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电影视频的编码方式

频编解码技术有两套标准,国际电联(ITU-T)的标准H.261、H.263、H.263+等;还有ISO 的MPEG标准Mpeg1、Mpeg2、Mpeg4等等。H.264/AVC是两大组织集合H.263+和Mpeg4的优点联合推出的最新标准,最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比。在同等的图像质量条件下,H.264的数据压缩比能比H.263高2倍,比MPEG-4高1.5倍。 H.264/AVC标准是由ITU-T和ISO/IEC联合开发的,定位于覆盖整个视频应用领域,包括:低码率的无线应用、标准清晰度和高清晰度的电视广播应用、Internet上的视频流应用,传输高清晰度的DVD视频以及应用于数码相机的高质量视频应用等等。 ITU-T给这个标准命名为H.264(以前叫做H.26L),而ISO/IEC称它为MPEG-4 高级视频编码(Advanced Video Coding,AVC),并且它将成为MPEG-4标准的第10部分。既然AVC是当前MPEG-4标准的拓展,那么它必然将受益于MPEG-4开发良好的基础结构(比如系统分层和音频等)。很明显,作为MPEG-4高级简洁框架(Advanced Simple Profile,ASP)的MPEG-4 AVC将会优于当前的MPEG-4视频压缩标准,它将主要应用在具有高压缩率和分层次质量需求的方向。

MPEG-1编码
MPEG(Moving Picture Experts Group,运动图像专家组)。MPEG-1标准于1992年正式出版,标准的编号为ISO/IEC11172,其标题为"码率约为1.5Mb/s用于数字存贮媒体活动图像及其伴音的编码"。

MPEG-2编码
MPEG-2是=组织制定的视频和音频有损压缩标准之一,它的正式名称为"基于数字存储媒体运动图像和语音的压缩标准"。与MPEG-1标准相比,MPEG-2标准具有更高的图像质量、更多的图像格式和传输码率的图像压缩标准。MPEG-2标准不是MPEG-1的简单升级,而是在传输和系统方面做了更加详细的规定和进一步的完善。它是针对标准数字电视和高清晰电视在各种应用下的压缩方案,编码率从3 Mbit/s~100 Mbit/s。

MPEG-3编码
MPEG-3是在制定MPEG-2标准之后准备推出的适用于HDTV(高清晰度电视)的视频、音频压缩标准,但是由于MPEG-2标准已经可以满足要求,故MPEG-3标准并未正式推出。值得注意的是MPEG-3与我们常说的音频格式mp3不是一回事,mp3音频压缩所采用的是MPEG-1和MPEG-2当中音频压缩的第三个层次(Layer 3),采样率16-48kHz,编码速率8K-1.5Mbps。

MPEG-4编码
MPEG-4是网络上常见的一种视频压缩格式,在用于网络流媒体传输方面效果相当不错。这种编码方式多用于HDTV-Rip上,它把原有的高清视频文件按照比例缩小到一定的尺寸,以减少文件的大小,同时画面效果不差于DVD效果,以此来寻求一个画面效果和文件尺寸的平衡。采用MPEG-4压缩的视频文件一般后缀名为avi,与微软的avi格式很容易混淆,从后缀名来看,无法直解区分二者,只能通过解码器来识别。相对于高清视频来说,MPEG-4格式 还显得有点不够用,因此它也不是主流的高清视频信号来源。

DivX编码
DivX 是一项由DivXNetworks公司发明的,类似于MP3的数字多媒体压缩技术。DivX基于MPEG-4标准,可以把MPEG-2格式的多媒体文件压缩至原来的10%,更可把VHS格式录像带格式的文件压至原来的1%。通过 DSL或cable Moden等宽带设备,它可以让你欣赏全屏的高质量数字电影。无论是声音还是画质都可以和DVD相媲美。同时它还允许在其他设备(如安有机顶盒的电视、PocketPC)上观看。由于Divx后来转为了商业软件,其发展受到了很大限制,表现相对欠佳,在竞争中处于了劣势。今年6月,DivXNetworks公司推出了最新的Divx6,有一定提高。CHD新近制作的一部分HDrip就采用了这一最新的编码技术。

XviD编码
XviD是一个开放源码的MPEG-4 多媒体解码器,它是基于OpenDivX而编写的。XviD是由一群原OpenDivX义务开发者在OpenDivX于2001年7月停止开发后自行开发的。XviD支持多种编码模式,量化 (Quantization) 方式和范围控,运动侦测 (Motion Search) 和曲线平衡分配 (Curve),动态关键帧距 (I-frame interval),心理视觉亮度修正,演职员表选项,外部自定义控制,运动向量加速 (Hinted Me) 编码,画面优化解码等众多编码技术,对用户来说功能十分强大。这也是目前被Riper使用最为广泛的编码技术。与RMVB格式差不多的压缩率,通用性很强,特别是用于家用DVD和便携式MP4等设备。

