视频编码标准史详说

1990年，国际电信联盟远程通信标准化组织，英文简称ITU-T，发布了第一个实用化的视频编码国际标准——H261。可以说，H261奠定了现代编码的主要框架，图像的分块，帧内/帧间的预测，DCT，Zig-Zag扫描，这种预测加变换的混合编码模式在当前依然流行。相比从1到n，从0到1可能更有挑战性，也更有跨时代的意义。可惜的是，H261支持的分辨率，在当前来看，小的可怜，CIF（352x288）和QCIF（176x144），当下也没有什么人用了！

1993年，ISO/IEC的图像专家组颁布了视频编码标准MPEG-1，主要包括系统、音频、视频等5部分。MPEG-1约束了诸多参数，如图像的宽度不多于768像素，图像的高度不多于576像素，运动矢量范围在-64~63.5，输出比特率不高于1865000bps等等。除了CIF外，MPEG-1定义了一种352x240的格式，称其为SIF。

MPEG-2约等于H.262?

1995年，ISO/IEC颁布了视频编码标准MPEG-2，主要包括系统、音频、视频等10个部分。其中的视频部分被ITU-T接纳，成为H.262视频编码标准。MPEG-2视频部分标准（H.262）主要有如下的扩展：

• 不同的level和profile用于区分不同的应用；
• 针对图像组数据做宏块分割的时候，可以按照帧或场进行分割；
• 规定了4种帧图像的运动预测和运动补偿方式（基于帧的预测，基于场的预测，16x8的运动补偿以及双基预测模式）；
• 引入了3种编码的可分级性，空间可分级性，时间可分级性，信噪比可分级性，基于此可以同时提供不同的编码服务水平。

1996年，ITU-T继续发力，公布了用于低码率的视频编码标准H.263：

• 该标准依然采用混合编码的基本框架，针对低码率应用进行了优化；
• 继续扩充了对视频分辨率的支持，增加了sub-QCIF（128x96），4CIF（704x576），16CIF（1408x1152）等格式；
• 对于运动估计的精度，提升到了半像素；
• 对于Zig-zag扫描后的数据采用三元VLC编码。

1999年，ISO/IEC颁布了MPEG-4（视听对象的编码），主要包括系统、视觉信息、音频、一致性、参考软件、多媒体传送集成框架、优化软件、IP种的一致性、参考硬件描述，AVC等。MPEG-4这对视频图像的描述基于场景和对象，编码也是基于对象。举个简单栗子：一幅图像里有人、有树，该图像从编码的角度则被抽象为背景、人、和树，编码的时候也以形状，纹理等为基础去定义相关的编码算法。

再次联手

终于说到H.264，H.264是ITU-T的视频编码专家组和ISO/IEC的活动图像编码专家组的联合视频组开发的新一代视频编码标准。它既是ITU-T的H.264，也是MPEG-4的第10部分AVC，所以也叫H264/AVC。

相比以往的编码标准，H.264/AVC的编码效率大幅提升，大约是H.263的一倍。H264引入了多方向帧内预测，多模式运动估计，变换的宏块大小达到4x4，增加了差错控制。

HEVC

在H.264取得巨大成功后，ITU-T与ISO/IEC再次合作，在2013年4月正式发布了HEVC编码标准，我们也习惯称之为H.265。H265基本的编码框架依旧是预测加变换的模式，但其压缩效率进一步的提升。在H.264/AVC（High Profile）的基础上，不影响质量的前提下，视频流的码率减少50%。

如今H.264已独步天下多年，随着4k，8k等分辨率的不断提升，HEVC也开始迎头赶上，逐步的渗透到各行各业！伴随着压缩率的不断提升，值得注意的是，我们的计算复杂度也在不断提升。H.264相比H.263有着3倍复杂度的提升，H.265的目标也是计算复杂度相比H.264不超过3倍。我们编码效率的提升，是用计算能力的提高来换取的，换句话说，我们将网络的传输压力，转嫁到了CPU或者GPU，提高了计算压力！

随着5G的不断普及，也随着芯片行业摩尔定律的不再适用，网络空间和计算效率之间这个平衡点的寻找，也许，在不久的将来会有所转变，从一味的提高编码效率，节省带宽，转到尽可能的减少计算资源的消耗！

H.266，H.267，H.26X...相信会一直延续下去，到时候会更关注码率消耗，还是会更关注计算消耗，让我们拭目以待！