставкой эффективность,Это может сэкономить в среднем более 50% скорости кода.
2. Видео высокого качества：H.264Способен обеспечивать высококачественное видеоизображение при низкой скорости передачи данных.,Особенности применения даH.264, обеспечивающие высококачественную передачу изображения при более низкой полосе пропускания.
3. Улучшение адаптивности сети：H.264Может работать в приложениях связи в реальном времени（например, видеоконференция）В режиме низкой задержки,Вы также можете работать без задержекхранилище видеоили сервер потокового видео。
4. Принять гибридную структуру кодирования：такой жеH.263Взаимнотакой же,H.264 также использует гибридную структуру кодирования, состоящую из кодирования с преобразованием DCT и дифференциального кодирования DPCM.,Также были добавлены новые методы кодирования, такие как многорежимная оценка движения, внутрикадровое предсказание, многокадровое предсказание, кодирование переменной длины на основе содержимого и двумерное целочисленное преобразование 4x4.,Повышена эффективность кодирования.
5. H.264 имеет меньше вариантов кодирования.：существоватьH.263При кодировании часто приходится устанавливать довольно много опций.,Повышенная сложность кодирования,H.264 стремится быть простым и «вернуться к основам».,Уменьшение сложности кодирования.
6. H.264 можно использовать в разных ситуациях.：H.264Может быть основано на том,такой же Окружающая среда не используется.такой жепередача инфекциии Скорость воспроизведения,И предоставляет богатые инструменты обработки ошибок.,Потерю пакетов и битовые ошибки можно хорошо контролировать или устранить.
7. Функция восстановления ошибок：H.264Предоставляет инструменты для решения проблемы потери пакетов сетевой передачи.,Подходит для передачи видеоданных в беспроводных сетях с высоким уровнем битовых ошибок.
8. более высокая сложность：264Улучшения производительностидаполучено ценой увеличения сложности。Предполагается, что,Вычислительная сложность кодирования H.264 примерно в три раза выше, чем H.263.,Сложность декодирования примерно в два раза выше, чем у H.263.

Основная цель стандарта H.264 — обеспечить лучшее качество изображения при той же полосе пропускания по сравнению с другими существующими стандартами кодирования видео.

Самые большие преимущества H.264 отражены в следующих четырех аспектах:

1. Каждый видеокадр разделяется на блоки, состоящие из пикселей, поэтому процесс кодирования видеокадра может осуществляться на уровне блоков.
2. С использованием метода пространственной избыточности пространственное прогнозирование, преобразование, оптимизация и энтропийное кодирование (кодирование переменной длины) выполняются на некоторых исходных блоках видеокадра.
3. Различные блоки последовательных кадров временно сохраняются, так что кодируются только измененные части последовательных кадров. Алгоритм реализуется с использованием прогнозирования движения и компенсации движения. Для некоторых конкретных блоков поиск выполняется по одному или нескольким закодированным кадрам для определения вектора движения блока, и, таким образом, основной блок прогнозируется при последующем кодировании и декодировании.
4. Технология остаточной пространственной избыточности используется для кодирования остаточных блоков в видеокадре. Например: для различия между исходным блоком и соответствующим блоком прогнозирования снова используются преобразование, оптимизация и энтропийное кодирование.

Конкретные преимущества H.264 заключаются в следующем:

1. Низкая скорость передачи данных：иMPEG2иMPEG4 По сравнению с ASP и другими технологиями сжатия при том же качестве изображения объем данных, сжатых с помощью технологии H.264, составляет всего 1/8 от MPEG2 и 1/3 от MPEG4. Очевидно, что внедрение технологии сжатия H.264 значительно сэкономит пользователям время загрузки и стоимость трафика данных.
2. изображения высокого качества：H.264Может обеспечить непрерывное、Плавное изображение высокого качества (качество DVD).
3. Высокая отказоустойчивость：H.264предоставил решениесуществовать Необходимый инструмент для устранения таких ошибок, как потеря пакетов, которые легко возникают в нестабильных сетевых средах.。
4. Сильная сетевая адаптируемость：H.264Обеспечивает уровень сетевой адаптации., Это позволяет легко передавать файлы H.264 в различных сетях (таких как Интернет, CDMA, GPRS, WCDMA, CDMA2000 и т. д.).

