h264编码算法

Ⅰ 关于视频码率的问题,怎么压缩不影响画质,减小体积

最大限度保证清晰度这个很难有统一标准，清晰度是个比较主观的指标。

编码可选xvid或H264，码流选1200以上，一般情况下清晰度是有保证的。建议不要改动分辨率和帧速，那样转换速度会慢很多。

计算公式：

基本的算法是：码率(kbps)=文件大小(KB) * 8 / 时间(秒)，举例，D5碟，容量4.3G，其中考虑到音频的不同格式，算为600M，所以视频文件应不大于3.7G。

本例中取视频文件的容量为3.446G，视频长度100分钟（6000秒），计算结果：码率约等于4818kbps(3.446 * 1024 * 1024 * 8 / 6000 = 4817.857)。

码率几点原则：

1、码率和质量成正比，但是文件体积也和码率成正比。

2、码率超过一定数值，对图像的质量没有多大影响。

3、DVD的容量有限，无论是标准的4.3G，还是超刻，或是D9，都有极限。计算机中的信息都是二进制的0和1来表示，其中每一个0或1被称作一个位，用小写b表示，即bit（位）；大写B表示byte,即字节，一个字节=八个位，即1B=8b。

前面的大写K表示1024的意思，即1024个位（Kb)或1024个字节(KB)。表示文件的大小单位，一般都使用字节（KB）来表示文件的大小。

Kbps：ps指的是/s，即每秒。Kbps指的是网络速度，也就是每秒钟传送多少个千位的信息（K表示千位，Kb表示的是多少千个位），为了在直观上显得网络的传输速度较快，一般公司都使用kb（千位）来表示。1KB/S=8Kbps。

ADSL上网时的网速是512Kbps,如果转换成字节，就是512/8=64KB/S(即64千字节每秒）。

4、一般来说，如果是1M的宽带，在网上只能看不超过1024kbps的视频，超过1024kbps的视频只能等视频缓冲才能流畅的观看。

以上内容参考：网络-视频码率

Ⅱ H.264标准和H.264算法以及H.264编码器的关系和区别

标准只是规定了某个过程输入和输出的格式，对具体的算法没有规定，H.264编码器就是符合H.264标准的编码器

Ⅲ H264之帧编码——透析（I帧+P帧+B帧编码）原理与流程

在H.264压缩标准中I帧、P帧、B帧⽤于表⽰传输的视频画⾯。在视频压缩中，每帧都代表着一幅静止的图像。在实际的视频压缩编码时，会采取各种算法减少数据的容量，其中IPB帧就是最常见的一种算法。

I‑frame (Intra-coded picture): 即完整的一张图片

P‑frame (Predicted picture): 与前面一张图片的区别的区域

B‑frame (Bidirectional predicted picture):与前面以及后面的图片的区别区域

I帧⼜称帧内编码帧，又称全帧压缩编码帧，是⼀种⾃带全部信息的独⽴帧，⽆需参考其他图像便可独⽴进⾏解码，可以简单理解为⼀张静态画⾯。视频序列中的第⼀个帧始终都是I帧，因为它是关键帧。I帧通常是每个GOP（MPEG所使用的一种视频压缩技术）的第一个帧，经过适度地压缩，作为随机访问的参考点，可以当成静态图像。

现在有一段影片如下:

该影片总共是20张图片组成的，每一张完整的图片我们都可以叫做I帧。假如每张JPEG的图片大小为100KB，那么传输两张图片即为100 * 20 = 2000KB

要知道这个还不到几秒的影片就2M了，要是几个小时的那还得了，所以就有了影片压缩的算法

1.它是一个全帧压缩编码帧。它将全帧图像信息进行JPEG压缩编码及传输;
2.解码时仅用I帧的数据就可重构完整图像;
3.I帧描述了图像背景和运动主体的详情;
4.I帧不需要参考其他画面而生成;
5.I帧是P帧和B帧的参考帧(其质量直接影响到同组中以后各帧的质量);
6.I帧是帧组GOP的基础帧(第一帧),在一组中只有一个I帧;
7.I帧不需要考虑运动矢量;
8.I帧所占数据的信息量比较大。

