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1、第31卷第8期华中科技大学学报(自然科学版)Vol.31No.82003年8月J.HuazhongUniv.ofSci.&Tech.(NatureScienceEdition)Aug.2003基于H.264视频编码技术的研究周敬利金毅余胜生郑俊浩(华中科技大学计算机科学与技术学院)摘要:介绍和分析了H.264采用的新编码技术,诸如1/4和1/8像素精度运动估计,可变大小的图像分块,多参考帧,新的熵编码算法等.新编码技术的采用使H.264的编码性能得到大幅提升;通过与H.263编码模型的实验性
2、能对比测试,比较分析了H.264新编码技术的优缺点.关键词:视频编码;H.264;H.263;帧内预测;帧间预测;运动估计;熵编码中图分类号:TN911.22文献标识码:A文章编号:1671-4512(2003)08-0032-03目前ISO和ITU建立的联合视频工作组更小的分块(如44)进行处理,而且根据具体应JointVideoTeam(简称JVT)正在制定视频编码用可以采用从44到1616等多种不同的分块新标准(在ISO中的正式名称为Mpeg-4Part10,方式.在ITU中的正式名称为H.264).H.264在H.26
3、3Intra44模式下,每个44的小块中的像[1]和H263+的基础上发展而来,采用了很多全新素将通过邻块中已经解码的17个像素进行预测的编码技术:帧内预测,可变大小的图像分块,多(图2(a)中从A至Q).预测模式分为9种(模式预测参考帧,1/4和1/8像素精度的运动估计,基0到模式8),其中模式0为DC预测.其他8种模于内容的自适应二值算术编码,残差图像的整数式的预测方向如图2(b)所示.篇幅所限,下面只变换编码,去除方块效应滤波器等.H.264比前期对模式0进行说明,此种模式有如下4种情形:a.[2]的Mpeg-4的编码性能提高了约33%;
4、它能够若A,B,C,D,I,J,K,L均在图像界内,则从a实现在低于1Mbit/s的位率下播放相当于DVD到p均由如下公式计算,(A+B+C+D+I+质量的视频,而且这个位率仅相当于Mpeg-2的J+K+L+4)3;b.若A,B,C,D在图像外,1/4.本文对H.264视频编码技术进行了探讨,其I,J,K,L在图像之内,则a到p所有像素均如结构流程图见图1.下计算,(I+J+K+L+2)2;c.与b相反,若A,B,C,D在图像内而I,J,K,L在外,则为(A+B+C+D+2)2;d.A,B,C,D,I,J,K,L均在图像外,a到p均取值128
5、.图1H.264编码器的结构流程图图244的Intra模式1H.264编码器及新的编码技术在Intra1616模式下,将被预测的块的像素用S(x,y)表示,i,j=0,1,,15,被预测块1.1可变大小的图像分块以及帧内预测左邻块的边界像素S(-1,y),y=0,1,,15,对于1616的宏块,以前的编码方案都是分被预测块上邻块的边界像素S(x,-1),x=0,成4个88的固定分块,而H.264则可以使用收稿日期:2002-10-31.作者简介:周敬利(1946-),女,教授;武汉,华中科技大学计算机科学与技术学院(430074
6、).第8期周敬利等:基于H.264视频编码技术的研究331,,15.定义了4种预测模式,分别为:垂直预高的编码方法,它是从H.263采用的基于语法的测、水平预测、DC预测和平面预测.算术编码(SAC)改进而来,其流程如图4所示.1.2基于1/4和1/8像素精度的运动估计CABAC的上下文模型能够提供对各种编码符号在H.264中,预测精度得到更进一步的扩的条件概率估计,根据当前编码符号周围的已编展,采用了1/4,1/8像素精度的运动估计(H.263码符号来进行不同概率模式的切换;算术编码允中采用半
7、像素精度的运动估计).图3(a)为1/4许所有编码符号以非整数个二进制位来表示.如像素精度预测示意图.A代表起始的整数位置像果是采用UVLC,则每个符号编码都至少需1bit素点,其他符号都是插值点.对于1/2像素点(符表示,而对于CABAC,有些符号则不需要1个完hv号为b,b),首先通过水平或垂直方向的相临近整的bit;CABAC熵编码器具有自适应特性,能够的整数像素点值使用6-tap过滤器(1,-5,20,根据已编码符号的统计不断进行调整.20,-5,1)计算出中间结果b,然后b除以32舍入取整(0到255之内)作为该像素点的值;对于mc,也是
8、先计算中间结果b,只是它依据的是临近的半像素点值,然后b除以1024,舍入取整作为m图4自适应二值算术编码流程图c的像素