H.264, как и предыдущие стандарты, также представляет собой гибридный режим кодирования DPCM плюс кодирование с преобразованием. Тем не менее, он использует простую схему «возврата к основам» и не требует большого количества опций для достижения гораздо большей производительности сжатия, чем H.263++, он повышает его адаптируемость к различным каналам и принимает «удобную для сети» структуру и синтаксис; Это способствует обработке битовых ошибок и потери пакетов; целевой диапазон приложений широк, чтобы удовлетворить потребности различных скоростей, разных разрешений и различных случаев передачи (хранения).

По сравнению с предыдущими решениями, с той же скоростью,H.264 может снизить скорость кода на 50% по сравнению с H.263.。То естьдаобъяснять,Пользователи могут использовать только Благодаря пропускной способности 384 кбит/с вы можете наслаждаться H.263 до Видеосервис высокого качества со скоростью 768 кбит/с. H.264 Это не только помогает сэкономить огромные расходы, но и повышает эффективность использования ресурсов и в то же время позволяет предоставлять видеосервисы коммерческого качества в реальном времени для привлечения большего количества потенциальных клиентов.

H.264 особенно подходит для видео в реальном времени в Интернете (включая мобильный Интернет).

Проект H.264 включает инструменты для устранения ошибок, которые обеспечивают надежность передачи сжатого видео в средах, подверженных битовым ошибкам и потере пакетов, таких как мобильные каналы или IP-каналы.

Чтобы избежать ошибок передачи, временная синхронизация в видеопотоках H.264 может быть достигнута с помощью внутрикадрового обновления изображения, а пространственная синхронизация поддерживается с помощью структурированного кодирования срезов. В то же время, чтобы облегчить повторную синхронизацию после битовой ошибки, в видеоданных изображения также предусмотрена определенная точка повторной синхронизации. Кроме того, внутрикадровое обновление макроблока и несколько опорных макроблоков позволяют кодировщику учитывать не только эффективность кодирования, но и характеристики канала передачи при выборе режима макроблока.

Помимо использования изменений размера шага квантования для адаптации к скорости кодирования канала, в H.264 часто используется метод сегментации данных, чтобы справиться с изменениями скорости кодирования канала. Вообще говоря, концепция сегментации данных заключается в генерации видеоданных с разными приоритетами в кодере для поддержки качества обслуживания QoS в сети. Например, метод разделения данных на основе синтаксиса используется для разделения каждого кадра данных на несколько частей в зависимости от его важности, что позволяет отбросить менее важную информацию при переполнении буфера. Подобный подход к временному разделению данных также можно использовать, используя несколько опорных кадров в кадрах P и B.

В приложениях беспроводной связи большие изменения скорости передачи данных в беспроводных каналах могут поддерживаться путем изменения точности квантования или пространственного/временного разрешения каждого кадра. Однако в случае многоадресной передачи невозможно требовать от кодера реагирования на различные изменения скорости передачи данных. Поэтому, в отличие от метода точной гранулярной масштабируемости (FGS), используемого в MPEG-4 (который менее эффективен), H.264 использует кадры SP переключения потоков вместо иерархического кодирования.

H.265 после популяризации 1080P и 4G

Эра видео после 1080p пришла в эпоху 4G, и H.264 не может удовлетворить рыночный спрос.

HEVC, предложенный JVT, — это H.265, который в настоящее время находится в центре внимания. Как стандарт кодирования, он имеет значительное улучшение производительности по сравнению с H.264 и стал стандартной конфигурацией новейшей системы кодирования видео.

H.265 также называется HEVC.,Работа по разработке стандарта была завершена в 2012 году. По сравнению с H.264,Самым большим преимуществом H.265 является то, что он может уменьшить полосу пропускания передачи данных до половины по сравнению с H.264, сохраняя при этом практически неизменное качество изображения.。В то же время он также поддерживает разрешения до 7680*4320.,Таким образом, даже видео сверхвысокой четкости 2160P или даже более высокого уровня также могут быть закодированы в формате H.265.

