1.文献综述
1.1研究背景及研究现状
1.1.1各制式电视标准介绍
- PAL制又称为帕尔制。PAL是英文Phase Alteration Line的缩写,意思是逐行倒相,也属于同时制。PAL由德国人Walter Bruch在1967年提出。'PAL'有时亦被用来指625 线,每秒25格,隔行扫描,PAL色彩编码的电视制式。
- NTSC制式,又简称为N制,是1952年12月由美国国家电视标准委员会(National Television System Committee,缩写为NTSC)制定的彩色电视广播标准,属于同时制,帧率为每秒29.97fps,扫描线为525,隔行扫描,画面比例为4:3,分辨率为720x480。
- SECAM制式,又称塞康制,意为'按顺序传送彩色与存储',1966年由法国研制成功,它属于同时顺序制。在信号传输过程中,亮度信号每行传送,而两个色差信号则逐行依次传送,即用行错开传输时间的办法来避免同时传输时所产生的串色以及由其造成的彩色失真。
1.1.2视频编码标准的发展及国内外现状
与其他领域的标准一样,视频编码领域在国际上也有相应的组织专门负责制定工作,主要有两个,一个是国际电信联盟(ITU-T),它制定了H.26x 系列的标准另一个是国际标准化组织(ISO/IEC),它制定了 MPEG-x 系列,这些国际标准对图像领域的众多产业都有着重要的作用,当前,世界上几乎所有的使用图像和视频的领域都在使用基于这两个组织制定的标准的编码方法。
1990年ITU-T发布的 H.261 建议被认为是世界上第一个视频编码标准,开创了该领域的先河,为后面的发展奠定了基础。首先,它第一次使用了混合编码模式,该模式不仅有 DCT变换,还在帧间预测的过程使用了运动补偿,这些都成为了后续标准的模板;其次,它所使用的将图像分成小块进行编码、编码器的整体结构和各部分的功能实现、最后获得的码流的结构标准、编码环节的控制等技术和策略,都是后面制定的视频编码标准的理论基础,为后续标准的发展提供了重要的参考依据;最后,H.261建议的颁布还考虑到了在不同的领域和厂商的不同应用场景及实际情况,制定统一的标准,方便他们互相使用。ITU-T紧接着又在1995年发布了 H.262,次年又发布了 H.263,这两个标准相比于前一代在技术上都有所更新,压缩效果也更好。
自上世纪90年代以来ISO/IEC也颁布了一些视频编码的国际标准。首先在1993年发布了MPEG-1标准,该标准的用途并不广,主要针对视频的存储及回放系统,当时的主要应用场景就是VCD。隔年发布的 MPEG-2 相对用途就多了很多,包括 DVD 系统及电视系统。1999 年发布了 MPEG-4 标准,除对普通的音视频进行高效的编码外,还引入了音、视频对象的概念,可以处理各种不同性质的音视频对象,包括自然的、综合的、静止的、活动的,除了能够处理普通的二维视频,还可以处理三维视频,并且不限平台,在各种多媒体上都可以使用。
随着媒体行业的不断发展,网络视频开始出现,为了能够在网络上流畅播放视频,对压缩率提出了更高的要求,上述两个国际标准的指定组织成立了联合视频工作组(Joint Video Team,JVT),共同制定并于2003年正式颁布了H.264/AVC。该标准依然沿用混合编码的思路,对编码的多个环节进行了改进和优化,压缩效率相比H.263 提高了大约一倍,不过编码复杂度也增加了很多。
最新的视频编码国际标准——高效视频编码(HEVC),即H.265已于 2013年 4月由ITU 和ISOIEC的视频编码联合协作组(JVT)正式颁布,它对高清视频的压缩效果非常好,其压缩性能又在H.264 的基础上提高了一倍。
我国也有具有自主知识产权的视频编解码标准 AVS,AVS 不仅包含了视频的压缩标准,也包括音频及媒体版权等,是一套完整的标准体系,为数字音视频产业提供了更全面的解决方案,其编码性能同目前广泛应用的H.264相当。