P帧⼜称帧间预测编码帧，又称前向预测编码帧，需要参考前⾯的I帧才能进⾏编码。表⽰的是当前帧画⾯与前⼀帧（前⼀帧可能是I帧也可能是P帧）的差别。解码时需要⽤之前缓存的画⾯叠加上本帧定义的差别，⽣成最终画⾯。

与I帧相⽐，P帧通常占⽤更少的数据位，但不⾜是，由于P帧对前⾯的P和I参考帧有着复杂的依耐性，因此对传输错误⾮常敏感。通常将图像序列中前面已经编码帧的时间冗余信息充分去除来压缩传输数据量的编码图像，也称为预测帧。通过观察，我们可以看出，实际上每一帧之间其实只有一部分细微的差别而已，如下图提取了6帧

当传输完第一帧以后，第二帧其实我们只需要传输一部分，然后由另外一端进行图片算法来进行组合

用这种方式，在传输第二帧的时候，还不到原来的1/10，只需要传输第一帧的100KB，后续的都是按照这种方式传输部分，这种只传输部分的图片，就是P帧了。最后整个影片的大小即为100KB + 10KB * 19 = 290 KB，比原来缩小了很多。

1.P帧是I帧后面相隔1~2帧的编码帧;
2.P帧采用运动补偿的方法传送它与前面的I或P帧的差值及运动矢量(预测误差);
3.解码时必须将I帧中的预测值与预测误差求和后才能重构完整的P帧图像;
4.P帧属于前向预测的帧间编码。它只参考前面最靠近它的I帧或P帧;
5.P帧可以是其后面P帧的参考帧,也可以是其前后的B帧的参考帧;
6.由于P帧是参考帧,它可能造成解码错误的扩散;
7.由于是差值传送,P帧的压缩比较高。

B帧⼜称双向预测编码帧，又称双向预测内插编码帧，也就是B帧记录的是本帧与前后帧的差别。也就是说要解码B帧，不仅要取得之前的缓存画⾯，还要解码之后的画⾯，通过前后画⾯的与本帧数据的叠加取得最终的画⾯。B帧压缩率⾼，但是对解码性能要求较⾼。既考虑源图像序列前面的已编码帧，又顾及源图像序列后面的已编码帧之间的时间冗余信息，来压缩传输数据量的编码图像，也称为双向预测帧。B帧其实就是与前后两张图片的区别。如果理解了P帧和I帧，这个就很好理解了。

B帧比P帧更小，更节省空间

假设现在有三张图片，如下图:

在经过编码后，会变成如下:

1.B帧是由前面的I或P帧和后面的P帧来进行预测的;
2.B帧传送的是它与前面的I或P帧和后面的P帧之间的预测误差及运动矢量;
3.B帧是双向预测编码帧;
4.B帧压缩比最高,因为它只反映丙参考帧间运动主体的变化情况,预测比较准确;
5.B帧不是参考帧,不会造成解码错误的扩散。

(1) 进行帧内预测，决定所采用的帧内预测模式。
(2) 像素值减去预测值，得到残差。
(3) 对残差进行变换和量化。
(4) 变长编码和算术编码。
(5) 重构图像并滤波，得到的图像作为其它帧的参考帧。

(1) 进行运动估计，计算采用帧间编码模式的率失真函数(节)值。P帧只参考前面的帧，B 帧可参考后面的帧。
(2) 进行帧内预测，选取率失真函数值最小的帧内模式与帧间模式比较，确定采用哪种编码模式。
(3) 计算实际值和预测值的差值。
(4) 对残差进行变换和量化。
(5) 熵编码，如果是帧间编码模式，编码运动矢量

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I帧只需考虑本帧；P帧记录的是与前⼀帧的差别；B帧记录的是前⼀帧及后⼀帧的差别,能节约更多的空间,视频⽂件⼩了,但相对来说解码的时候就⽐较⿇烦。因为在解码时,不仅要⽤之前缓存的画⾯,⽽且要知道下⼀个I或者P的画⾯,对于不⽀持B帧解码的播放器容易卡顿。

