H.264/AVC编码标准 |
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背景
由ITU-T的VCEG在1998年发起,2001年和MPEG提出联合指定新标准,成立了JVT(joint video team),第一版本于2003年发布。H.264也被称为MPEG-4 AVC 同MPEG-4标准关注的灵活性和可交互性不同,H.264专注于采用新技术提高视频信号的编码效率和提高网络传输亲和性 H.264的应用场景:数字电视广播、视频实时通信、网络视频流媒体、DVD视频存储、视频点播等场合 H.264最初版本支持8bit/sample,4:2:0色度采样,主要针对大部分通用视频处理和传输场合,未对特殊应用做处理 特殊应用可能需求: 源视频数据精度超过8bit/sample色度采样使用4:2:2或4:4:4超高码率和超分辨率编码超高保真度,或部分无损编码…为了解决这些专业应用场景的需求,2004年JVT公布“fidenlity range extension”,即H.264 FRExt H.264视频编码方法简介 视频编码层VCL H.264所采用的编码工具 帧内预测:H264采用了基于像素块的帧内预测技术,用于降低图像空间内的像素相关性 帧间预测:在H.263、MPEG-4等前期标准中,帧内预测数据由变换域实现,H.264使用空间域的左方和上方的相邻像素预测当前编码的像素值 变换和量化编码: H.264的一个宏块若为Intra宏块,其亮度分量有两种分割模式:一个16 * 16像素块或16个4 * 4像素块 对于每个4 * 4像素块,共定义9种预测模式对于16 * 16像素块,共定义4种预测模式 H.264的一个宏块中包含两个8*8的色度分量,对色度分量定义4种预测模式,同16*16的亮度分量无损熵编码 其他技术 帧内预测 帧间预测 H.264采用运动补偿预测的方式进行帧间编码,消除视频的时间冗余信息 H.264支持的帧间预测类型: 单项帧间预测:P Slice双向帧间预测:B SliceH.264的帧间预测方法类似于H.263等前期标准的方法,在具体的算法上进行了一定的改进 更多种的块分割模式:从16*16到4*4更高的运动矢量精度:亮度MV可达1/4像素精度…H.264的帧间预测的宏块 整数变换和量化 图像的能量大部分集中在低频区域,将图像变换至频域处理可以减小图像编码的动态范围,有效降低码率; H.264中对图像/残差数据采用4*4的整数DCT变换 H.264的量化方法使用标量量化。在量化/反量化的过程中,量化参数QP决定量化步长的值,QP每增加6,量化步长增加一倍。量化步长越大,编码长度越小,压缩率越高,但是信息损失越大。在H.264中QP可以取0~51。 无损熵编码 熵编码利用信源的统计特性进行编码,在编码过程中无信息损失,即生成的码流可以无失真地恢复出原始数据; 经典的熵编码算法:哈夫曼编码、香农-费诺编码等 H.264针对不同的语法元素指定了不同的熵编码算法: UVLC(Universal Variable Length Coding):主要采用指数哥伦布编码CAVLC(Context Adaptive Variable Length Coding):上下文自适应的变长编码CABAC(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding):上下文自适应的二进制算数编码其他技术 环路去块滤波器 帧/场编码 SI/SP帧 码率控制 … |
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