《视频压缩基础》课件

视频压缩基础视频压缩技术旨在减少视频文件的大小，使其更容易存储、传输和播放视频压缩技术可以减少存储空间需求，提高网络传输效率，为用户提供更流畅的观看体验课程大纲视频压缩概述视频压缩技术原理介绍视频压缩的基本概念，深入讲解视频压缩技术的基阐述其重要性，并探讨其发本原理，包括空间编码、时展历程间编码、帧间预测等常见视频编码标准视频压缩应用案例分析、、等主介绍视频压缩技术在视频会H.264VP9AV1流视频编码标准，比较其优议、网络直播、视频点播等劣势，并展望未来发展趋势领域的应用场景视频压缩概述数字视频的挑战压缩技术的必要性视频压缩的应用数字视频文件体积庞大，存储和传输压缩技术可以减小文件大小，提高效视频压缩广泛应用于互联网视频，移成本高率，降低成本动设备，数字电视等领域视频压缩的发展历程早期阶段模拟视频信号压缩技术，如差分脉冲编码调制（DPCM）和运动补偿技术，标志着视频压缩技术的起步数字视频压缩技术数字视频压缩技术的出现，如JPEG、MPEG-

1、MPEG-2，使得视频存储和传输效率大幅提升高清视频压缩技术H.264标准的推出，支持高清视频的压缩，满足了日益增长的视频分辨率需求超高清视频压缩技术随着超高清视频的普及，HEVC（H.265）和AV1等标准提供了更高效的压缩方案视频压缩的基础知识数据冗余人眼特性编码标准视频数据中存在大量冗余信息，例如人眼对某些信息的敏感度有限，例如视频压缩采用国际标准，例如H.264相邻帧之间的相似性高频细节、、VP9AV1视频信号的特征空间冗余信息冗余相邻像素之间高度相关，相邻帧之间也人类视觉系统对不同频率的信息敏感度存在较强的相关性不同，部分信息对感知影响较小时间冗余视频信号的帧之间存在较高的相似性，相邻帧中包含大量重复信息视频压缩的基本原理信息冗余1视频数据中存在大量冗余信息信息感知2人眼对不同信息敏感程度不同压缩算法3去除冗余信息，保留重要信息数据压缩4降低数据量，提高传输效率视频压缩利用视频数据的特性，减少冗余信息，保留重要信息，以降低数据量，提高传输效率压缩算法根据视频数据的特点，利用不同信息之间的相关性进行压缩空间编码技术减少空间冗余预测编码

1.

2.12空间编码技术利用图像像预测编码利用相邻像素的素之间的相关性，减少空信息预测当前像素值，仅间冗余，提高压缩效率存储预测误差，减少数据量变换编码量化

3.

4.34变换编码将图像数据从空量化将频率系数进行量化间域转换到频率域，集中，舍弃部分精度，进一步能量，压缩高频系数，减减少数据量少数据量时间编码技术利用时间冗余帧间预测时间编码技术利用视频帧之间的时间帧间预测是最常见的时间编码技术之冗余进行压缩相邻帧之间存在大量一它利用前一帧的信息来预测当前相似信息，通过利用帧间的相关性，帧，从而减少需要传输的数据量帧可以减少需要传输的数据量间预测分为运动补偿预测和非运动补偿预测帧间预测技术利用时域相关性减少冗余信息，提高压缩效率预测当前帧基于前一帧或多帧的信息预测当前帧编码预测误差只编码当前帧与预测帧的差异信息变换编码技术将视频信号从空间量化和编码频谱系

1.

2.12域转换到频域数通过离散余弦变换量化频谱系数，降低精度DCT或其他变换，将视频信号，减少数据量然后进行转换为频谱系数，压缩主熵编码，进一步压缩数据要频率成分提高压缩效率广泛应用于视频压

3.

4.34缩标准变换编码利用了视频信号的统计特性，将空间或时DCT变换技术广泛应用于间冗余信息压缩，提升压H.