Ⅳ 视频编码h264和h265是什么意思

1、H.265

H.265是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。

具体的研究内容包括：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。H264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送；H265则可以实现利用1~2Mbps的传输速度传送720P（分辨率1280*720）普通高清音视频传送。

H.265旨在在有限带宽下传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。这也意味着，我们的智能手机、平板机等移动设备将能够直接在线播放1080p的全高清视频。

H.265标准也同时支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清视频。可以说，H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步。

2、H.264

H.264，同时也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC动态图像专家组（MPEG）联合组成的联合视频组（JVT，Joint Video Team）提出的高度压缩数字视频编解码器标准。

这个标准通常被称之为H.264/AVC（或者AVC/H.264或者H.264/MPEG-4AVC或MPEG-4/H.264 AVC）而明确的说明它两方面的开发者。

H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。举个例子，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为25∶1。

而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB，从88GB到879MB，H.264的压缩比达到惊人的102∶1。低码率（Low Bit Rate）对H.264的高的压缩比起到了重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4ASP等压缩技术相比，H.264压缩技术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。

尤其值得一提的是，H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像，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。

Ⅳ Android 音视频01 --- H264的基本原理01

H264压缩技术主要采用了以下几种方法对视频数据进行压缩。包括：

解决的是空域数据冗余问题。

解决的是时域数据冗徐问题

将空间上的相关性变为频域上无关的数据然后进行量化。

经过压缩后的帧分为：I帧，P帧和B帧:

关键帧，采用帧内压缩技术。

向前参考帧，在压缩时，只参考前面已经处理的帧。采用帧音压缩技术。

双向参考帧，在压缩时，它即参考前而的帧，又参考它后面的帧。采用帧间压缩技术。
除了I/P/B帧外，还有图像序列GOP。

H264的基本原理其实非常简单，下我们就简单的描述一下H264压缩数据的过程。通过摄像头采集到的视频帧（按每秒 30 帧算），被送到 H264 编码器的缓冲区中。编码器先要为每一幅图片划分宏块。

划分好宏块后，计算宏块的象素值。以此类推，计算一幅图像中每个宏块的像素值。

对于视频数据主要有两类数据冗余，一类是时间上的数据冗余，另一类是空间上的数据冗余。其中时间上的数据冗余是最大的。为什么说时间上的冗余是最大的呢？假设摄像头每秒抓取30帧，这30帧的数据大部分情况下都是相关联的。也有可能不止30帧的的数据，可能几十帧，上百帧的数据都是关联特别密切的。
H264编码器会按顺序，每次取出两幅相邻的帧进行宏块比较，计算两帧的相似度。如下图：

在H264编码器中将帧分组后，就要计算帧组内物体的运动矢量了。
H264编码器首先按顺序从缓冲区头部取出两帧视频数据，然后进行宏块扫描。当发现其中一幅图片中有物体时，就在另一幅图的邻近位置（搜索窗口中）进行搜索。如果此时在另一幅图中找到该物体，那么就可以计算出物体的运动矢量了。
运动矢量计算出来后，将相同部分（也就是绿色部分）减去，就得到了补偿数据。我们最终只需要将补偿数据进行压缩保存，以后在解码时就可以恢复原图了。压缩补偿后的数据只需要记录很少的一点数据。
我们把运动矢量与补偿称为 帧间压缩技术 ，它解决的是视频帧在时间上的数据冗余。除了帧间压缩，帧内也要进行数据压缩，帧内数据压缩解决的是空间上的数据冗余。

人眼对图象都有一个识别度，对低频的亮度很敏感，对高频的亮度不太敏感。所以基于一些研究，可以将一幅图像中人眼不敏感的数据去除掉。这样就提出了帧内预测技术。
一幅图像被划分好宏块后，对每个宏块可以进行 9 种模式的预测。找出与原图最接近的一种预测模式。然后，将原始图像与帧内预测后的图像相减得残差值。再将我们之前得到的预测模式信息一起保存起来，这样我们就可以在解码时恢复原图了，经过帧内与帧间的压缩后，虽然数据有大幅减少，但还有优化的空间。

