本文轉載自：adolph_lu 的音視頻基礎知識---視頻編碼格式
一、為什么要進行視頻編碼
- 未經編碼的數據數字視頻的數據量很大
- 存儲困難
- 傳輸困難
例如，一張大小為 1080*720 的圖像，幀率 25FPS，一個像素用 12 位表示，那么可以作如下計算：
一幀圖像的數據大小 1080*720*12/8/1024 = 1139KB，約 1MB
一秒圖像的數據大小 1MB*25 = 25MB
一分鍾圖像的數據大小 25MB*60 = 1500MB，約 1.6GB
從上面的計算就可以看出未經編碼的視頻數據是有多么的龐大。所以必須經過編碼壓縮之后，視頻數據才方便存儲，方便在網絡上傳輸。
二、常見的編碼格式
2.1 MPEG1
MPEG1 編碼標准制定於 1992 年，可適用於不同帶寬的設備，如 CD-ROM，Video-CD、CD-i。它用於傳輸 1.5Mbps 數據傳輸率的數字存儲媒體運動圖像及其伴音的編碼，經過 MPEG-1 標准壓縮后，視頻數據壓縮率為 1/100～1/200，影視圖像的分辨率為 360×240×30（NTSC制）或 360×288×25（PAL制）。
VCD 采用的就是 MPEG-1 的標准，該標准是一個面向家庭電視質量級的視頻、音頻壓縮標准。MPEG-1的編碼速率最高可達 4-5Mbits/sec，但隨着速率的提高，其解碼后的圖象質量有所降低。MPEG-1 也被用於數字電話網絡上的視頻傳輸，如非對稱數字用戶線路（ADSL），視頻點播（VOD），以及教育網絡等。同時，MPEG-1 也可被用做記錄媒體或是在 INTERNET 上傳輸音頻。MPEG1 標准占用的網絡帶寬在 1.5M 左右。
MPEG1 的視頻壓縮算法對運動不激烈的視頻信號可獲得較好的圖像質量，但當運動激烈時，圖像會產生馬賽克現象。
2.2 MPEG2
MPEG-2 制定於 1994 年，設計目標是高級工業標准的圖象質量以及更高的傳輸率。MPEG-2 所能提供的傳輸率在 3-10Mbits/sec 間，其在 NTSC 制式下的分辨率可達 720X486，MPEG-2 也可提供並能夠提供廣播級的視像和 CD 級的音質。MPEG-2 的音頻編碼可提供左右中及兩個環繞 聲道,以及一個加重低音聲道，和多達 7 個伴音聲道。
MPEG-2 標准中規定了兩種輸出碼流，MPEG2-TS 和 MPEG2-PS：
- MPEG-TS（Transport Stream，傳輸流）主要應用於實時傳送的節目，比如實時廣播的電視節目。 其特點是從視頻流的任一片段開始都是可以獨立解碼。電視節目是任何時候打開電視機都能解碼（收看）的。
- MPEG2-PS（Program Stream（程序流））主要應用於存儲的具有固定時長的節目，如 DVD 電影，可添加字幕等一些程序操作。PS 流其包長不固定，且較長，一旦失去同步信息，接收機無法確定下一包的同步位置，會造成失步，導致嚴重的信息丟失。PS 流適用於誤碼小、信道較好的環境，如演播室、家庭環境和存儲介質中。
2.3 MPEG4
MPEG-4 制定於 1998 年，全稱為 Moving Picture Experts Group 4，是為了播放流式媒體的高質量視頻而專門設計的，它可利用很窄的帶度，通過幀重建技術，壓縮和傳輸數據，以求使用最少的數據獲得最佳的圖像質量。
MPEG-4 標准是面向對象的壓縮方式，不是像 MPEG-1 和 MPEG-2 那樣簡單地將圖像分為一些像塊，而是根據圖像的內容， 其中的對象（物體、人物、背景）分離出來，分別進行幀內、幀間編碼，並允許在不同的對象之間靈活分配碼率，對重要的對象分配較多的字節，對次要的對象分配較少的字節，從而大大提高了壓縮比，在較低的碼率下獲得較好的效果， MPEG-4 支持 MPEG-1、MPEG-2 中大多數功能，提供不同的視頻標准源格 式、碼率、幀頻下矩形圖形圖像的有效編碼。
總之，MPEG-4 有三個方面的優勢：
具有很好的兼容性；
MPEG-4 有很好的壓縮比，最高達 200：1；
MPEG-4 在提供高壓縮比的同時，對數據的損失很小。所以，MPEG-4 的應用能大幅度的降低錄像存儲容量，獲得較高的錄像清晰度，特別適用於長時間實時錄像的需求，同時具備在低帶寬上優良的網絡傳輸能力。
2.4 H264/AVC
H.264 是一種高性能的視頻編解碼技術。目前國際上制定視頻編解碼技術的組織有兩個，一個是“國際電聯（ITU-T）”，它制定的標准有 H.261、H.263、H.263+ 等，另一個是“國際標准化組織（ISO）”它制定的標准有 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 等。而 H.264 則是由兩個組織聯合組建的聯合視頻組（JVT）共同制定的新數字視頻編碼標准，所以它既是 ITU-T 的 H.264，又是 ISO/IEC 的 MPEG-4 高級視頻編碼（Advanced Video Coding，AVC），而且它將成為 MPEG-4 標准的第 10 部分。因此，不論是 MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10，還是 ISO/IEC 14496-10，都是指 H.264。
