H.264/AVC是什么?

　　H.264/AVC是什么?

　　H.264/AVC标准是由ITU-T和ISO/IEC联合开发的，定位于覆盖整个视频应用领域，包括：低码率的无线应用、标准清晰度和高清晰度的电视广播应用、Internet上的视频流应用，传输高清晰度的DVD视频以及应用于数码相机的高质量视频应用等等。

　　ITU-T给这个标准命名为H.264(以前叫做H.26L)，而ISO/IEC称它为MPEG-4 高级视频编码(Advanced Video Coding，AVC),并且它将成为MPEG-4标准的第10部分。既然AVC是当前MPEG-4标准的拓展，那么它必然将受益于MPEG-4开发良好的基础结构(比如系统分层和音频等)。很明显，作为MPEG-4高级简洁框架(Advanced Simple Profile，ASP)的MPEG-4 AVC将会优于当前的MPEG-4视频压缩标准，它将主要应用在具有高压缩率和分层次质量需求的方向。

　　就像在下边“视频编码历史”表格中看到的，ITU-T和ISO/IEC负责以前所有的国际视频压缩标准的定制。到目前为止，最成功的视频标准是MPEG-2，它已经被各种市场领域所广泛接受比如DVD、数字电视广播(覆盖电缆和通讯卫星)和数字机顶盒。自从MPEG-2技术产生以来，新的H.264/MPEG-4 AVC标准在编码效率和质量上有了巨大的提高。随着时间的过去，在许多现有的应用领域，H.264/MPEG-4 AVC将会取代MPEG-2和MPEG-4，包括一些新兴的市场(比如ADSL视频)。

　　H.264/AVC核心技术概览

　　这个新的标准是由下面几个处理步骤组成的：

　　帧间和帧内预测

　　变换(和反变换)

　　量化(和反量化)

　　环路滤波

　　熵编码

　　单张的图片流组成了视频，它能分成16X16像素的“宏块”，这种分块方法简化了在视频压缩算法中每个步骤的处理过程。举例来说，从标准清晰度标准视频流解决方案(720X480)中截取的一幅图片被分成1350(45X30)个宏块，然后在宏块的层次进行进一步的处理。

　　帧间预测

　　改良的运动估计。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。当运动估计搜索是根据过去方向的图片，那么被编码的图片称为“P帧图片”，当搜索是根据过去和将来两种方向的图片，那么被编码的图片被称为“B帧图片”。

　　为了提高编码效率，为了包含和分离在“H.264运动估计-改良的运动估计”图中的运动宏块，宏块被拆分成更小的块。然后，以前或将来的图片的运动矢量被用来预测一个给定的块。H.264/MPEG-4 AVC发明了一种更小的块，它具有更好的灵活性，在运动矢量方面可以有更高的预测精度。

　　帧内预测

　　不能运用运动估计的地方，就采用帧内估计用来消除空间冗余。内部估计通过在一个预定义好的集合中不同方向上的邻近块推测相邻像素来预测当前块。然后预测块和真实块之间的不同点被编码。这种方法是H.264/MPEG-4 AVC所特有的，尤其对于经常存在空间冗余的平坦背景特别有用。

　　变换

　　运动估计和内部估计后的结果通过变换被从空间域转换到频率域。H.264/MPEG-4 AVC使用整数DCT4X4变换。而MPEG-2和MPEG-4使用浮点DCT8X8变换。

　　更小块的H.264/MPEG-4 AVC减少了块效应和明显的人工痕迹。整数系数消除了在MPEG-2和MPEG-4中进行浮点系数运算时导致的精度损失。

　　量化

　　变换后的系数被量化，减少了整数系数的预测量和消除了不容易被感知高频系数。这个步骤也用来控制输出的比特率维持在一个基本恒定的常量。

　　环路滤波

　　H.264/MPEG-4 AVC标准定义了一个对16X16宏块和4X4块边界的解块过滤过程。在宏块这种情况下，过滤的目的是消除由于相邻宏块有不同的运动估计类型(比如运动估计和内部估计)或者不同的量化参数导致的人工痕迹。在块边界这种情况下，过滤的目的是消除可能由于变换/量化和来自于相邻块运动矢量的差别引起的人工痕迹。环路滤波通过一个内容自适应的非线性算法修改在宏块/块边界的同一边的两个像素。

　　熵编码

　　在熵编码之前，4X4的量化系数必须被重排序。根据这些系数原来采用的预测算法为运动估计或者内部估计的不同来选择不同的扫描类型创建一个重排序的串行化流。扫描类型按照从低频到高频的顺序排序这些系数。既然高频系数大多数趋向于零，那么利用游程编码就可以缩减零的数目，从而高效的达到熵编码的目的。

　　熵编码-系数的串行化

　　在熵编码步骤通过映射符号的字节流来表示运动矢量，量化系数和宏块头。熵编码通过设计用一个较少的比特位数来表示频繁使用的符号，比较多的比特位数来表示不经常使用的符号。