数字音视频编码标准概述

国际上数字音视频编码标准主要有两大系列。一个系列由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）制定，另一个系列由国际电信联盟电信标准部（ITU-T）制定。ISO和IEC组建的联合技术委员会1（JTC 1）的第29分委员会（SC29）的第11工作组（WG11），即活动图像专家组（Motion Picture Experts Group，MPEG），制定的视频编码标准有MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4；ITU-T制定的视频编码标准有H.261、H.263，两者共同制定的标准是H.264/MPEG-4 AVC。数字视频编码的标准化进程如图5-1所示。

图5-1 数字视频编码的标准化进程

1988年在图像压缩编码的发展历史中是极为重要的一年。于1988年形成草案、1990年通过的H.261标准，是图像编码40年研究成果的结晶，是图像编码技术走向实用化的重要里程碑。H.261是国际电报电话咨询委员会（CCITT，现改称为ITU-T）制定的国际上第一个视频编码标准，主要用于在综合业务数字网（ISDN）上开展双向视听业务（如可视电话、会议电视）。H.261标准的名称为“数码率为p×64kbit/s（p=1，2，…，30）的视听业务的视频编解码”，简称为p×64kbit/s标准。当p=1、2时，仅支持QCIF的图像分辨力（176×144像素），用于帧频低的可视电话；当p≥6时，可支持CIF的图像分辨力（352×288像素）的会议电视。利用CIF格式，可以使各国使用的不同制式的电视信号变换为公共中间格式，然后输入给编码器，从而使编码器本身不必意识信号是来自哪种制式的。

H.261视频编码算法的核心是采用带有运动补偿的预测编码和基于DCT的变换编码相结合的混合编码方法，其许多技术（包括视频数据格式、运动估计与补偿、DCT、量化和熵编码）都被后来的MPEG-1、MPEG-2、H.263、H.264等其他视频编码标准所借鉴和采用。

为适应多媒体存储型应用发展的需要，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）于1988年组建了联合技术委员会1（JTC 1）的第29分委员会（SC29）的第11工作组（WG 11），即活动图像专家组（MPEG），开展活动图像及其伴音的数据压缩编码标准化工作，并在1993年和1994年分别制定了MPEG-1（ISO/IEC-11172）和MPEG-2（ISO/IEC-13818）标准。

MPEG-1标准主要面向视音频多媒体存储领域的应用，数码率为1.2～1.5Mbit/s，适合CD-ROM的数据读取速率。该标准的发布使得以光盘为存储介质的多媒体系统在娱乐、教育等领域得到了极大的发展。

MPEG-2标准则面向高品质数字视频和音频的传输及存储，被用于数字视频广播（Dig-ital Video Broadcasting，DVB）、高清晰度电视（HDTV）和数字通用光盘（DVD）以及电影节目存储。由于ITU-T在其H.262标准中也采用MPEG-2，因此有时将两者合称为H.262/MPEG-2。

在MPEG-1和MPEG-2获得成功应用之后，人们开始思索甚低数码率（小于64kbit/s）下传输视频的问题，以适应公共交换电话网（Public Switched Telephone Networks，PSTN）和无线移动网络的视频流业务需求。MPEG组织开始制定MPEG-4标准以适应一些的新的需求和应用。新需求主要来自于虚拟场景和交互式视频等多媒体编码，这导致MPEG-4包含了基于对象的编码技术。

与此同时，ITU-T也在努力制定甚低数码率下的视频编码标准。ITU-T借鉴了MPEG-4发展过程中的经验教训，以H.261标准为基础，仍采用基于块的编码思想，目标数码率定为10～64kbit/s，于1996年发布了H.263标准。后来又发布了两个改进的版本H.263+（1998年）和H.263++（2000年），使得图像质量稳步提高，在视频会议、视频电话等领域得到了广泛应用。

为了促进下一代多媒体通信的应用，国际电信联盟（ITU）的视频编码专家组（Vid-eo Coding Experts Group，VCEG）和ISO/IEC的MPEG进行了积极的合作，成立了联合视频工作组（Joint Video Team，JVT），共同开发了视频编码标准H.264，第一个版本于2003年5月正式颁布。ITU将其命名为H.264，ISO/IEC将其称为ISO/IEC 14496-10或MPEG-4 AVC。H.264/AVC是目前最新的视频编码标准，有望在无线移动通信领域得到成功的应用。

表5-1归纳了数字视频编码的一系列标准。(www.xing528.com)

表5-1 数字视频编码的一系列标准

（续）

值得一提的是，我国于2002年6月成立了数字音视频编解码技术标准（Audio Video coding Standard，AVS）工作组，其任务是面向信息产业需求，组织制定数字音/视频的压缩、解压缩、处理和表示等共性技术标准，为数字音/视频设备与系统提供高效经济的编解码技术，服务于高分辨率数字广播、高密度激光数字存储媒体、无线宽带多媒体通信、因特网（lnternet）宽带流媒体等重大信息产业的应用。

AVS是我国具备自主知识产权的信源编码标准，是《信息技术——先进音视频编码》系列标准的简称。AVS包括系统、视频、音频、数字版权管理等9个部分。其中，AVS第2部分于2006年3月1日被国家标准化管理委员会正式批准为国家标准，标准号为GB/T20090.2—2006。

AVS视频标准（GB/T 20090.2—2006）具有以下特点：

1）性能高，编码效率是MPEG-2的2倍以上，与H.264的编码效率处于同一水平。

2）复杂度低，算法复杂度比H.264明显低，软硬件实现成本都低于H.264。

3）我国掌握主要知识产权，专利授权模式简单，费用低。

4）制定过程开放、国际化。