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一、公共技术标准的概念与特征

   随着经济的发展和技术的进步,市场对高性能视频业务的需求不断膨胀,原有的压缩视频标准已经不能够满足要求,新的压缩视频技术将拥有广阔的市场空间。H.264/AVC是目前由ITU-T的视频编码专家组(VCEG)及ISO/IEC的活动图像专家组(MPEG)大力发展研究的、适应于低码率传输的新一代压缩视频标准。2003年3月由两个专家组组成的联合视频专家组(JVT)公布了这一压缩视频标准的最终草案,此标准被称为ITU-T的H.264协议或ISO/IEC的MPEG-4的高级视频编码部分。基于协议内容及仿真结果,本文对此协议的主要技术特征、基本算法进行了分析并给出了相关部分的性能对比。

  一 H.264的主要技术特征分析

  H.264的编解码框架与以前提出的标准,如H.261、H.263及MPEG-1/2/4并无显著变化,也是基于混合编码的方案:以运动矢量代表图像序列各帧的运动内容,使用前面已解码帧对其进行运动估计和补偿或使用帧内预测技术,所得的图像参差值要经过变换、量化、熵编码等部分的处理。所以,新标准的性能提升在于各个部分的技术方案的改进及新算法的应用。

  新标准在提高图像传输的容错性方面做了大量工作,重新定义了适于图像的结构划分。在编码时,图像帧各部分被划分到多个Slice结构中去,每个Slice都可以被独立解码,不受其它部分的影响。Slice由图像最基本的结构—宏块组成,每个宏块包含一个16×16的亮度块和两个8×8的色度块。

  为进一步提高鲁棒性,整个系统被划分为视频编码层和网络抽象层。视频编码层主要描述要传输的视频数据所承载的视频内容。而网络抽象层则是考虑不同的应用,如视频会议通信、H.32X连续包的视频传输或RTP/UDP/IP的通信。

  H.264标准分成三个框架(Profile):Baseline、Main Profile及X Profile,代表针对不同应用的算法集及技术限定。Baseline主要包含低复杂度、低延时的技术特征,主要针对交互式的应用,考虑到恶劣环境下的容错性,内容基本都被其它更高级别的Profile所包含;Main Profile是针对更高编码效率的应用,如视频广播;X Profile 的设计主要针对流媒体的应用,在这一框架中所有容错技术、对比特流的灵活访问及切换技术都将包括其中。

  1. Baseline的解码器只对I Slice及P Slice进行操作

  对于帧间预测,相比以前的标准,为了更精确地对图像的运动内容进行预测补偿,新标准允许宏块更进一步划分为16×16、16×8、8×16、8×8、8×4、4×8、4×4的子块;运动估计精确到经由6-tap滤波器得到的1/4象素位置;运动矢量由相邻块预测得到,其预测的差值被编码传输。H.264支持多参考帧的预测,规定运动估计使用的参考帧数最多可达15帧,多参考帧的使用大大提高了对图像传输的容错性,抑制了错误在空间和时间上的蔓延。

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