MPEG4 压缩是如何工作的？答案

【问题标题】：How does MPEG4 compression work?MPEG4 压缩是如何工作的？
【发布时间】：2010-10-10 06:26:58
【问题描述】：

谁能简单明了地解释一下 MPEG4 是如何压缩数据的。我主要对视频感兴趣。我知道它有不同的标准或部分。我只是在寻找主要的整体压缩方法，如果有 MPEG4 的话。

【问题讨论】：

标签： algorithm video compression video-streaming mpeg

【解决方案1】：

MPEG-4 是一个巨大的标准，它采用了许多技术来实现它所能达到的高压缩率。

一般而言，视频压缩涉及丢弃尽可能多的信息，同时对最终用户的观看体验产生最小的影响。例如，使用二次采样 YUV 而不是 RGB 会立即将视频大小减半。这是可能的，因为人眼对颜色的敏感度低于对亮度的敏感度。在 YUV 中，Y 值表示亮度，U 和 V 值表示颜色。因此，您可以丢弃一些减少文件大小的颜色信息，而不会让查看者注意到任何差异。

之后，大多数压缩技术都特别利用了 2 个冗余。第一个是时间冗余，第二个是空间冗余。

时间冗余表明视频序列中的连续帧非常相似。通常，视频的速度约为每秒 20-30 帧，并且在 1/30 秒内没有太大变化。拿起任何 DVD 并将其暂停，然后将其移至一帧并注意这 2 个图像的相似程度。因此，MPEG-4（和其他压缩标准）不是独立编码每一帧，而是只编码连续帧之间的差异（使用motion estimation 来查找帧之间的差异）

空间冗余利用了这样一个事实，即通常在图像中分布的颜色往往频率很低。我的意思是相邻像素往往具有相似的颜色。例如，在您穿着红色套头衫的图像中，代表您的套头衫的所有像素都将具有非常相似的颜色。可以使用 DCT 将像素值转换到频率空间中，在频率空间中可以丢弃一些高频信息。然后，当执行反向 DCT 时（在解码期间），图像现在没有丢弃的高频信息。

要查看丢弃高频信息的效果，请打开 MS Paint 并绘制一系列重叠的水平和垂直黑线。将图像另存为 JPEG（也使用 DCT 进行压缩）。现在放大图案，注意线条的边缘不再那么锐利并且有点模糊。这是因为在压缩过程中丢弃了一些高频信息（从黑色到白色的过渡）。 Read this for an explanation with nice pictures

对于进一步阅读，this book 相当不错，如果对数学有点重。

【讨论】：

锐边不是高频，因为它们不会重复。它们实际上是每个频率的总和，这就是为什么 DCT 压缩和一些图像缩放器会在线条周围添加噪点而不是模糊它们。
需要补充的是，DCT（离散余弦变换）不对图像整体进行。图像被分解为 8x8 或 16x16 像素块，并对每个块执行 DCT。这是因为对于较大的图像，DCT 性能会迅速下降。由于必须流式传输 MPEG，因此解码速度必须非常快。

【解决方案2】：

与任何其他流行的视频编解码器一样，MPEG4 使用discrete cosine transform 的变体和各种运动补偿技术（如果有帮助，您可以将其视为运动预测），以减少后续帧所需的数据量. This page 概述了普通 MPEG4 的功能。

它与 JPEG 使用的技术并没有完全不同。

【讨论】：

【解决方案3】：

MPEG4 使用多种技术来压缩视频。

如果您还没有看过维基百科，这将是一个很好的starting point。

还有来自IEEE 的这篇文章更详细地解释了这些技术。

【讨论】：

【解决方案4】：

锐利的边缘肯定包含高频。减少或消除高频会降低边缘的锐度。包括尖锐边缘在内的精细细节通过高频去除 - 能够分辨 2 个小物体的能力通过高频去除 - 然后您只看到一个。

【讨论】：