中文版H264MPEG4-Part-10-White-PaperVIP专享VIP免费

1/31H.264MPEG4H.264概览1.引言数字电视和DVD-video的出现使得广播电视和家庭娱乐发生了彻底的变革.越来越多的这些应用成为可能随着视频压缩技术的标准化.MPGE系列的下一个标准,MPEG4,正使得新一代的基于因特网的视频应用成为可能.而现在视频压缩的ITU-TH.263标准被广泛的应用于视频会议系统．MPEG4(视频)和H.263都是基于视频压缩(视频编码)技术的标准(大约从1995年开始).运动图像专家组和视频编码专家组(MPEG和VCEG)致力于开发一个比MPEG4和H.263有更好性能的新标准,有着高品质,低比特视频流的特性一个更好的视频图像压缩方法.新标准"高级视频编码"(AVC)的历史可追溯到7年前.1995年,为了通过电话线传输视频信号而制定的H.263标准定稿以后.ITU-T视频编码专家组(VCEG)就开始工作在两个更深入的发展领域:一个是"短期"的努力去增加H.263的额外特性(制定出标准的版本2),还有一个"长期"的努力,去开发一个适用于低比低率下可视通信的新标准,提供比之前的ITU-T标准更有效,明显更好的视频压缩方法.2001年,ISO运动图像专家组(MPEG)意识到H.26L的潜在优点,就组成了视频联合工作组(JVT),包括MPEG和VCEG的的专家.JVT的主要任务就是将H.26L"模式"草案发展成为一个完全的国际标准.实际上,结果产生了两个标准:ISOMPEG4第10部分和ITU-TH.264.新标准的官方命名是"高级视频编码"(AVC);然而,旧的命名H.26L和以ITU文档号命名的IH.264[1]更广为人知.2.H.264编解码器和之前的标准一样(如MPEG1,MPEG2和MPEG4),H.264标准草案并没有明确定义一个编解码器.在一定程度上,标准定义了视频比特流编码和与之相对应的解码方法的语法.然而实际上,一个符合的编码和解码器一般包括如图Figure2-1和Figure2-2中所示的功能模块.同时这些图中所示功能通常是必须的,但编解码器还是可以有相当多的变种.基本的功能模块(预测,传输,量化,熵编码)与之前的标准(MPEG1,MPEG2,MPEG4,H.261,H.263)差不多.H.264的最重要的变化是在这些功能模块的实现细节上.编码器包括两个数据流路径.一个"前向"路径(从左到右,以蓝色表示)和一个"重构"路径(从右到左,以洋红色表示).解码器的数据流路径以从右到左的方式表示,以此来说明编码器和解码器之间的相同点.2.1编码器（前向路径）当一个输入帧Fn被提交编码。该帧以宏块（相当于16X16像素的原始图像）为单位来进行处理。每个宏块被编码成帧内模式或帧间模式。在这两种情况下，会产生一个基于重建帧的预测宏块P。在帧内模式下，P根据之前已经编码，解码，重建的当前帧n中的采样产生（图中以uF’n表示。注意是未经过滤的采样用来产生P）。在帧间模式下，P根据采用一个或多个参考帧的运动补偿预测来产生。在图中，参考帧表示为之前已经编码的帧F’n-1；然2/31而，每个宏块的预测可能根据过去或将来（以时间为序）的一或多个已经编码并重构的帧来产生。预测P被从当前宏块中减去来产生一个残留的或差异宏块Dn。它以量化变换系数集X变换（使用块变换）并量化.这些系数被重新排序并进行熵编码。在宏块解码时需要的熵编码系数和边信息（如宏块预测模式，量化步长，描述宏块如何运动补偿的运动矢量等等）组成了压缩的比特流。它被传输到了网络抽象层（NAL）进行传输或保存。3/312.2编码器（重建路径）为了编码更进一步的宏块，需通过解码宏块量化系数X来重建一帧。系数X被重新调整（Q-1)并且进行逆变换（T-1）来产生一个不同的宏块Dn’，这与原始的差异宏块Dn不同；它在量化过程中有了损耗，所以Dn’是Dn的一个失真版本。预测宏块P被加到Dn’中来创建一个重建宏块uF’n（原始宏块的一个失真版本）。为了减少阻断失真的影响使用了一个滤镜，重建参考帧从一系列的宏块F’n中创建。2.3解码器解码器从NAL（网络抽象层）接收压缩的比特流。数据元素被熵解码并且重新排列来产生一个量化系数集X。它们被重新调整并进行逆转换来生成Dn’（与编码器中所示的Dn’相同）。使用比特流中解码出的头部信息，解码器生成一个预测宏块P，与在编码器中生成的原始预测帧P相同。P被加到Dn’中来生成uFn’，uF’n经过过滤生成了解码的宏块Fn’。编码器的重建路径应该从图示和上面的讨论中清除，它实际上是为了确保编码器和解码器...