在对视频图象进行数字化时，将生成大量的数字信息。例如一帧720X576点阵、16位色的数字图象占用1.35MB的存储空间，所以全活动（每秒25帧）图象所占用的带宽将达到每秒33.75MB，只有少数配置成RAID-0的SCSI硬盘阵列可能跟上这个存储速度。照此速度，常用的CD-R盘片只能存储16秒这种活动图象。因此，为了进入实际应用，必然需要对视频信号进行压缩。

二.压缩分为无损压缩与有损压缩

1.无损压缩
　　无损压缩是指回放压缩文件时，能够准确无误地恢复原始数据。这常用于数据文件的压缩，例如ZIP文件。无损压缩常用的算法是Huffman方法和可变游程编码。
　　Huffman统计码字出现的概率，按照频率高的码字分配较短编码位数这一编码原则，减小平均字长，达到压缩数据的效果。这种压缩算法需要预先统计图像中颜色值出现的概率，编码方案每幅图像都不相同，编码效率不高。
　　可变游程编码使用一对参数，颜色和长度，来代替一连串连续存储的相同颜色值，从而减小相同颜色所占用的存储空间。这种压缩算法压缩黑白图片时非常有用，但是对活动的彩色图象压缩时并不实用，它受图象复杂度的影响太大，造成压缩率过低，很难超过3：1。

2.有损压缩
　　顾名思义，有损压缩算法靠丢掉大量冗余信息来降低数字图象所占的空间，回放时也不能完整地恢复原始图象，而将有选择地损失一些细节，损失多少信息由需要多高的压缩率决定。对同一种压缩算法来讲，所需压缩率越高，损失的图象信息越多。一般采用的算法为变换编码+运动检测。现在通用的变换编码有DCT（离散余弦变换）和小波变换，运动检测采用块搜索算法。还有其他一些编码算法：对象编码，基于模型的编码，分形编码等。
　　现在所用的MPEG，H.263等压缩标准，都是基于变换编码+运动检测的方法，都属于有损算法。

三.MPEG系列压缩算法介绍

　　MPEG系列是目前使用最多的压缩标准。MPEG(Moving Picture Expert Group)是在1988年由国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)和国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)联合成立的专家组，负责开发电视图像数据和声音数据的编码、解码和它们的同步等标准。这个专家组开发的标准称为MPEG标准，到目前为止，已经开发和正在开发的MPEG标准有：
　MPEG-1：数字电视标准，1992年正式发布。
　MPEG-2：数字电视标准。
　MPEG-3：已于1992年7月合并到高清晰度电视(High-Definition TV，HDTV)工作组。
　MPEG-4：多媒体应用标准(1999年发布)。
　MPEG-5：直至1998年9月还没有见到定义。
　MPEG-6：直至1998年9月还没有见到定义。
　MPEG-7：多媒体内容描述接口标准(正在研究)。
　MPEG-1和-2标准已经正式发布，并且得到广泛应用。例如，CD-交互系统，在网络上的数字声音广播、数字电视广播和影视点播等。下面是MPEG-1和-2的典型编码参数。

1.MPEG-1
　　MPEG-1标准于1993年发布。它的设计思想是在1Mbit/s到1.5Mbit/s的低带宽条件下，提供尽可能高的图象质量（包括音频，以下所指图象均包括音频）。对家庭录影与商务资料存档来说，MPEG-1所提供的质量已经足够好。
　　VCD使用MPEG-1标准，图象尺寸为352X288，标准带宽为1.2Mbit/s。

