H.264和H.261、H.263一樣,也是采用DCT變換編碼加DPCM的差分編碼,即混合編碼結(jié)構(gòu)。同時(shí),H.264在混合編碼的框架下引入了新的編碼方式,提高了編碼效率,更貼近實(shí)際應(yīng)用。
H.264沒(méi)有繁瑣的選項(xiàng),而是力求簡(jiǎn)潔的“回歸基本”,它具有比H.263++更好的壓縮性能,又具有適應(yīng)多種信道的能力。
H.264的應(yīng)用目標(biāo)廣泛,可滿足各種不同速率、不同場(chǎng)合的視頻應(yīng)用,具有較好的抗誤碼和抗丟包的處理能力。
H.264的基本系統(tǒng)無(wú)需使用版權(quán),具有開(kāi)放的性質(zhì),能很好地適應(yīng)IP和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的使用,這對(duì)目前因特網(wǎng)傳輸多媒體信息、移動(dòng)網(wǎng)中傳輸寬帶信息等都具有重要意義。
盡管H.264編碼基本結(jié)構(gòu)與H.261、H.263是類似的,但它在很多環(huán)節(jié)做了改進(jìn),現(xiàn)列舉如下。
1.多種更好的運(yùn)動(dòng)估計(jì)
高精度估計(jì)
在H.263中采用了半像素估計(jì),在H.264中則進(jìn)一步采用1/4像素甚至1/8像素的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。即真正的運(yùn)動(dòng)矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素為基本單位的。顯然,運(yùn)動(dòng)矢量位移的精度越高,則幀間剩余誤差越小,傳輸碼率越低,即壓縮比越高。
在H.264中采用了6階FIR濾波器的內(nèi)插獲得1/2像素位置的值。當(dāng)1/2像素值獲得后, 1/4像素值可通過(guò)線性內(nèi)插獲得,對(duì)于4:1:1的視頻格式,亮度信號(hào)的1/4 像素精度對(duì)應(yīng)于色度部分的1/8像素的運(yùn)動(dòng)矢量,因此需要對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行1/8像素的內(nèi)插運(yùn)算。
理論上,如果將運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木仍黾右槐叮ɡ鐝恼袼鼐忍岣叩?/2像素精度),可有0.5bit/Sample的編碼增益,但實(shí)際驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)矢量精度超過(guò)1/8像素后,系統(tǒng)基本上就沒(méi)有明顯增益了,因此,在H.264中,只采用了1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)矢量模式,而不是采用1/8像素的精度。
多宏塊劃分模式估計(jì)
在H.264的預(yù)測(cè)模式中,一個(gè)宏塊(MB)可劃分成7種不同模式的尺寸,這種多模式的靈活、細(xì)微的宏塊劃分,更切合圖像中的實(shí)際運(yùn)動(dòng)物體的形狀,于是,在每個(gè)宏塊中可包含有1、2、4、8或16個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量。
多參數(shù)幀估計(jì)
在H.264中,可采用多個(gè)參數(shù)幀的運(yùn)動(dòng)估計(jì),即在編碼器的緩存中存有多個(gè)剛剛編碼好的參數(shù)幀,編碼器從其中選擇一個(gè)給出更好的編碼效果的作為參數(shù)幀,并指出是哪個(gè)幀被用于預(yù)測(cè),這樣就可獲得比只用上一個(gè)剛編碼好的幀作為預(yù)測(cè)幀的更好的編碼效果。