视频编码新标准h．264-avc中的重要技术

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1、视频编码新标准H．264/AVC中的重要技术

2、第1摘　要：简要介绍了最新的视频编码标准H．264/AVC的制定情况，详细叙述了H．264/AVC基本框架中采用的几个重要技术，最后比较了H．264/AVC和已有的几个编码标准的性能，H．264/AVC的压缩性能最好。关键词：视频编码；视频压缩；混合编码；H．264/AVC1H．264标准的制定　　H．264/AVC是ITU-T的视频编码专家组(VCEG)和ISO/IEC的运动图像专家组(MPEG)合作制定的新一代的视频编码标准，目前最终草案已经完成，标准将于今年年底推出。就目前的最终草案来看，H．264/AVC采用了多种先进技术，具有很好

3、的压缩性能，能够适应绝大部分视频编码的需要。　　H．264/AVC标准的制定工作可以追溯到1998年，当时VCEG已经完成H．263标准的制定工作并着手开始H．26L的研究，目标就是要制定出一个新的标准，能够在相同的图像质量下获得比H．263高一倍的压缩率。2001年，VCEG和MPEG合并成立了联合视频小组(JVT)致力于H．264/AVC标准的制定，H．264/AVC标准的目标是提供一个压缩性能优良，不受传送网络限制(网络“友好”)、实现简单、能够适用于多种需求的视频压缩方案。2003年3月，标准的研究工作已基本完成并制定了最终草案。　　H．264/AVC制定了3个框架，分别是基本

4、框架、主框架和扩展框架。3个框架采用的技术不尽相同，当然性能也有高低。基本框架采用最基本的技术和算法，主框架和扩展框架在基本框架的基础上增加了更复杂的技术，因此3个框架中基本框架复杂度最低，实现最容易、性能最差，不过相对于以往标准性能仍有显著提高，目前H．264/AVC的开发工作也主要集中在基本框架内，本文将对基本框架中的重要技术做一个比较详细的介绍。H．264/AVC还制定了11个等级，等级按照允许图像的最大尺寸、输出比特率、参考帧个数等多个指标划分的，等级的划分标准对于3个框架是统一的。2　H．264/AVC中的重要技术　　H．264/AVC编码算法包含2层：网络提取层(NAL，N

5、etouseg(this)">　　INTRA＿4×4根据与当前4×4块相邻的13个已编码象素进行亮度值的预测，13个已编码象素分布于图2中大写字母的位置，小写字母位置是当前块的象素。　　INTRA＿4×4共有9种预测模式，包括直流预测和8个方向(如图3所示)的预测。　　色度信号是对8×8的块进行预测，用到相邻的17个象素点的值，共有4种预测模式，预测方法与INTRA＿16×16类似，2个色度信号采用相同的预测模式。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">2．4　运动补偿　　H．264/AVC中亮度信号采用1/4象素

6、精度的运动补偿。显然，这样做的好处是可以得到更准确的预测值。　　亮度信号半象素点上的值是由整象素点经过一维的6抽头滤波器内插得到的，内插公式如下：500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">　　这个滤波器在进行内插的同时，能够很好地保留原图像中的高频信息。1/4象素点上的值是通过对其临近的半象素和整象素点求均值得到的。　　色度信号预测值采用双线性内插得到，由于色度信号的分辨率比亮度信号低，为了提高色度预测的精确度，H．264/AVC采用了更高精度的插值，达到了1/8象素精度。2．5　变换与量化　　对于残差数据H．264

7、/AVC采用4×4的整数变换。H．264/AVC在帧内和帧间预测上的改进使残差数据的空间相关性变得比较小，对4×4的小块进行变换已经足以达到减少空间相关性的目的。变换是可分离的整数变换，性质与4×4DCT相同。500)this.style.ouseg(this)">　　对于INTRA＿16×16的宏块，16个4×4亮度块的直流系数在量化之后组成一个新的4×4块，再进行一次4×4变换，变换结果在该宏块所有交流系数之前发送。对于色度块，量化后的4个直流系数组成一个2×2的块，再进行一次2×2的变换。　　4×4整数变换具有以下优点：采用较小的变换块，减201小了变换引起的块边缘的蚊式噪声，减

8、小了变换的计算量和变换中间数据的字长；采用整数变换避免了实数变换中变换与反变换之间存在的不匹配误差。　　H．264/AVC设置了52个量化等级。每增加一个量化等级，量化步长增加12％，可以粗略地认为输出的比特率下降12％左右。色度信号的量化步长比亮度信号小，这样可以减小色度信号的量化误差，使色彩保持较好的逼真度。2．6　熵编码　　H．264/AVC提供2种熵编码方法，一种是UVLC结合CAVLC的变长编码(VLC)，另一种是称为CABAC的算术