視頻編碼技術在過去幾年最重要的發(fā)展之一是由ITU和ISO/IEC的聯(lián)合視頻小組(JVT)開發(fā)了H.264/MPEG-4AVC[8]標準。在發(fā)展過程中,業(yè)界為這種新標準取了許多不同的名稱。ITU在1997年開始利用重要的新編碼工具處理H.26L(長期),結(jié)果令人鼓舞,于是ISO決定聯(lián)手ITU組建JVT并采用一個通用的標準。因此,大家有時會聽到有人將這項標準稱為JVT,盡管它并非正式名稱。ITU在2003年5月批準了新的H.264標準。ISO在2003年10月以MPEG-4Part10、高
視頻編碼技術在過去幾年最重要的發(fā)展之一是由ITU和
ISO/
IEC的聯(lián)合視頻小組 (JVT)開發(fā)了H.264/MPEG-4 AVC[8]標準。在發(fā)展過程中,業(yè)界為這種新標準取了許多不同的名稱。ITU在1997年開始利用重要的新編碼工具處理H.26L(長期),結(jié)果令人鼓舞,于是ISO決定聯(lián)手ITU組建JVT并采用一個通用的標準。因此,大家有時會聽到有人將這項標準稱為JVT,盡管它并非正式名稱。ITU在
2003年5月批準了新的H.264標準。ISO在2003年
10月以MPEG-4 Part 10、高級視頻編碼或AVC的名稱批準了該標準。
H.264 實現(xiàn)的改進創(chuàng)造了新的市場機遇
H.264/AVC在壓縮效率方面取得了巨大突破,一般情況下達到MPEG-2及MPEG-4簡化類壓縮效率的大約2倍。在JVT進行的正式測試中,H.264在85個測試案例中有78%的案例實現(xiàn)1.5倍以上的編碼效率提高,77%的案例中達到2倍以上,部分案例甚至高達4倍。H.264 實現(xiàn)的改進創(chuàng)造了新的市場機遇,如:600Kbps的VHS品質(zhì)視頻可以通過ADSL線路實現(xiàn)視頻點播;高清晰電影無需新的激光頭即可適應普通 DVD。
H.264標準化時支持三個類別:基本類、主類及擴展類。后來一項稱為高保真范圍擴展 (FRExt)的修訂引入了稱為高級類的4個附加類。在初期主要是基本類和主類引起了大家的興趣。基本類降低了計算及系統(tǒng)
內(nèi)存需求,而且針對低時延進行了優(yōu)化。由于B幀的內(nèi)在時延以及CABAC的計算復雜性,因此它不包括這兩者;绢惙浅_m合可視電話應用以及其他需要低成本實時編碼的應用。
主類提供的壓縮效率最高,但其要求的處理能力也比基本類高許多,因此使其難以用于低成本實時編碼和低時延應用。廣播與內(nèi)容存儲應用對主類最感興趣,它們是為了盡可能以最低的比特率獲得最高的視頻質(zhì)量。
盡管H.264采用與舊標準相同的主要編碼功能,不過它還具有許多與舊標準不同的新功能,它們一起實現(xiàn)了編碼效率的提高。其主要差別,概述如下:
幀內(nèi)預測與編碼:H.264采用空域幀內(nèi)預測技術來預測相鄰塊鄰近像素的Intra-MB中的像素。它對預測殘差信號和預測模式進行編碼,而不是編碼塊中的實際像素。這樣可以顯著提高幀內(nèi)編碼效率。
幀間預測與編碼:H.264中的幀間編碼采用了舊標準的主要功能,同時也增加了靈活性及可操作性,包括適用于
多種功能的幾種塊大小選項,如:運動補償、四分之一像素運動補償、多參考幀、通用 (generalized)雙向預測和自適應環(huán)路去塊。
可變矢量塊大。涸试S采用不同塊大小執(zhí)行運動補償?梢詾樾≈4(4的塊傳輸單個運動矢量,因此在雙向預測情況下可以為單個MB傳輸多達32個運動矢量。另外還支持
16(8、8(16、8(8、8(4和4(8的塊大小。降低塊大小可以提高運動細節(jié)的處理能力,因而提高主觀質(zhì)量感受,包括消除較大的塊化失真。
四分之一像素運動估計:通過允許半像素和四分之一像素運動矢量分辨率可以改善運動補償。
多參考幀預測:16個不同的參考幀可以用于幀間編碼,從而可以改善視頻質(zhì)量的主觀感受并提高編碼效率。提供多個參考幀還有助于提高H.264位流的容錯能力。值得注意的是,這種特性會增加
編碼器與解碼器的內(nèi)存需求,因為必須在內(nèi)存中保存多個參考幀。
自適應環(huán)路去塊
濾波器:H.264采用一種自適應解塊濾波器,它會在預測回路內(nèi)對水平和垂直區(qū)塊邊緣進行處理,用于消除塊預測誤差造成的失真。這種濾波通常是基于4(4塊邊界為運算基礎,其中邊界各邊的3個像素可通過4級濾波器進行更新。