2.MPEG-2数字电视标准
　　MPEG-2标准从1990年开始研究，1994发布DIS。它是一个直接与数字电视广播有关的高质量图像和声音编码标准。　　MPEG-2可以说是MPEG-1的扩充，因为它们的基本编码算法都相同。但MPEG-2增加了许多MPEG-1所没有的功能，例如运动向量的精确度提高到半个像素；由于关键帧里存在特殊向量，扩展了错误冗余；离散余弦变换中可选择精度；超前预测模式；质量伸缩性（在同一视频流中可容忍不同质量的图象）；支持VBR，提供了位速率的可变性能(scalability)功能；增加了隔行扫描电视的编码。
　　MPEG-2要达到的最基本目标是：位速率为4～9 Mbit/s，最高达15 Mbit/s。
　　MPEG-2的标准号为ISO/IEC 13818，标准名称为"信息技术�电视图像和伴音信息的通用编码(Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information )"。MPEG-2包含9个部分：
　① MPEG-2系统，写成MPEG-2 Systems，规定电视图像数据、声音数据及其他相关数据的同步，标准名是ISO/IEC 13818-1：1996 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information ：Systems。
　　MPEG-2的系统模型标准主要是用来定义电视图像数据、声音数据和其他数据的组合，把这些数据组合成一个或者多个适合于存储或者传输的基本数据流。
　　数据流有两种形式，一种称为程序数据流(Program Stream，PS)，另一种称为传输数据流(Transport Stream，TS)。程序数据流是组合一个或者多个规格化的即包化基本数据流(Packetised Elementary Streams，PES)而生成的一种数据流，用在出现错误相对比较少的环境下，适合使用软件处理的应用；传输数据流也是组合一个或者多个PES而生成的一种数据流，它用在出现错误相对比较多的环境下，例如在有损失或者有噪声的传输系统中。
　　② MPEG-2电视图像，写成MPEG-2 Video，规定电视数据的编码和解码，标准名是ISO/IEC 13818-2：1996 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information ：Video。
　　③ MPEG-2声音，写成MPEG-2 Audio，规定声音数据的编码和解码，是MPEG-1 Audio的扩充，支持多个声道，标准名是ISO/IEC 13818-3：1998 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 3：Audio。
　　④ MPEG-2一致性测试，写成MPEG-2 Conformance testing，标准名是ISO/IEC DIS 13818-4 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 4：Conformance testing。
　　⑤ MPEG-2软件模拟，写成MPEG-2 Software simulation，标准名是ISO/IEC TR 13818-5：1997 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 5：Software simulation。
　　⑥ MPEG-2数字存储媒体命令和控制扩展协议，写成MPEG-2 Extensions for DSM-CC，标准名是ISO/IEC DIS 13818-6 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 6：Extensions for DSM-CC。
这是一个数字存储媒体命令和控制(Digital Storage Media Command and Control，DSM-CC)扩展协议，用于管理MPEG-1和MPEG-2的数据流，使数据流既可在单机上运行，又可在异构网络(即用类似设备构造但运行不同协议的网络)环境下运行。在DSM-CC模型中，服务器(server)和客户器(client)都被认为是DSM-CC网络的用户(user)，DSM-CC定义了一个称为会话和资源管理(Session and Resource Manager，SRM)的实体，用来集中管理网络中的会话和资源。
　　⑦MPEG-2先进声音编码，写成MPEG-2 AAC，是多声道声音编码算法标准。这个标准除后向兼容MPEG-1 Audio标准之外，还有非后向兼容的声音标准。标准名是ISO/IEC 13818-7：1997 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 7：Advanced Audio Coding (AAC)。
　　⑧ MPEG-2系统解码器实时接口扩展标准，标准名是ISO/IEC 13818-9：1996 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 9：Extension for real time interface for systems decoders。
这是与传输数据流(Transport Stream)的实时接口(real-time interface，RTI)标准，
它可以用来适应来自网络的传输数据流。
　　⑨ MPEG-2 DSM-CC一致性扩展测试，标准名是ISO/IEC DIS 13818-10 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 10：Conformance extensions for Digital Storage Media Command and Control (DSM-CC)。
　　⑩ MPEG-2先进声音编码标准修正版，标准名是Amendment 1 to ISO/IEC TR 13818-5：1997 Amendment 1 to ISO/IEC TR 13818-5：1997 Advanced Audio Coding (AAA)。
　　最后要说明的是，MPEG-2的Part 8原计划用于采样精度为10比特的电视图像编码，但由于目前工业界对此兴趣不大，因此该标准已暂停开发。

