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H 264视频 编码 标准的 分层 设计与功能 H.264视频编码标准的分层设计与功能 一视频编码概述 ITU-T和ISO/IECJTC1是国际上开发视频编码标准的两个正式组织，其中ITU-T视频编码标准被称为建议，采用H.26X的形式表示;ISO/IECJTC1视频编码标准采用MPEG-X的形式表示。 ITU-T和ISO/IEC两个标准委员会一般各自独立工作并针对不同的视频应用方向进行标准的制定与开发，其中ITU-T针对视频会议、视频电话等实时的视频通信应用进行相关标准的制定与开发工作。ISO/IEC则针对视频存储、广播视频、数字电视以及各类网上视频流的应用进行相关标准的制定和开发工作。 H.261是针对ISDN视频会议而制定的视频编码标准，它引入了诸如运动预测和块传输等特性，为生成高质图片奠定了基础。但H.261编码标准在运动信息处理总量上受到限制。H.263是低码率图像编码标准，开始支持H.261在技术上的改进和扩充，支持PSTN上的低码率视频应用，最低码率为8kbps，经过不断的修改、补充与逐步发展成为H.263+和完善H.263++，成为支持全码率应用的视频编码标准。 MPEG-1作为活动图像与伴音的编码标准用于CIF格式的视频在速率约为1.5Mbps的各种数字存储介质上的编码表示，主要应用于交互式多媒体系统。视频编码部分的基本算法与H.261和H.263相似，引入了帧内帧(I)、预测帧(P)、双向预测帧(B)和直流帧(D)的概念。进一步提高了编码效率。MPEG-4编码标准引入了基于视听对象(AVO)的编码、形状编码、自适应DCT任意形状视频对象编码等技术，大大提高了视频通信的交互能力和编码效率。 H.262/MPEG-2是ITU-T和ISO/IEC第一次共同合作合开发的运动图像与伴音编码标准。它在MPEG-1的基础上引入了可分级编码技术和区分帧和场的编码运算等多项技术,提高图像分辨率,兼容数字电视在6Mbps时具有模拟复合电视的质量;在9Mbps时具有模拟分量电视的质量支持多声道音频编码,是国际上公认的DVB，DVD和ATSC的信源编码标准。由于各类信息技术的快速普及市场对高性能视频业务的需求不断增加，上述视频编码标准已经不能满足市场。因此ITU-T和ISO/IEC再次要求联手组成联合视频专家组JVT共开发出必威体育精装版一代视频编码标准，并于2003年3月对外公布了最终草案，该准被称为H.264或MPEG-4第十部分(高级视频编码部分)。 二H.264标准的特点和几项关键技术 (1)H264集中体现了当今国际编码技术的必威体育精装版成果: ①在同等视觉品质下，压缩比平均至少提高50%; 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强，既可工作于低时延模式以满足实时业务，如会议电视等，又可工作于无时延限制的场合，如视频存储等; ④具有较强的抗洪码性能，可适应于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采用复杂度可分级设计，在图像质量和编码处理之间可分级，以适应不同复杂的应用。 (2)以上成果的产生，是由多种新技术所产生的细微效果积累而成的，主要包括: ①不仅含有一个规定视频编码算法的视频编码层(VCL，VideoCodingLyer)负责高效的视频内容表，还包括一个规定网络传输规范的网络提取层(NAL，NetworkAbstractionLayer)负责按照网络所要求的适当方式对数据进行打包和传送，能适应小型网络中的视频传输，进一步提高网络的亲和性。将编码层和传输层分离，有利于H.264的扩展。 ②采用基于空域的帧内预测编码。H.264帧内编码参考预测块左方或者上方的已编码块的邻近像素点来预测当前块，然后预测块和真实块之间的不同点被编码，充分利用给定帧中相邻宏块的空间相关性，消除图像的空间冗余，从而提高了帧内编码效率。 ③采用多模式高精度帧间预测。这是一种利用已编码视频帧/场和基于块的运动补偿的预测模式。运动估计用来确定和消除存在于视频流中不同图片之间的时间冗余。这种模式与以往标准帧预测的区别在于块尺寸范围更广(从16×16到4×4)、亚像素运动矢量的使用(亮度采用1/4像素精度，色度1/8像素精度)、多参考帧及去块滤波器的运用等等。对于每一个16×16像素宏块的运动补偿可以采用不同的大小和形状.H.264支持7种模式。小模块的运动补偿为运动详细信息的处理提高性能，减少了方块效应，提高了图像质量。H.264采用1/4或1/8像素精度的运动估值，而H.263采用的是半像素精度的运动估计。在要求相同精度的情况下H.264使用1/4或l/8像素精度的运动估值后的残差要比H.263采用半像素精度运动估计后的残差小，这样在相同精度下，H26