可以将残差数据做整数离散余弦变换，去掉数据的相关性，进一步压缩数据。

上面的帧内压缩是属于有损压缩技术。也就是说图像被压缩后，无法完全复原。而CABAC属于无损压缩技术。
无损压缩技术大家最熟悉的可能就是哈夫曼编码了，给高频的词一个短码，给低频词一个长码从而达到数据压缩的目的。MPEG-2中使用的VLC就是这种算法，我们以 A-Z 作为例子，A属于高频数据，Z属于低频数据。看看它是如何做的。
CABAC也是给高频数据短码，给低频数据长码。同时还会根据上下文相关性进行压缩，这种方式又比VLC高效很多。

制定了相互传输的格式，将宏快 有组织，有结构，有顺序的形成一系列的码流。这种码流既可 通过 InputStream 网络流的数据进行传输，也可以封装成一个文件进行保存，主要作用是为了传输。

组成H264码流的结构中 包含以下几部分 ，从大到小排序依次是：
H264视频序列，图像，片组，片，NALU，宏块 ，像素。

NAL层:（Network Abstraction Layer,视频数据网络抽象层） ： 它的作用是H264只要在网络上传输，在传输的过程每个包以太网是1500字节，而H264的帧往往会大于1500字节，所以要进行拆包，将一个帧拆成多个包进行传输，所有的拆包或者组包都是通过NAL层去处理的。
VCL层:（Video Coding Layer,视频数据编码层） ： 对视频原始数据进行压缩

起始码0x 00 00 00 01 或者 0x 00 00 01 作为 分隔符 。
两个 0x 00 00 00 01之间的字节数据 是表示一个NAL Unit。

I 帧的特点：

1.分组:把几帧图像分为一组(GOP，也就是一个序列),为防止运动变化,帧数不宜取多。
2.定义帧:将每组内各帧图像定义为三种类型,即I帧、B帧和P帧;
3.预测帧:以I帧做为基础帧,以I帧预测P帧,再由I帧和P帧预测B帧;
4.数据传输:最后将I帧数据与预测的差值信息进行存储和传输。

1．更高的编码效率：同H.263等标准的特率效率相比，能够平均节省大于50％的码率。
2．高质量的视频画面：H.264能够在低码率情况下提供高质量的视频图像，在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264的应用亮点。
3．提高网络适应能力：H.264可以工作在实时通信应用（如视频会议）低延时模式下，也可以工作在没有延时的视频存储或视频流服务器中。
4．采用混合编码结构：同H.263相同，H.264也使用采用DCT变换编码加DPCM的差分编码的混合编码结构，还增加了如多模式运动估计、帧内预测、多帧预测、基于内容的变长编码、4x4二维整数变换等新的编码方式，提高了编码效率。
5．H.264的编码选项较少：在H.263中编码时往往需要设置相当多选项，增加了编码的难度，而H.264做到了力求简洁的“回归基本”，降低了编码时复杂度。
6．H.264可以应用在不同场合：H.264可以根据不同的环境使用不同的传输和播放速率，并且提供了丰富的错误处理工具，可以很好的控制或消除丢包和误码。
7．错误恢复功能：H.264提供了解决网络传输包丢失的问题的工具，适用于在高误码率传输的无线网络中传输视频数据。
8．较高的复杂度：264性能的改进是以增加复杂性为代价而获得的。据估计，H.264编码的计算复杂度大约相当于H.263的3倍，解码复杂度大约相当于H.263的2倍。
H.264的目标应用涵盖了目前大部分的视频服务，如有线电视远程监控、交互媒体、数字电视、视频会议、视频点播、流媒体服务等。H.264为解决不同应用中的网络传输的差异。定义了两层：视频编码层（VCL：Video Coding Layer）负责高效的视频内容表示，网络提取层（NAL：Network Abstraction Layer）负责以网络所要求的恰当的方式对数据进行打包和传送。