3.MPEG-4多媒体应用标准
　　MPEG-4标准是目前最新的图象格式标准之一。完整的MPEG-4是一个多媒体通信的框架和规范协议，其中的视频编码算法的设计思想是在极低带宽和可变输出码率（10Kbit/s到1Mbit/s）的条件下提供尽可能好的图象质量。此外，对MPEG-4来说，由于网络传输的不确定性，数据传输的完整性、正确性也显得非常重要。因此MPEG-4在移动多媒体通信中也占据了关键地位（相对地，MPEG-1或MPEG-2在传输时少量地丢帧不会影响图象质量，但是丢失率上升时，错误恢复比MPEG-4要差）。
　　MPEG-4标准最不同从前编码算法的是基于对象的编码算法。它按对象组织图象内容。也就是说，它把图象内容分解成一个个的对象单元，对这些对象单元可以进行单独的存放和处理，并改动他们的相对位置。
　　MPEG-4现已被用于Internet上传递实时图象，同时也有一些厂家准备用它给手机发送实时图象。这些应用都将采用MPEG-4来搭建数字传输平台。
　历史：
　　MPEG-4是MPEG (Moving Picture Experts Group)制订的一个ISO/IEC标准。其正式的标准编号是ISO/IEC 14496。MPEG-4从1994年开始工作，1998年10月完成，1999年1月成为国际标准，1999年底MPEG-4的第二版完成，2000年上半年成为国际标准，目前MPEG-4的一些扩展工作仍在进行之中。
　目的：
　　MPEG-1是为了CD-ROM上的交互式视频；MPEG-2是为了数字电视；MPEG-4着眼与三个方面，一是数字电视，二是交互式图形应用，三是交互式多媒体应用。
　　它是为视听(audio-visual)数据的编码和交互播放开发算法和工具，是一个数据速率很低的多媒体通信标准。　　　MPEG-4的目标是要在异构网络环境下能够高度可靠地工作，并且具有很强的交互功能。
　　为了达到这个目标，MPEG-4引入了对象基表达(object-based representation)的概念，用来表达视听对象(audio/visual objects，AVO)；MPEG-4扩充了编码的数据类型，由自然数据对象扩展到计算机生成的合成数据对象，采用合成对象/自然对象混合编码(Synthetic/Natural Hybrid Coding，SNHC)算法；在实现交互功能和重用对象中引入了组合、合成和编排等重要概念。MPEG-4中制定了一个称为传输多媒体集成框架(Delivery Multimedia Integration Framework，DMIF)的会话协议，它用来管理多媒体数据流。该协议在原则上与文件传输协议FTP(File Transfer Protocol)类似，其差别是：FTP返回的是数据，而DMIF返回的是指向到何处获取数据流的指针。DMIF覆盖了三种主要技术：广播技术，交互网络技术和光盘技术。
　　MPEG-4将应用在移动通信和公用电话交换网(public switched telephone network，PSTN)上，并支持可视电话(videophone)、电视邮件(video mail)、电子报纸(electronic newspapers)和其他低数据传输速率场合下的应用。
　　MPEG-4的标准名是Very-low bitrate audio-visual coding (甚低速率视听编码)。截止到1998年9月，已作为国际标准草案(Draft International Standard，DIS)的MPEG-4文件有6个部分，它们是：
　　① MPEG-4系统标准，标准名是ISO/IEC DIS 14496-1 Very-low bitrate audio-visual coding - Part 1: Systems。
　　② MPEG-4电视图像标准，标准名是ISO/IEC DIS 14496-2 Very low bitrate audio-visual coding - Part 2: Video。
　　③ MPEG-4声音标准，标准名是ISO/IEC DIS 14496-3 Very low bitrate audio-visual coding - Part 3: Audio。
　　④ MPEG-4一致性测试标准，标准名是ISO/IEC DIS 14496-4 Very-low bitrate audio-visual coding - Part 4: Conformance Testing。
　　⑤ MPEG-4参考软件，标准名是ISO/IEC DIS 14496-5 Very-low bitrate audio-visual coding - Part 5: Reference software
　　⑥ MPEG-4传输多媒体集成框架，标准名是ISO/IEC DIS 14496-6 Very-low bitrate audio-visual coding - Part 6: Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF)。

4.MPEG-7多媒体内容描述接口

　　MPEG-7的工作于1996年启动，名称叫做多媒体内容描述接口(Multimedia Content Description Interface) ，目的是制定一套描述符标准，用来描述各种类型的多媒体信息及它们之间的关系，以便更快更有效地检索信息。这些媒体材料可包括静态图像、图形、3D模型、声音、话音、电视以及在多媒体演示中它们之间的组合关系。在某些情况下，数据类型还可包括面部特性和个人特性的表达。
　　与其他的MPEG标准一样，MPEG-7是为满足特定需求而制定的视听信息标准。MPEG-7标准也是建筑在其他的标准之上的，例如，PCM, MPEG-1, MPEG-2和MPEG-4等等。在MPEG-7中，例如MPEG-4中使用的形状描述符、MPEG-1和MPEG-2中使用的移动矢量(motion vector)等都可能在MPEG-7中用到。
　　MPEG-7的处理链(processing chain)包含有三个方框：特征抽取(feature extraction)、标准描述(standard description)和检索工具(search engine)。特征的自动分析和抽取对MPEG-7是至关重要的，抽象程度越高，自动抽取也越困难，而且不是都能够自动抽取的，因此开发自动的和交互式半自动抽取的算法和工具都是很有用的。尽管如此，特征抽取和检索工具都不包含在MPEG-7标准中，而是留给大家去竞争，以便得到最好的算法和工具。
　　MPEG-7的应用领域包括：数字图书馆(Digital library)，例如图像目录、音乐词典等；多媒体目录服务(multimedia directory services)，例如黄页(yellow pages)；广播媒体的选择，例如无线电频道，TV频道等；多媒体编辑，例如个人电子新闻服务，多媒体创作等等。潜在应用的应用领域包括：教育、娱乐、新闻、旅游、医疗、购物等等。

5.MJPEG

　　JPEG是静止画片，MJPEG是"Movion JPEG"的缩写。所以MJPEG实际上是静止画片与活动图象之间的中间格式。MJPEG图象流的单元就是一帧一帧的JPEG画片。因为每帧都可任意存取，所以MJPEG常被用于视频编辑系统。
　　MJPEG是基于JPEG的一种编码算法，也是由JPEG专家组制订的，其图像格式是对每一帧进行压缩，通常可达到6：1的压缩率，这个比率相对来说仍然不足。
　　由于MJPEG不是一个标准化的格式，各厂家都有自己版本的MJPEG，双方的文件无法互相识别。

6. H.261与H.263

　　H.261是为ISDN的电视/电话会议制定的标准。它可以根据传输线路的带宽来调整图象质量，以达到刚好吻合的程度。H.261的传输速率为64Kbit/s、128Kbit/s直到384Kbit/s（P×64Kbit/s）。
　　H.263和H.263+是H.261的后续标准。比之H.261，它提高了运动补偿的精度，常用于超低速率的图象传输，例如可视电话等。