264、VP9等视频压缩缩效率标准，成为视频编码的核心技术之一熵编码技术哈夫曼编码算术编码行程长度编码利用符号出现的概率构建树形结构减用概率模型对符号进行编码更高效压将连续出现的相同符号压缩为长度和,,少数据冗余缩但计算复杂符号信息,标准简介H.264标准，也称为（高级视频编码），是目前最广H.264AVC泛应用的视频编码标准之一它于年发布，并在2003年成为国际标准2007相比之前的视频编码标准，如，具有更高H.264MPEG-2的压缩效率，可以提供更清晰的画质，并在更低的码率下实现更流畅的视频播放标准广泛应用于各种数字视频应用，如高清电视广H.264播、互联网视频流媒体、视频会议和移动设备上的视频通话编码流程解析H.264帧内预测1利用当前帧的相邻像素预测当前像素值，减少空间冗余帧间预测2利用之前已经编码过的帧预测当前帧，减少时间冗余变换量化3将预测误差进行离散余弦变换，并根据量化步长进行量化熵编码4对量化后的系数进行熵编码，进一步压缩数据帧类型分析H.264帧帧I P帧是独立的帧，不依赖于其帧是预测帧，依赖于前一I P他帧，压缩比相对较低它个或帧，使用运动补偿I P们可以作为视频的起始帧或技术预测当前帧的内容，压作为关键帧插入视频中缩比较高帧B帧是双向预测帧，依赖于前一个和后一个或帧，使用运动B IP补偿技术预测当前帧的内容，压缩比最高关键技术分析H.264帧内预测帧间预测帧内预测利用图像空间相关性，使用相邻像素值预测当前像素帧间预测利用图像时间相关性，利用前一帧的图像数据预测当，提高压缩效率前帧，减少冗余数据变换编码熵编码将图像数据变换到频域，将数据集中在低频部分，提高压缩效熵编码利用图像数据统计特性，对压缩后的数据进行编码，进率一步减少数据量标准简介VP9是由开发的一种视频压缩标准它是一种开源的视频压VP9Google缩技术，旨在提供更高质量的视频，同时降低带宽要求标准于年首次发布，并已被广泛应用于和VP92013YouTube Netflix等流媒体服务它支持多种视频分辨率和帧率，并具有先进的压缩技术，可以提供高质量的视频体验编码流程解析VP9帧内预测1利用当前帧的空间信息进行预测帧间预测2利用参考帧的时间信息进行预测变换编码3将预测误差转换为频域系数量化4减少频域系数的精度以压缩数据熵编码5对量化后的系数进行高效编码VP9编码流程包含多个步骤，包括帧内预测、帧间预测、变换编码、量化和熵编码帧内预测利用当前帧的空间信息进行预测，而帧间预测利用参考帧的时间信息进行预测变换编码将预测误差转换为频域系数，量化减少频域系数的精度以压缩数据，最后熵编码对量化后的系数进行高效编码标准简介AV1是一种由联盟开发的开放视频编解码标准AV1它旨在提供与其他视频编码标准相比更高的压缩效率和更低的延迟支持多种视频分辨率和帧率，并提供灵活的配置选项以满足不同AV1的应用场景需求编码流程解析AV1帧内预测1利用当前帧内像素信息进行预测，提升压缩效率帧间预测2参考前几帧画面进行预测，减少冗余信息变换编码3将预测误差进行变换，提高编码效率量化4对变换后的系数进行量化，减少数据量熵编码5对量化后的系数进行熵编码，进一步压缩数据视频编码标准比较压缩效率视频质量12不同标准在压缩效率方面编码标准之间的视频质量存在差异，压缩效率差异可以通过、AV1PSNR更高，但计算复杂度也更等指标进行评估，SSIM高和的视频质量AV1H.264通常更高计算复杂度适用场景34编码和解码的计算复杂度不同的编码标准适合不同会影响视频处理的速度和的应用场景，例如H.264资源消耗，的计算复适用于视频通话和网络直AV1杂度较高，而则相对播，而则更适用于高VP9AV1较低分辨率视频和流媒体服务视频编码标准发展趋势效率提升分辨率提升网络适应性安全性和可靠性随着技术进步，编码标准不随着、等超高清视频编码标准需要适应各种网络编码标准需要考虑安全性，4K8K断改进，压缩效率更高，码的普及，编码标准需要支持环境，例如低带宽、高延迟防止视频内容被篡改或盗版率更低更高分辨率等视频质量评价指标客观指标主观指标客观指标是基于数学公式计算的，例如、、主观指标是通过人眼观看视频来评估的，例如、PSNR SSIMMOS等等VMAF DMOS客观指标可以用来评估视频的质量，例如清晰度、对比度主观指标可以用来评估视频的整体视觉体验，例如是否自、色彩还原度等然、是否流畅、是否舒适等视频码率控制策略恒定码率可变码率码率控制算法码率控制技术码率恒定，视频质量稳定，码率根据画面复杂度进行调通过算法动态调节码率，平提高视频编码效率，实现高适用于实时视频传输场景整，压缩率更高，适用于存衡视频质量和文件大小质量、低码率的视频压缩储和点播视频编码优化技术算法优化帧率控制分辨率优化编码器优化改进编码算法，提高压缩效根据场景调整帧率，平衡视选择合适的分辨率，满足视优化编码器参数，提升编码率，降低码率频质量和文件大小频需求，避免过度压缩效率，降低编码时间视频编解码器性能对比视频编码在应用中的典型案例视频编码技术广泛应用于各行各业，从视频通话到流媒体平台，再到医疗影像和安防监控例如，在线视频平台利用视频编码技术将高清视频压缩成更小的文件，以便快速下载和播放视频会议系统通过视频编码技术，将实时视频数据进行压缩传输，实现远程协作和沟通课程总结本课程讲解了视频压缩的基础知识，涵盖了视频压缩的发展历程、基本原理、常用编码标准以及应用案例学员能够理解视频压缩技术的原理和应用，掌握视频编码标准的特性，并能够运用这些知识进行视频压缩相关的应用开发和研究在未来，视频压缩技术将继续发展，并应用于更多领域，例如虚拟现实、增强现实、人工智能等课程QA欢迎大家提出关于视频压缩技术的问题我们将竭诚为您解答本次课程涵盖了视频压缩的基础知识，包括视频信号的特征、压缩原理、编码标准等如果您在学习过程中遇到任何疑问，请随时提问我们希望通过问答环节，帮助您更好地理解视频压缩技术。