视频的一些基本知识

前言：

1. 为什么要进行视频压缩？
   ● 未经压缩的数字视频的数据量巨大
   ● 存储困难
   ○ 一G只能存储几秒钟的未压缩数字视频。
   ● 传输困难
   ○ 1兆的带宽传输一秒的数字电视视频需要大约4分钟。

为什么可以压缩
● 去除冗余信息
○ 空间冗余：图像相邻像素之间有较强的相关性
○ 时间冗余：视频序列的相邻图像之间内容相似
○ 编码冗余：不同像素值出现的概率不同
○ 视觉冗余：人的视觉系统对某些细节不敏感
○ 知识冗余：规律性的结构可由先验知识和背景知识得到

3. 数据压缩分类
   ● 无损压缩（Lossless）
   ○ 压缩前解压缩后图像完全一致X=X'
   ○ 压缩比低(2:1~3:1)
   ○ 例如：Winzip，JPEG-LS
   ● 有损压缩（Lossy）
   ○ 压缩前解压缩后图像不一致X≠X'
   ○ 压缩比高(10:1~20:1)
   ○ 利用人的视觉系统的特性
   ○ 例如：MPEG-2，H.264/AVC，AVS
   人类视觉系统HVS
   ● HVS特点：
   ○ 对高频信息不敏感
   ○ 对高对比度更敏感
   ○ 对亮度信息比色度信息更敏感
   ○ 对运动的信息更敏感X
   ● RGB转化到YUV空间
   亮度分量Y与三原色有如下关系：

主流的编解码标准的压缩对象都是YUV图像

解协议的作用，就是将流媒体协议的数据，解析为标准的相应的封装格式数据。视音频在网络上传播的时候，常常采用各种流媒体协议，例如HTTP，RTMP，或是MMS等等。这些协议在传输视音频数据的同时，也会传输一些信令数据。
信令数据包括对播放的控制（播放，暂停，停止），或者对网络状态的描述等。解协议的过程中会去除掉信令数据而只保留视音频数据。例如，采用RTMP协议传输的数据，经过解协议操作后，输出FLV格式的数据。

解封装的作用，就是将输入的封装格式的数据，分离成为音频流压缩编码数据和视频流压缩编码数据。封装格式种类很多，例如MP4，MKV，RMVB，TS，FLV，AVI等等，它的作用就是将已经压缩编码的视频数据和音频数据按照一定的格式放到一起。例如，FLV格式的数据，经过解封装操作后，输出H.264编码的视频码流和AAC编码的音频码流。
解码的作用，就是将视频/音频压缩编码数据，解码成为非压缩的视频/音频原始数据。音频的压缩编码标准包含AAC，MP3，AC-3等等，视频的压缩编码标准则包含H.264，MPEG2，VC-1等等。解码是整个系统中最重要也是最复杂的一个环节。通过解码，压缩编码的视频数据输出成为非压缩的颜色数据，例如YUV420P，RGB等等；压缩编码的音频数据输出成为非压缩的音频抽样数据，例如PCM数据。
视音频同步的作用，就是根据解封装模块处理过程中获取到的参数信息，同步解码出来的视频和音频数据，并将视频音频数据送至系统的显卡

由表可见，除了AVI之外，其他封装格式都支持流媒体，即可以“边下边播”。有些格式更“万能”一些，支持的视音频编码标准多一些，比如MKV。而有些格式则支持的相对比较少，比如说RMVB。
这些封装格式都有相关的文档，在这里就不一一例举了。
我自己也做过辅助学习的小项目：

视频编码
视频编码的主要作用是将视频像素数据（RGB，YUV等）压缩成为视频码流，从而降低视频的数据量。如果视频不经过压缩编码的话，体积通常是非常大的，一部电影可能就要上百G的空间。视频编码是视音频技术中最重要的技术之一。视频码流的数据量占了视音频总数据量的绝大部分。高效率的视频编码在同等的码率下，可以获得更高的视频质量。

音频编码
音频编码的主要作用是将音频采样数据（PCM等）压缩成为音频码流，从而降低音频的数据量。音频编码也是互联网视音频技术中一个重要的技术。但是一般情况下音频的数据量要远小于视频的数据量，因而即使使用稍微落后的音频编码标准，而导致音频数据量有所增加，也不会对视音频的总数据量产生太大的影响。高效率的音频编码在同等的码率下，可以获得更高的音质。
音频编码的简单原理

一.什么是YUV

在摄像头之类编程经常是会碰到YUV格式,而非大家比较熟悉的RGB格式. 我们可以把YUV看成是一个RGB的变种来理解.

YUV的原理是把亮度与色度分离，研究证明,人眼对亮度的敏感超过色度。利用这个原理，可以把色度信息减少一点，人眼也无法查觉这一点。

YUV三个字母中，其中"Y"表示明亮度（Lumina nce或Luma），也就是灰阶值；而"U"和"V"表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。用这个三个字母好象就是通道命令。如果只有Y，那么电视播放出来的是黑白，Y加上U,V后就是彩色电视。
YUV存储：格式其实与其采样的方式密切相关，主流的采样方式有三种，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0，
YUV特点：也是一种颜色编码方法，它将亮度信息（Y）与色彩信息（UV）分离，没有UV信息一样 可以显示完整的图像，只不过是黑白的，这样的设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。并且，YUV不像RGB那样要求三个独立的视频信号同时传 输，所以用YUV方式传送占用极少的频宽。

在采集到RGB24数据后，需要对这个格式的数据进行第一次压缩。即将图像的颜色空间由RGB2YUV。因为，X264在进行编码的时候需要标准的YUV（4：2：0）。但是这里需要注意的是，虽然YV12也是（4：2：0），但是YV12和I420的却是不同的，在存储空间上面有些区别。如下：
YV420： 亮度（行×列） ＋ V（行×列/4) + U（行×列/4）
以后提取每个像素的YUV分量会用到。

1. YUV 4:4:4采样，每一个Y对应一组UV分量。
2. YUV 4:2:2采样，每两个Y共用一组UV分量。
3. YUV 4:2:0采样，每四个Y共用一组UV分量。
   参考文章：
   http://www.cnblogs.com/azraelly/archive/2013/01/01/2841269.html