视频编解码基础概念

原文

1. 概述

音视频领域早期采用模拟化技术，目前已发展为数字化技术。数字化的主要好处有：可靠性高、能够消除传输及存储损耗，便于计算机处理及网络传输等。数字化后，音视频处理就进入了计算机技术领域，音视频处理本质上就是对计算机数据的处理。

图像信息经采集后生成的原始视频数据，数据量非常大，对于某些采集后直接本地播放的应用场合，不需要考虑压缩技术。但现实中更多的应用场合，涉及视频的传输与存储，传输网络与存储设备无法容忍原始视频数据的巨大数据量，必须将原始视频数据经过编码压缩后，再进行传输与存储。

本文仅关注视频，不关注音频。

2. 视频压缩原理

2.1 熵与冗余

引自参考资料[1]第1.5节

在所有的实际节目素材中，存在着两种类型的信号分量：即异常的、不可预见的信号分量和
可以预见的信号分量。异常分量称为熵，它是信号中的真正信息。其余部分称为冗余，因为
它不是必需的信息。冗余可以是空间性的，如在图像的大片区域中，邻近像素几乎具有相同
的数值。冗余也可以是时间性的，例如连续图像之间的相似部分。在所有的压缩系统编码器
中都是将熵与冗余相分离，只有熵被编码和传输，而在解码器中再从编码器的发送的信号中
计算出冗余。

2.2 帧内编码

帧内编码是空间域编码，利用图像空间性冗余度进行图像压缩，处理的是一幅独立的图像，不会跨越多幅图像。空间域编码依赖于一幅图像中相邻像素间的相似性和图案区的主要空间域频率。

JPEG标准用于静止图像(即图片)，只使用了空间域压缩，只使用帧内编码。