H.264 最具價值的部分是更高的數據壓縮比，在同等的圖像質量，H.264 的數據壓縮比能比 DVD 系統中使用的 MPEG-2 高 2～3 倍，比 MPEG-4 高 1.5～2 倍。舉個例子，原始文件的大小如果為 100GB，采用 MPEG-2 壓縮標准壓縮后變成 4GB，壓縮比為 25∶1，而采用 H.264 壓縮標准壓縮后變為 1GB，從 100GB 到 1GB，H.264 的壓縮比達到驚人的 100∶1。尤其值得一提的是， H.264 在具有高壓縮比的同時還擁有高質量流暢的圖像。
正因為如此，經過 H.264 壓縮的視頻數據，在網絡傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經濟。在 MPEG-2 需要 6Mbps 的傳輸速率匹配時，H.264 只需要 1Mbps～2Mbps 的傳輸速率。
2.5 WMV/WMV-HD//VC-1
WMV（Windows Media Video）是微軟公司開發的一組數字影片編解碼格式的通稱，它是 Windows Media 架構下的一部分。WMV 最初是為低速率流媒體應用作為專有編解碼開發出來的。
WMV-HD 也是微軟公司所創立的一種視頻壓縮格式。其壓縮率遠高於 MPEG-2 標准，同樣是 2 小時的 HDTV 節目，如果使用 MPEG-2 最多只能壓縮至 30GB，而使用 WMV-HD 這樣的高壓縮率編碼器，在畫質絲毫不降的前提下都可壓縮到 15GB 以下。雖然 WMV-HD 是微軟的獨有標准，在開放性和兼容性上沒有其他幾種格式好，但由於目前大家都在使用微軟的操作系統，因此推出之后仍然迅速普及。
除了 WMV-HD 以外，微軟 WMV 第九版（WMV9）編碼技術叫做 VC-1，2003 年正式提出，於 2006 年正式成為國際標准，是微軟開發的視頻壓縮技術系列中的最新版本。VC-1 結合幾種編碼格式的優點於一身，在壓縮比率上介於 H.264 與 MPEG-2 之間，畫質表現方面與 H.264 接近，且在編碼算法的復雜度上只為 H.264 的一半，處於一個中間的平衡點位置，對硬件要求較低、高壓縮率、高畫質、低耗時等特點使得 VC-1 成為一種比較理想的編碼方式，發展前景較為可觀。
2.6 DivX/XviD
DivX 是由 MPEG-4 衍生出的一種視頻編碼（壓縮）標准，也即我們通常所說的 DVDrip 格式， 它采用了 MPEG4 的壓縮算法，同時又綜合了 MPEG-4 與 MP3 各方面的技術，說白了就是使用 DivX 壓縮技術對 DVD 盤片的視頻圖像進行高質量壓縮， 同時用 MP3 或 AC3 對音頻進行壓縮，然后再將視頻與音頻合成，並加上相應的外掛字幕文件而形成的視頻格式。其畫質直逼 DVD，而體積只有 DVD 的數分之 一。
Xvid（舊稱為 XviD）是一個開放源代碼的 MPEG-4 影像編解碼器，是由一群原 OpenDivX 開發者在 OpenDivX 於2001年7月停止開發后自行開發的。
Xvid 支持量化（Quantization）、范圍控制的運動偵測（Motion Search）、碼率曲線分配（Curve）、動態關鍵幀距（I-frame interval）、心理視覺亮度修正、演職員表選項、外部自定義控制、運動向量加速（Hinted ME）編碼、畫面優化解碼等眾多編碼技術，對用戶來說功能十分強大。
Xvid 的主要競爭對手是 DivX。但 Xvid 是開放源代碼的，而 DivX 則只有免費（不是自由）的版本和商用版本。
2.7 M-JPEG
Motion JPEG（M-JPEG 或 MJPEG，Motion Joint Photographic Experts Group，FourCC:MJPG）是一種影像壓縮格式，其中每一幀圖像都分別使用 JPEG 編碼。M-JPEG 常用在數字相機和攝像頭之類的圖像采集設備上，非線性剪輯系統也常用這種格式。QuickTime 播放器和包括 Mozilla Firefox，Google Chrome，Safari 在內許多網頁瀏覽器原生支持 M-JPEG。
M-JPEG 只使用幀內壓縮（區別於算法更復雜的幀間壓縮），只單獨的對某一幀進行壓縮，而不考慮影像畫面中不同幀之間的變化。因此壓縮效率比較低，一般低於 1:20，而使用了幀間壓縮的現代影像壓縮格式（如MPEG1、MPEG2和H.264/MPEG-4 AVC）一般能超過 1:50。由於各幀直接是相互獨立的，M-JPEG 的編解碼在對運算能力和內存的要求較低。