H.264与AVS视频标准核心技术比较

2009-05-14 20:50:10来源: 中国多媒体通信

  视频编码技术在过去几年最重要的发展之一是由ITU和ISO/IEC的联合视频小组 (JVT)开发了H.264/MPEG-4 AVC[8]标准。在发展过程中,业界为这种新标准取了许多不同的名称。ITU在1997年开始利用重要的新编码工具处理H.26L(长期),结果令人鼓舞,于是ISO决定联手ITU组建JVT并采用一个通用的标准。因此,大家有时会听到有人将这项标准称为JVT,尽管它并非正式名称。ITU在2003年5月批准了新的H.264标准。ISO在2003年10 月以MPEG-4 Part 10、高级视频编码或AVC的名称批准了该标准。

H.264 实现的改进创造了新的市场机遇

  H.264/AVC在压缩效率方面取得了巨大突破,一般情况下达到MPEG-2及MPEG-4简化类压缩效率的大约2倍。在JVT进行的正式测试中,H.264在85个测试案例中有78%的案例实现1.5倍以上的编码效率提高,77%的案例中达到2倍以上,部分案例甚至高达4倍。H.264 实现的改进创造了新的市场机遇,如:600Kbps的VHS品质视频可以通过ADSL线路实现视频点播;高清晰电影无需新的激光头即可适应普通 DVD。

  H.264标准化时支持三个类别:基本类、主类及扩展类。后来一项称为高保真范围扩展 (FRExt)的修订引入了称为高级类的4个附加类。在初期主要是基本类和主类引起了大家的兴趣。基本类降低了计算及系统内存需求,而且针对低时延进行了优化。由于B帧的内在时延以及CABAC的计算复杂性,因此它不包括这两者。基本类非常适合可视电话应用以及其他需要低成本实时编码的应用。

  主类提供的压缩效率最高,但其要求的处理能力也比基本类高许多,因此使其难以用于低成本实时编码和低时延应用。广播与内容存储应用对主类最感兴趣,它们是为了尽可能以最低的比特率获得最高的视频质量。

  尽管H.264采用与旧标准相同的主要编码功能,不过它还具有许多与旧标准不同的新功能,它们一起实现了编码效率的提高。其主要差别,概述如下:

  帧内预测与编码:H.264采用空域帧内预测技术来预测相邻块邻近像素的Intra-MB中的像素。它对预测残差信号和预测模式进行编码,而不是编码块中的实际像素。这样可以显著提高帧内编码效率。

  帧间预测与编码:H.264中的帧间编码采用了旧标准的主要功能,同时也增加了灵活性及可操作性,包括适用于多种功能的几种块大小选项,如:运动补偿、四分之一像素运动补偿、多参考帧、通用 (generalized)双向预测和自适应环路去块。

  可变矢量块大小:允许采用不同块大小执行运动补偿。可以为小至4(4的块传输单个运动矢量,因此在双向预测情况下可以为单个MB传输多达32个运动矢量。另外还支持16(8、8(16、8(8、8(4和4(8的块大小。降低块大小可以提高运动细节的处理能力,因而提高主观质量感受,包括消除较大的块化失真。

  四分之一像素运动估计:通过允许半像素和四分之一像素运动矢量分辨率可以改善运动补偿。

  多参考帧预测:16个不同的参考帧可以用于帧间编码,从而可以改善视频质量的主观感受并提高编码效率。提供多个参考帧还有助于提高H.264位流的容错能力。值得注意的是,这种特性会增加编码器与解码器的内存需求,因为必须在内存中保存多个参考帧。

  自适应环路去块滤波器:H.264采用一种自适应解块滤波器,它会在预测回路内对水平和垂直区块边缘进行处理,用于消除块预测误差造成的失真。这种滤波通常是基于4(4块边界为运算基础,其中边界各边的3个像素可通过4级滤波器进行更新。

  整数变换:采用DCT的早期标准必须为逆变换的固点实施来定义舍入误差的容差范围。编码器与解码器之间的 IDCT 精度失配造成的漂移是质量损失的根源。H.264利用整数4(4空域变换解决了这一问题——这种变换是DCT的近似值。4(4的小区块还有助于减少阻塞与振铃失真。

  量化与变换系数扫描:变换系数通过标量量化方式得到量化,不产生加大的死区。与之前的标准类似,每个MB都可选择不同的量化步长,不过步长以大约12.5%的复合速率增加,而不是固定递增。同时,更精细的量化步长还可以用于色度成分,尤其是在粗劣量化光度系数的情况下。

 

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关键字:视频  编码  H.264  AVS  标准

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/szds/2009/0514/article_672.html
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