SVC可伸缩视频编码技术.pdf

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1、SVC可伸缩视频编解码技术1.SVC技术的由来及现状随着H.264国际视频编码标准的逐渐成熟和推广，越来越多的视频应用采用H。264标准。由于存在不同的网络和不同的终端，客户对于视频编码的可伸缩性方面的要求也越来越迫切，因此SVC技术应运而生，成为当前网络视频监控的热门话题，势必将引领下一代网络视频技术的发展方向。SVC，即ScalableVideoCoding，可伸缩视频编解码，是一种能将视频流分割为多个分辨率、质量和帧速率层的技术，SVC是对规定设备如何对多层视频流进行编码和解码的H。264视频编解码标准的扩展，被

2、称为H.264‐SVC。2005年1月，ISO的MPEG和ITU‐T的VCEG联合将SVC的扩展集草案提交给联合视频组（JVT）讨论，联合视频组（JVT）将此标准定为H.264‐SVC标准。此后，每次JVT的会议都围绕着SVC技术对标准进行修订和完善。H.264‐SVC在2007年10月成为正式标准。SVC技术将收发的数据分为一个小的基础层和多个可提高分辨率、帧速率和质量的其它可选层组成的多层视频流，这种分层方式可以大大提高设备相互通信时的误码弹性和视频质量，而且对带宽没有很高的要求。另外，一个多层SVC视频流可以支持

3、多种设备和网络。SVC技术使低码流下的传输和解码成为可能，对于部分码流采用低的时间或者空间分辨率、或者低的保真度（高压缩率），而对于部分码流保留高的重建质量，简而言之，SVC被设计为向传输和存储应用提供各种增强功能，SVC技术逐渐成为当前国际上对于视频编码技术的研究热点。2.SVC分级编码的概念1/16H。264‐SVC以先进视频编解码器标准H。264AVC为基础，并高度利用了原始编解码器的各种工具以及概念。然而，它产生的编码视频是空间上临时可扩展的，并且是在视频质量方面可扩展的。编码器产生的码流包含一个或多个可以单独

4、解码的子码流，子码流可以具有不同的码率，帧率和空间分辨率。分级的类型：时域可分级（Temporalscalability）：可以从码流中提出具有不同帧频的码流。空间可分级（Spatialscalability）：可以从码流中提出具有不同图像尺寸的码流。质量可分级（Qualityscalability）：可以从码流中提出具有不同图像质量的码流。图2‐0分级类型示意图SVC技术引入了一种原始H.264AVC编解码器在编码视频内的各层不存在的概念，基础层对视频流的最低临时、空间和品质表现进行编码；增强各层利用基础层作为起点，

5、对附加信息进行编码，从而在解码过程中把编码结果用于重构高质量、高分辨率或临时的视频版本。通过对基础层以及仅仅是所需要的后来增强层进行解码，解码器能够以所希望的特征产生一种视频流。在编码的过程中，要利用仅仅对较低级各层的参考，小心地解码一个特殊层。以这种方式，编码流可以在任意点被删节，但是，仍然维持有效的、可解码的视频流。2/16图2‐1SVC编码器结构图2‐2H.264SVC分层结构这种分层方法让所生成的一个编码流能够被删节以限制所消耗的带宽或者降低解码计算的要求。删节过程完全通过从编码视频流提取所需要的各层而构成，这

6、个过程甚至能够在网络中执行。为了实现临时的可扩展性，H。264SVC链接其参考帧以及预测帧，这与传统的H。264AVC编码器稍微不同。SVC采用分层预测结构，如图2‐3所示，而不是传统的内帧（I帧）、双向帧（B帧）以及预测帧（P帧）的关系。3/16图2‐3传统的I、P和B帧的关系分层结构定义最终视频流的临时分层。图2‐4描述了可能的分层结构。在这个特殊的例子中，各帧仅仅根据上次出现的各帧进行预测。这就确保该结构不仅仅展示临时的可扩展性，而且显示了低的延迟。图2‐4在SVC中的分层预测帧这个方案具有四个嵌套的临时层：T0

7、（基础层）、T1、T2和T3。由T1和T2各层构成的帧仅仅由T0层中的各帧预测。在T3层中的各帧仅仅由T1或T2各层中的各帧来预测。为了以3.75帧每秒的速度播放编码帧，仅仅构成T0的各帧需要被解码。所有的其它各帧可以被丢弃。为了以7.5fps的速度播放，要对构成T0以及T1的各层进行解码。在T2和T3中的各帧被丢弃。类似地，如果构成T0、T1和T2的各帧被解码，所得到的视频流将以15fps的速度播放。如果所有帧均被解码，那么，完全的30fps视频流被恢复。4/16图2‐5H.264‐AVC和H.264‐SVC相比之下

8、，在H.264AVC中，不管需要的显示率是什么，所有帧均需被解码。为了转换至一个低带宽网络，整个视频流均需要被解码，不需要的帧可以被丢弃，然后，重新编码。在H.264SVC中的空间可扩展性遵循类似的原则，在这一情形下，较低分辨率的各帧被编码为基础帧。经解码和上行采样的基础帧被用于对较高阶各层进行预测。重构原始场景细节所需要的附加信