本期爲大家帶來H.264/AVC視頻標準的介紹。
H.264是ITU-T的VCEG(視頻編碼專家組)和ISO/IEC的MPEG(活動圖像編碼專家組)的聯合視頻組(JVT:Joint Video Team)開發的一個數字視頻編碼標準。
History
國際上制定視頻編解碼技術的組織有兩個,一個是“國際電聯(ITU-T)”,它制定的標準有H.261、H.263、H.263+等,另一個是“國際標準化組織(ISO)”它制定的標準有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。而H.264則是由兩個組織聯合組建的聯合視頻組(JVT)共同制定的新數字視頻編碼標準,所以它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4高級視頻編碼(Advanced Video Coding,AVC)的第10 部分。因此,不論是MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10,還是ISO/IEC 14496-10,都是指H.264。
ITU-T (International Telecommunications Union, Telecommunications Standardization Sector)
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H.26x 系列: H.261、H.262、H.263、 H.264 (MPEG-4 part 10)
ISO/IEC (International Standardization Organization/International Electrotechnical Commission)
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MPEG-x 系列: MPEG-1、MPEG-2、 MPEG-4
下圖是兩大組織在視頻編解碼標準上的歷史進程
H.264 的目標是在同等畫質情況下,碼率要是MPEG-2的半倍。因此,在同樣碼率情況下,H.264畫質以及分辨率也比MPEG-2有較大提升。
H.264工具
H.264和以前的標準一樣,也是DPCM加變換編碼的混合編碼模式。技術上,它集中了以往標準的優點,並吸收了標準制定中積累的經驗。H.264在所有碼率下都能持續提供較高的視頻質量。同時H.264提供包傳輸網中處理包丟失所需的工具,以及在易誤碼的無線網中處理比特誤碼的工具。
首先來看一下H.264的編碼流程圖,如上圖所示其編解碼流程主要包括5個部分:Intra/Inter 預測、變換(Transform)和反變換、量化(Quantization)和反量化、環路濾波(Loop Filter)、熵編碼(Entropy Coding)。
每一幀圖像被劃分成16x16。稱爲MB,再基於MB劃分成更小的塊,如8x8或者4x4。
H.264一共有8種劃分方式
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16x16
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8x16
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16x8
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8x8
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4x8
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8x4
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4x4
H.264會根據RDO選擇出最佳塊劃分方式。圖像平攤區域傾向於大塊,而在紋理複雜或者運動較大區域傾向於選用小的塊劃分,在一點在上圖中也得到了很好的印證。
H.264提供了多種運動估計算法,在實際應用中要結合RD性能以及複雜度來選擇出最佳算法。下圖是ME過程的簡單說明。當前幀的塊在參考幀中的search area內找到最佳匹配塊。
ME塊匹配的規則按照RDO進行。需同時考慮搜索MV的Distortion以及MV的比特數。
INTRA Prediction in H.264
(未完待續)