H.264视频编码学习(精)

H.263
• H.263是ITU-T为低于64kb/s的窄带通信信道制定的视频编码标准。 • H.263与H.261的主要区别： （1）数据流层次结构的某些部分在H.263中是可选的，使得编解码可以 配置成更低的数据率。 （2）H.263的运动补偿使用半像素精度，而H.261则用全像素精度和环 路滤波。 （3）H.263采用无限制的运动向量以及基于语法的算术编码。 （4）H.263除支持QCIF和CIF外，还支持SQCIF、4CIF和16CIF， SQCIF相当于QCIF一半的分辨率，而4CIF和16CIF分别为CIF的4倍 和16倍。 （5）采用事先预测和与MPEG中的P-B帧一样的帧预测方法。
对称编/解码和不对称编/解码 —对称：编码和解码占用相同的计算处理能力和时间，实时 性好。 —不对称：与上相反，一般压缩慢，解压快。
第二章 视频编码发展概况
ITU-T 与MPEG • ITU-T与ISO/IEC是制定视频编码标准的两大组织，ITU-T 的标准包括H.261、H.263、H.264，主要应用于实时视频 通信领域，如会议电视；MPEG系列标准是由ISO/IEC制 定的，主要应用于视频存储(DVD)、广播电视、因特网或 无线网上的流媒体等。 • 值得注意的是两个组织也共同制定了一些标准，H.262标 准等同于MPEG-2的视频编码标准，而最新的H.264标准 则被纳入MPEG-4的第10部分。 • 注：本幻灯片以ITU-T视频编码标准概述发展过程。
H.264
• H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组(JVT)制定的新一代视 频压缩编码标准。 • H.264的特点： （1）在同等视觉条件下，压缩比更高。 （2）对网络传输具有更好的支持功能，支持交互式应用所需的低延迟模 式，支持随机帧索取，支持可变码率，支持多种分辨率。 （3）对信道时延的适应性较强，既能用于低时延的实时业务（如会议电 视），又可用于无时延限制的场合（如视频存储）。 （4）具有较强的抗误码能力，可适应不同网络中的视频传输，网络亲和 性好。 （5）在编码器和解码器中的复杂度可分级设计，使图像质量和编码处理 之间可分级，以适应不同复杂度的应用。
H.261
• H.261是ITU-T为综合业务数字网(ISDN)上开展双向声像业务(可视电 话、视频会议)而制定的，速率为64kb/s的整数倍。H.261只对CIF和 QCIF两种图像格式进行处理，每帧图像分成图像层、宏块组(GOB)层、 宏块(MB)层、块(Block)层来处理。
• H.261是最早的运动图像压缩标准，它详细制定了视频编码的各个部 分，包括运动补偿的帧间预测、DCT变换、量化、熵编码，以及与固 定速率的信道相适配的速率控制等部分。
H.264视频编码学习
• 第一章 视频编码基本知识 • 第二章 视频编码发展概况 • 第三章 H.264分析
第一章 视频编码基本知识
• 视频编码的原因：视频未经编码（压缩）时具有极大数据量，不利于 存储，传输，实时应用。 • 视频编码的原理： —空间冗余：同一幅图像的相邻像素点具有连贯性。 —时间冗余：一组连续的画面之间存在着关联性。 —结构冗余：某些场景中存在着明显的图像分布模式，有规律可循。比 如：方格地板，蜂窝。 —视觉冗余：人眼对图像细节的分辨率有限，对亮度比对色度更敏感。 —知识冗余：许多图像的理解和某些知识有关联。比如人类面部的固定 结构。 • 视频编码的原则：在保证视觉效果的前提下尽可能减少视频的数据量。
Profiles
片组和ASO（ 任意的片次序） 冗余片技术：通过在 码流中添加冗余信息 来保障系统鲁棒性。 使用RS会使系统码 流变大，应权衡。
• 视频编码（压缩）方式
有损压缩与无损压缩 —有损：解压后与压缩前相比数据有丢失，丢失不可恢复， 压缩比高。 —无损：解压后与压缩前数据完全一致，压缩比低。 注：高效压缩算法往往使用有损压缩来减少数据量。 帧内压缩与帧间压缩 —帧内：一幅帧的相邻像素点具有空间连续性。不考虑相邻 帧，减少本帧冗余信息，也称空间压缩。 —帧间：视频具有时间连续性，只记录相邻帧之间的差异来 减少数据量，也称时间压缩。
H263+
• H.263+与H.263的主要区别： • （1）支持更多图像源格式。 • （2）可扩展性，允许多显示率、多速率及多分辨率，增强了视频信 息在易误码、易丢包异构网络环境下的传输能力。 • （3）采用先进的帧内编码模式，增强的PB-帧模式改进了H.263的不 足，增强了帧间预测的效果。
H.236++
第三章 H.264分析
• Profiles & Levels
• • • • • 许多标准包含不同的配置能力，通常是基于Profiles & Levels. A profile is usually a set of algorithmic features. A level is usually a degree of capability. H.264 has three profiles Baseline ：支持帧内和帧间编码（I 片和P片），CAVLC。用于可视 电话，视频会议和无线通讯。 • Main：支持隔行视频，帧间编码用可B 片和加权预测，CABAC。用于 电视广播和视频存储。 • Extended：不支持隔行视频和CABAC，但是支持码流切换（SP和SＩ片） 和高容错能力， Extended包括了Baseline的所有功能，而不能包括 Baseline的。用于流媒体应用。
• H263++在H263+基础上增加了3个选项，增强码流在恶劣信道上的抗 误码性和编码效率。 • 选项U—增强型参考帧选择，提供增强的编码效率和信道错误再生能 力。 • 选项V—数据分片选择，提供增强型的抗误码能力(特别是在传输过程 中本地数据被破坏的情况下)，通过分离视频码流中DCT的系数头和 运动矢量数据，采用可逆编码方式保护运动矢量。 • 选项W—在H263+的码流中补充信息，保证增强型的反向兼容性。