常用的视频压缩标准有哪些？

视频压缩技术在当今的数字化时代扮演着至关重要的角色，它不仅帮助我们高效地管理和传输视频数据，还提升了用户体验。常用的视频压缩标准主要包括MJPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.263、H.264/AVC、H.265/HEVC以及VP9等。以下是对这些标准的详细介绍。

MJPEG（Motion JPEG）是一种较早的视频压缩标准，由JPEG专家组制定。它按照25帧/秒的速度使用JPEG算法对视频信号进行压缩，每一帧都被独立压缩，类似于一系列静态图片的集合。MJPEG的优点在于能够产生高质量、全屏、全运动的视频，但缺点同样明显：压缩率相对较低，占用带宽大，一般单路占用带宽约2M左右。此外，由于MJPEG不是一个标准化的格式，不同厂商的版本可能无法互相识别，这限制了其广泛应用。

MPEG-1标准制定于1992年，专为工业级应用而设计，适用于CD-ROM、Video-CD等不同带宽的设备。MPEG-1主要用于传输1.5Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音编码。经过MPEG-1标准压缩后，视频数据压缩率可达1/100\~1/200，影视图像的分辨率为360×240（NTSC制）或360×288（PAL制），质量略高于家用录像系统（VHS）。音频压缩率为1/6.5，声音质量接近CD-DA。MPEG-1允许超过70分钟的高质量视频和音频存储在一张CD-ROM盘上，是VCD的主要压缩标准。然而，随着速率的提高，其解码后的图像质量会有所降低。MPEG-1占用的网络带宽大约在1.5M左右，也被用于数字电话网络上的视频传输，如ADSL、VOD以及教育网络等。

MPEG-2标准制定于1994年，旨在提供高级工业标准的图像质量以及更高的传输率，主要针对高清晰度电视（HDTV）的需求。MPEG-2的传输速率在3\~10Mbits/sec之间，与MPEG-1兼容，适用于1.5\~60Mbps甚至更高的编码范围。分辨率为720×480（NTSC制）或720×576（PAL制），影视图像质量达到广播级，声音质量也接近CD-DA。MPEG-2是家用视频制式（VHS）录像带分辨率的两倍，音频编码提供多个声道，包括左右中及两个环绕声道、一个加重低音声道和多达7个伴音声道。这使得DVD能够有多种语言配音。除了作为DVD的指定标准外，MPEG-2还用于广播、有线电视网、电缆网络以及多级多点的直播卫星（DBS）提供广播级的数字视频。然而，MPEG-2的画质质量虽好，但占用带宽也非常大，在4M\~15M之间，不太适合远程传输。

MPEG-4标准结合了MPEG-1和MPEG-2的优点，于1998年定案，1999年成为国际性标准。MPEG-4是超低码率运动图像和语言的压缩标准，不仅针对一定比特率下的视频、音频编码，还注重多媒体系统的交互性和灵活性。其传输速率要求较低，在4800\~64000bits/sec之间，分辨率为176×144。MPEG-4利用窄带宽和帧重建技术，通过压缩和传输数据，以最少的数据获得最佳的图像质量。MPEG-4标准的占用带宽可调，与图像的清晰度成正比，一般占用带宽在几百K左右。它主要应用于视像电话、视像电子邮件和电子新闻等，更适合交互AV服务和远程监控。MPEG-4的设计目标还包括更广的适应性和可扩展性，试图将自然物体与人造物体在视觉效果上相融合。

H.263视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所设计的低码率图像压缩标准。它将编码过程分为帧内编码和帧间编码两部分，采用改进的DCT变换、量化技术、1/2像素运动矢量预测补偿技术以及改进的变长编码表（VLC）进行熵编码。H.263标准压缩率较高，CIF格式全实时模式下单路占用带宽一般在几百K左右，具体占用带宽视画面运动量多少而不同。然而，其画质相对较差，占用带宽随画面运动的复杂度而大幅变化。

H.264/AVC标准是目前广泛使用的视频编码标准之一，由ITU-T的VCEG和ISO/IEC的MPEG联合组建的联合视频组（JVT）提出。H.264提供了比前代标准更高的数据压缩比，同时保持了较好的视频质量。在同等图像质量下，H.264比H.263节约50%左右的码率，比MPEG-2平均节约64%的传输码流，比MPEG-4（ASP）平均节约39%的传输码流。因其更高的压缩比、更好的IP和无线网络信道的适应性，H.264在数字视频通信和存储领域得到广泛应用。然而，其优越性能的代价是计算复杂度增加，编码的计算复杂度大约相当于H.263的3倍，解码复杂度大约相当于H.263的2倍。H.264标准分成三个框架：Baseline、Main及High，分别针对不同应用。

H.265/HEVC是H.264的继任者，提供了更高的压缩效率。在相同视频质量下，H.265使得文件大小可以进一步减小。H.265旨在在有限带宽下传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。它支持4K（4096×2160）和8K（8192×4320）超高清视频，让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步。

VP9是Google提供的一种开源视频压缩标准，常用于YouTube和其他在线平台。它拥有出色的压缩比和免费授权优势，适合网络上传，尤其是上传到YouTube时。VP9还支持HDR视频，具有更高的比特率和色彩深度。

在选择视频压缩标准时，应考虑设备性能、使用场景、兼容性、压缩效率、画质、带宽占用以及硬件解码能力等因素。例如，对于需要高兼容性的视频编辑，H.264是不错的选择；若拥有支持HEVC的设备且希望节省存储空间，H.265是理想的选择；对于偏向网络上传且考虑视频质量与网络带宽的用户，VP9值得一试。

总的来说，视频压缩技术通过减少视频数据中的冗余信息来降低文件大小，同时尽可能保持视频质量。随着技术的不断发展，新的编码标准、压缩算法和硬件加速技术的出现，将进一步推动视频压缩技术的发展和应用。