H.264编码
H.264是由国际电信联盟(iTU-T)所制定的新一代的视频压缩格式。H.264最具价值的部分是更高的数据压缩比,在同等的图像质量,H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的 MPEG-2高2~3倍,比MPEG-4高1.5~2倍。正因为如此,经过H.264压缩的视频数据,在网络传输过程中所需要的带宽更少,也更加经济。在 MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时,H.264只需要1Mbps~2Mbps的传输速率,目前H.264已经获得DVD Forum与Blu-ray Disc Association采纳,成为新一代HD DVD的标准,不过H.264解码算法更复杂,计算要求比WMA-HD还要高。从ATI的Radeon X1000系列显卡、NVIDIA的GeForce 6/7系列显卡开始,它们均加入对H.264硬解码的支持。与MPEG-4一样,经过H.264压缩的视频文件一般也是采用avi 作为其后缀名,同样不容易辨认,只能通过解码器来自己识别。总的来说,常见的几种高清视频编码格式的特点是能够以更低的码率得到更高的画质,相同效果的MPEG2与H.264影片做比较,后者在容量上仅需前者的一半左右。这也就意味着,H.264不仅能够节省HDTV的存储空间,而且还可以在手机等带宽较窄的网络上传输高质量的视频,可以说应用前途一片光明。但另一方面,H.264编码的影片在播放的时候对硬件系统也提出了非常高的要求。据相关资料显示,H.264的影片在编码的过程中复杂度是MPEG2的10倍,解码的复杂度是MPEG2的3倍,这对于CPU来说是很沉重的负担,而显卡芯片如果要整合硬件解码模块,其难度也随之加大。  

x264编码
x264是一个基于h.264的免费开源的视频Codec,属于后起之秀,已经受到众多Riper的青睐,但是与Xvid相比,其在解码时对硬件的要求更高。

MPEG-2 TS编码
和DVD视频采用的MPEG-2格式不同的是,高清视频采用的是MPEG-2 TS格式,这是一种视频流格式,主要用于实时传送节目。MPEG-2 TS格式的高清视频文件在网上非常常见,一般采用mpg、tp和ts为后缀。采用MPEG-2 TS格式压缩后的高清视频文件通常都相当大,以一部90分钟的电影为例,文件大小通常都在8GB以上,有的甚至超过15GB。在播放以tp和ts为后缀的高清视频文件时也比较麻烦,因为文件中分别包含有AC’3音频信息和MPEG-2视频信息,需要使用专门的软件来进行播放。

WMV-HD编码
WMV-HD(Windows Media Video High Definition)则是由软件业的巨头微软公司所创立的一种视频压缩格式,压缩率甚至高于MPEG-2标准,同样是2小时的高清视频节目,如果使用MPEG-2能压缩至30GB,而使用WMV-HD这样的高压缩率编码器,在画质丝毫不损失的前提下可压缩到15GB左右。 WMV-HD,基于WMV9标准,是微软开发的视频压缩技术系列中的最新版本,尽管WMV-HD是微软的独有标准,但因其在操作系统中大力支持WMV系列版本,从而在桌面系统得以迅速普及。在性能上,WMV-HD的数据压缩率与H.264一样,两者的应用领域也极其相似,因此在新一代主流视频编码标准霸主地位的争夺之中,双方展开了针锋相对的斗争,而斗争的焦点集中在下一代光盘规格“HD DVD”和数字微波广播电视等领域。一般采用.wmv为后缀的HDTV文件就是采用的WMV-HD压缩的。

VC-1编码
VC-1即视频编解码方案一(Video Codec One),起源于微软公司的专有WM9,目前正在等待SMPTE批准。H.264则由运动图像专家组和国际电信联盟共同开发。这两种编/解码方案都未显示出明确优势。“起初,我认为VC-1有一定优势,因为微软使大家相信它可以在所有不同的处理器上实现,而那时H.264尚在等待批准,”OpGate公司的研发经理Bill Mauchly说,“现在H.264已经稳定,我们看到它可以在像Blackfin这样有成本效益的处理器上运行,所以说发展的势头已经转向了H.264。

高清视频的编码格式有五种,即H.264、MPEG-4、MPEG-2、WMA-HD以及VC-1。事实上,现在网络上流传的高清视频主要以两类文件的方式存在:一类是经过MPEG-2标准压缩,以tp和ts为后缀的视频流文件;一类是经过WMV-HD标准压缩过的wmv文件,还有少数文件后缀为avi或mpg,其性质与wmv是一样的。真正效果好的高清视频更多地以H.264与VC-1这两种主流的编码格式流传。