视频编码基础

HEVC 的标准化工作已经在2013年1月结束了，此后至今的两三年的时间标准化会议组一直在进行着完善，截至本文写作之日，已经更新到了HM16.12版本，并且针对HEVC的下一代标准的准备工作已经开始，所以现在HEVC算是已经完成了，并且最近的更新只是针对一些HEVC的周边，例如3D video coding等。

首先针对学习HEVC（学习其他视频压缩标准都是一样）对必须掌握的基础知识进行了一下整理，其中包括：
1. 视频压缩的必要性
2. 影像的获取
3. 色彩空间
4. 视频格式
5. 视频压缩标准
6. 视频压缩流程
7. 影像压缩质量评估

首先说一说压缩的必要性，为什么要做压缩，可能刚接触视频压缩的人不是很清楚，其实我们日常生活中接触到的各种格式的视频都是经过压缩的，如果不经过压缩的话那么根本无法在网络上传输和流畅地播放。我们来用数据说话，比如现在有一个摄像头，摄像头所摄取的视频的分辨率为High Definenition （HD），也就是1280X720，每秒30帧地进行播放，经过量化成RGB像素，每个像素都由8比特数据表示，那么每一秒视频所需要的数据量是1280X720X30X3X8=663552000bit，换算成我们熟悉的表示形式就是663M，即每一秒视频需要663M，那我们观看一部2小时电影得需要663X2X3600=4.5TB，也就是说我们现在绝大部分的个人电脑连半部电影也存储不了。 从此我们可以看出，图像/视频压缩的重要性了。

其实图像视频压缩技术早在30年前就出现了，对于图片压缩，有JPEG（Joint Picture Experts Group）压缩标准，视频的话，有ISO/IEC组织MPEG制定的MPEG-1, MPEG-2,和 MPEG-4标准 （不要认为我这里漏掉了，MPEG-3是没有的！）还有由ITU-T的VCEG制定的H.261, H.262, H.263，以及现在很多人正在研究的H.264/AVC和刚完成的视频标准H.265，即HEVC。

其中H.264/AVC是在2000年初，VCEG组织和MPEG组织联合成一个叫做JVT的共同组织一起研发的，在移动通信，卫星，网络技术等方面基于该标准出现了很多商用化的技术。最近提出了Ultra High Definition Television （UHDTV）之类的高画质，高分辨率的研发的必要性，才使得支持更高画质，最高4K分辨率的新一代视频压缩标准HEVC得以出现。HEVC达到了保持和H.264压缩标准几乎不变的主观性视频画质的前提下，压缩率上升一倍。

但是现在HEVC还没有完全地商用化，到完全商用化还需要点时间，但是标准化的脚步没有停止，MPEG和VCEG联合组成的新的组织JVET正在制定下一代视频压缩标准，暂且行业内称做Future Video Coding。具体名字还没有完全确定下来。相应的下一代压缩标准参考模型软件JEM也更新到了JEM4.0版本。有兴趣的朋友可以去下载最新的源码学习，给出SVN地址： JEM下载链接

对于影像的获取的话，有很多种方式，一般情况下我们都是用相机或者摄像机进行影像的获取，获取后的视频在空间上和时间上都是连续的，所以在时间上和空间上进行量化就显得很重要了。空间上量化我们得到了像素，时间上量化我们得到了帧，所以我们所说的时空处理的话就是像素的处理，这就是实实在在涉及到像素的值，我们进行各种变换，简单运算等等，最终得到的还是像素的值。频域处理的话在后面的变换编码部分详细说明。

对于视频压缩的一个简单介绍就到此结束