探究視頻編解碼技術

王小巖

（南京熊貓電子科技發展有限公司，南京 210000）

0 引言

如今，人們正處于網絡時代，網絡為人們帶來了前所未有的便利，其發展很大程度上決定了社會的發展。一直以來，人們由于工作、生活等原因，無法時刻陪伴在親人身邊，因此，對圖像、視頻技術發展的期望值極高。但是在研究過程中，經常會遇到一些問題，如視頻中卡頓、漏洞等。只有從根本上解決問題，才能使視頻編解碼技術更上一層樓，為人們提供更加便利的條件。

1 視頻編解碼技術的原理

編碼與解碼均是以計算機技術為基礎的轉譯過程，編碼是將一組字符轉變成一個字節序列，轉碼是由一個編碼字節序列轉換成一組字符，二者是相反的。視頻是由圖像構成，要想對視頻進行編解碼操作，就必須從圖像開始，圖像之間有著關聯性的特點，但是信道資源是十分有限的，工作人員必須在保證圖像清晰的同時盡量占用較少的信道資源。解決此問題的方式便是將其進行數據壓縮，壓縮作為視頻編解碼技術的一項，被廣泛應用在各個領域。

實現視頻編解碼的前提是將其數字化，而后再壓縮，壓縮主要由數據冗余和視覺冗余兩個基本內容構成，前者是將相同的數據放入不同的文件中，以防數據丟失。另外，它可以加快計算機處理速度；可以用于龐大數據內容的搜索；還可以簡化數據流程等，是日常生活、工作的必需品。視覺冗余屬于數據冗余的一種，主要是相對于人的視覺而言的。眼睛作為人們感受、接受信息的器官，對圖像變化的敏感度不同，對于那些不能有效增強視覺敏感度的部分，被稱為視覺冗余。要想使視頻的質量大幅度提高，必須將視覺冗余進行壓縮處理，此過程便是壓縮編碼內容之一。

2 圖像壓縮編碼的方法

圖像壓縮編碼是指在不改變原圖像的清晰度的基礎上，對其進行壓縮、編碼，將多余的數據字符去掉的過程，目的是保證圖像成功保存、順利運輸。根據不同的算法，可以將圖片壓縮編碼的方法分為三種：

2.1 消除圖像時間冗余度的預測編碼方法

預測編碼是利用離散信號，即離散信號之間具有關聯性的特點，用前一個信號預測出下一個信號，再對實際值和預測值的差進行編碼的過程。首先將完整的視頻傳輸出去，對其中的圖像進行預測，得出預測誤差后經過編碼處理來降低碼率。如此一來，數據得到壓縮但并不影響視覺效果，是一種十分有效的方式。

2.2 消除空間冗余度的變換編碼方式

離散余弦變換編碼，又稱DCT。離散余弦變換是在傅里葉性質的基礎上，將圖像變換為偶函數形式，再進行二維傅里葉變換，最終得到的圖像僅包含余弦項。變換編碼是將圖像上的時域信號轉變為頻域信號的一種方式，目的是在頻域上降低量化比特數，從而實現壓縮。DCT 技術是將數據集中在少量系數上，雖然不能無損壓縮，但是在壓縮中十分重要，是壓縮國際標準JPEG的主要內容。

長度編碼，又稱RLC。在DCT 中，圖像經過轉變之后會出現許多重復的字符序列，而長度編碼可以將重復的部分轉換成標志字符，后面再次重復的字符和說明的字符用數字表示。此方法極大地節省了時間，也減小了編碼中出現誤差的概率。

哈夫曼編碼，又稱霍夫曼編碼，屬于非等長編碼的一種。它是以各數據出現的概率為前提進行操作，將出現的不同概率按照大小排序，把其中最小的兩個概率加在一起，最為一個新的概率進入隊列排序，以此類推，一直到最終的結果為1。將兩個最小的概率分別標記為“0”和“1”，從起始符號一只讀取到最后一個“1”，再將讀取中全部遇到的“0”和“1”按照由低到高的順序進行排列，便是哈夫曼編碼的過程。

運動補償。運動補償也是在圖像連續性基礎上進行處理的過程，它在對比圖像前后幀之后能夠描述出物體運動的方式，能夠減少數據量，從而達到壓縮的目的。

2.3 混合編碼

信源編碼是采取壓縮圖像和空間冗余量的方法來提高存儲率，利用降低視頻圖像序列的比特率來提升傳輸效率，混合編碼是將此二者有效結合，用DCT 將圖像進行壓縮，用運動補償進行幀間壓縮，從而達到提高壓縮效率的目的。

3 視頻壓縮編解碼標準

科學技術在發展，視頻壓縮編解碼的標準也隨之變化，經過不同時期的推陳出新之后，H.26X 系列作為實時視頻通話的主要技術。H.261是一種運動圖像的編碼算法，由于其編碼效率高、實時性強的特點已經被廣泛應用在視頻通話系統中。H.263是以H.261為基礎進行部分改動得出的一種編碼，與H.261不同的是，它利用低碼率傳送圖像，支持碼率較小的應用，其應用范圍同樣較為廣泛。H.264以簡潔作為設計風格，相比于前兩種編碼，獲得了更好的壓縮性能。另外，它能夠滿足不同速率、解析度的需求，適用于IP 和無線網絡中。

4 結束語

作為新時代的產物，視頻編解碼技術已經成為人們日常生活中不可或缺的一部分，它以計算機技術為前提，包括許多圖像編解碼的方法，無論是智能手機、數碼相機還是計算機，都是由于視頻編解碼技術的發展而形成的，視頻編解碼技術影響著人們的生活，也是社會進步的標志。視頻通話也是編解碼的應用領域之一，此技術不僅方便了人們的生活，更為互聯網事業增添了動力。通過探究視頻編解碼的發展、原理以及相關技術人員不斷的創新，在未來的發展中，視頻編解碼技術一定會在其他領域為人們提供更好的服務。國家也應該大力支持視頻編解碼技術，為科研人員提供所需的材料以及必備的社會保障。