Дилемма H.265 в Интернете

Интернет-гегемон Google не поддерживает H.265 и продвигает собственное детище VP9. Поскольку VP9 произошел от VP8, VP8 похоже на H.264 Еще одно кодирование видео, состоящее из On2 Развитие компании. позже Google Приобретенный On2, следовательно VP8 Вернуться сейчас Google Все, 2010 г. середина года Google объявил, что VP8 Бесплатно навсегда。Сначала сравнитеH.264иVP8

• Файлы MP4 с кодированием видео H.264 и аудиокодированием AAC (комбинация H.264/AAC/MP4)
• Файлы WebM с кодированием видео VP8 и кодированием звука Vorbis (комбинация VP8/Vorbis/WebM)

AAC(Advanced Audio Кодирование) Фраунгофера IIS-A、ДолбииAT&Tобщийтакой жеразработан аудиоформат,Это часть спецификации MPEG-2. МП3(МПЕГ 1 Layer 3)главный изобретательFraunhofer IIS (Немецкий институт интегральных схем Фраунгофера) в 2017 году объявил об окончании программы лицензирования, которая позволяла компаниям создавать кодеры и декодеры MP3 (1993родился вMP3Формат по-прежнемуда Потерянный1997родился вAAC)。

Vorbis это некоммерческая организация Xiph Бесплатный аудиокодек с открытым исходным кодом, разработанный。Общий консенсус в отраслида Vorbis есть и AAC Тоже отлично, можно использовать как замену. MP3 Технология сжатия звука нового поколения. потому что Vorbis бесплатен, имеет открытый исходный код и не имеет AAC патентные вопросы

WebM — это новый формат контейнера, специально разработанный Google на основе формата контейнера с открытым исходным кодом Matroska (.mkv, с которым многие друзья должны быть знакомы). Его цель — инкапсулировать видео, закодированные в VP8, и аудиоданные, закодированные в Vorbis, для использования сетевыми носителями.

Производители бесплатных браузеров, такие как Mozilla и Opera, решительно выступают против включения H.264 в качестве видеостандарта HTML5. Потому что это означает, что если Mozilla и Opera захотят поддерживать стандарт HTML5, они должны будут заплатить соответствующие лицензионные сборы. Не говоря уже о том, что такой подход далек от ее кредо. Mozilla не получает прямого дохода от разрабатываемого ею браузера. Вместо этого ей приходится платить соответствующие расходы за свободное распространение своих браузерных продуктов. Opera пожаловалась, что лицензионная плата за H.264 слишком высока; дорогой . Поэтому оба варианта считаются неприемлемыми. Из-за постоянных споров между сторонами стандарт HTML5 в конце 2007 года окончательно отказался от попыток сформулировать единый формат видео, оставив свободу выбора производителям браузеров.

H.265 унаследованная стандартная система кодирования видео H.264,В основном используется в сфере безопасности, военных, корпоративных и других сценариях.,ноПоскольку патентообладателей слишком много, коммерческие затраты на него слишком высоки, а его продвижение сталкивается с большим сопротивлением.。иH.264середина,в интернет-индустрии,Лично я считаю, что мест не должно быть много.

Подъем VP9

Разработанный Google, VP9 может использоваться бесплатно и попадает в поле зрения людей. Однако в реальном продвижении такие компании, как Microsoft и Apple, не хотят, чтобы VP9 доминировал, а другие производители Интернета не хотят, чтобы основной формат кодирования видео был монополизирован. Поэтому в настоящее время он в основном поддерживается в собственных продуктах Google и других. компании, использующие VP9. Крупных заводов не так много.

Но с точки зрения природы Интернета, основной тенденцией является открытый исходный код и бесплатность. Таким образом, хотя H.265 существоватьпредприятие、безопасностьсередина Более широко используется,ноVP9 широко используется в сценариях интернет-приложений благодаря своим простым, практичным решениям и бесплатным функциям разработки.。

Справочная статья:

Сравнение производительности HEVC, VP9, ​​x264 https://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/19014955

Познакомьтесь с основной технологией кодирования видео H.264. www.52im.net/thread-237-1-1.html

Прошлая и настоящая жизнь кодирования видео H.264 и VP8 www.52im.net/thread-274-1-1.html

Трудно понять, кто главный: видео в формате 4K на уровне частного кинотеатра https://www.expreview.com/32376-2.html

Сравнение нескольких аудиоформатов, таких как AAC, MP3, WMA и OGG. www.leawo.cn/space-138176-do-thread-id-58841.html

ПерепечаткаЭтот сайтстатья《Краткая история кодирования видео: преимущества H.263/H.264/H.265 и MPEG2/MPEG4 и VP9, ​​H264》, Пожалуйста, укажите источник：https://www.zhoulujun.cn/html/theory/multimedia/CG-CV-IP/6780.html