探究视频编解码技术

王小岩

（南京熊猫电子科技发展有限公司，南京 210000）

0 引言

如今，人们正处于网络时代，网络为人们带来了前所未有的便利，其发展很大程度上决定了社会的发展。一直以来，人们由于工作、生活等原因，无法时刻陪伴在亲人身边，因此，对图像、视频技术发展的期望值极高。但是在研究过程中，经常会遇到一些问题，如视频中卡顿、漏洞等。只有从根本上解决问题，才能使视频编解码技术更上一层楼，为人们提供更加便利的条件。

1 视频编解码技术的原理

编码与解码均是以计算机技术为基础的转译过程，编码是将一组字符转变成一个字节序列，转码是由一个编码字节序列转换成一组字符，二者是相反的。视频是由图像构成，要想对视频进行编解码操作，就必须从图像开始，图像之间有着关联性的特点，但是信道资源是十分有限的，工作人员必须在保证图像清晰的同时尽量占用较少的信道资源。解决此问题的方式便是将其进行数据压缩，压缩作为视频编解码技术的一项，被广泛应用在各个领域。

实现视频编解码的前提是将其数字化，而后再压缩，压缩主要由数据冗余和视觉冗余两个基本内容构成，前者是将相同的数据放入不同的文件中，以防数据丢失。另外，它可以加快计算机处理速度；可以用于庞大数据内容的搜索；还可以简化数据流程等，是日常生活、工作的必需品。视觉冗余属于数据冗余的一种，主要是相对于人的视觉而言的。眼睛作为人们感受、接受信息的器官，对图像变化的敏感度不同，对于那些不能有效增强视觉敏感度的部分，被称为视觉冗余。要想使视频的质量大幅度提高，必须将视觉冗余进行压缩处理，此过程便是压缩编码内容之一。

2 图像压缩编码的方法

图像压缩编码是指在不改变原图像的清晰度的基础上，对其进行压缩、编码，将多余的数据字符去掉的过程，目的是保证图像成功保存、顺利运输。根据不同的算法，可以将图片压缩编码的方法分为三种：

2.1 消除图像时间冗余度的预测编码方法

预测编码是利用离散信号，即离散信号之间具有关联性的特点，用前一个信号预测出下一个信号，再对实际值和预测值的差进行编码的过程。首先将完整的视频传输出去，对其中的图像进行预测，得出预测误差后经过编码处理来降低码率。如此一来，数据得到压缩但并不影响视觉效果，是一种十分有效的方式。

2.2 消除空间冗余度的变换编码方式

离散余弦变换编码，又称DCT。离散余弦变换是在傅里叶性质的基础上，将图像变换为偶函数形式，再进行二维傅里叶变换，最终得到的图像仅包含余弦项。变换编码是将图像上的时域信号转变为频域信号的一种方式，目的是在频域上降低量化比特数，从而实现压缩。DCT 技术是将数据集中在少量系数上，虽然不能无损压缩，但是在压缩中十分重要，是压缩国际标准JPEG的主要内容。

长度编码，又称RLC。在DCT 中，图像经过转变之后会出现许多重复的字符序列，而长度编码可以将重复的部分转换成标志字符，后面再次重复的字符和说明的字符用数字表示。此方法极大地节省了时间，也减小了编码中出现误差的概率。

哈夫曼编码，又称霍夫曼编码，属于非等长编码的一种。它是以各数据出现的概率为前提进行操作，将出现的不同概率按照大小排序，把其中最小的两个概率加在一起，最为一个新的概率进入队列排序，以此类推，一直到最终的结果为1。将两个最小的概率分别标记为“0”和“1”，从起始符号一只读取到最后一个“1”，再将读取中全部遇到的“0”和“1”按照由低到高的顺序进行排列，便是哈夫曼编码的过程。

运动补偿。运动补偿也是在图像连续性基础上进行处理的过程，它在对比图像前后帧之后能够描述出物体运动的方式，能够减少数据量，从而达到压缩的目的。

2.3 混合编码

信源编码是采取压缩图像和空间冗余量的方法来提高存储率，利用降低视频图像序列的比特率来提升传输效率，混合编码是将此二者有效结合，用DCT 将图像进行压缩，用运动补偿进行帧间压缩，从而达到提高压缩效率的目的。

3 视频压缩编解码标准

科学技术在发展，视频压缩编解码的标准也随之变化，经过不同时期的推陈出新之后，H.26X 系列作为实时视频通话的主要技术。H.261是一种运动图像的编码算法，由于其编码效率高、实时性强的特点已经被广泛应用在视频通话系统中。H.263是以H.261为基础进行部分改动得出的一种编码，与H.261不同的是，它利用低码率传送图像，支持码率较小的应用，其应用范围同样较为广泛。H.264以简洁作为设计风格，相比于前两种编码，获得了更好的压缩性能。另外，它能够满足不同速率、解析度的需求，适用于IP 和无线网络中。

4 结束语

作为新时代的产物，视频编解码技术已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，它以计算机技术为前提，包括许多图像编解码的方法，无论是智能手机、数码相机还是计算机，都是由于视频编解码技术的发展而形成的，视频编解码技术影响着人们的生活，也是社会进步的标志。视频通话也是编解码的应用领域之一，此技术不仅方便了人们的生活，更为互联网事业增添了动力。通过探究视频编解码的发展、原理以及相关技术人员不断的创新，在未来的发展中，视频编解码技术一定会在其他领域为人们提供更好的服务。国家也应该大力支持视频编解码技术，为科研人员提供所需的材料以及必备的社会保障。