什么是H.264

一、H.264简介
      H.264是ITU-T的视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC的活动图像编码专家组（MPEG）的联合 视频组（JVT：joint videoteam）开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的 第10部分。H.264和以前的标准一样，也是DPCM加变换编码的混合编码模式。JVT（JointVideoTeam，视频联合工作组）于2001年 12月在泰国Pattaya成立。它由ITU-T和ISO两个国际标准化组织的有关视频编码的专家联合组成。JVT的工作目标是制定一个新的视频编码标 准，以实现视频的高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等目标。目前JVT的工作已被ITU-T接纳，新的视频压缩编码标准称为H.264标准，该标准 也被ISO接纳，称为 AVC（Advanced Video Coding）标准，是MPEG-4的第10部分。H.264标准可分为三档：
     基本档次（其简单版本，应用面广）；
     主要档次（采用了多项提高图像质量和增加压缩比的技术措施，可用于SDTV、HDTV和DVD等）；
     扩展档次（可用于各种网络的视频流传输）。
     H.264 标准压缩系统由视频编码层（VCL）和网络提取层（Network Abstraction Layer，NAL）两部分组成。VCL中包括VCL编码器 与VCL解码器，主要功能是视频数据压缩编码和解码，它包括运动补偿、变换编码、熵编码等压缩单元。NAL则用于为VCL提供一个与网络无关的统一接口， 它负责对视频数据进行封装打包后使其在网络中传送，它采用统一的数据格式，包括单个字节的包头信息、多个字节的视频数据与组帧、逻辑信道信令、定时信息、 序列结束信号等。包头中包含存储标志和类型标志。存储标志用于指示当前数据不属于被参考的帧。类型标志用于指示图像数据的类型。VCL可以传输按当前的网 络情况调整的编码参数。
二、H.264的特点
      H.264和H.261、H.263一样，也是采用DCT变换编码加 DPCM的差分编码，即混合编码结构。同时，H.264在混合编码的框架下引入了新的编码方式，提高了编码效率，更贴近实际应用。H.264没有繁琐的选 项，而是力求简洁的“回归基本”，它具有比H.263++更好的压缩性能，又具有适应多种信道的能力。H.264的应用目标广泛，可满足各种不同速率、不 同场合的视频应用，具有较好的抗误码和抗丢包的处理能力。H.264的基本系统无需使用版权，具有开放的性质，能很好地适应IP和无线网络的使用，这对目 前因特网传输多媒体信息、移动网中传输宽带信息等都具有重要意义。尽管H.264编码基本结构与H.261、H.263是类似的，但它在很多环节做了改 进，现列举如下。
  1、多种更好的运动估计
       一是高精度估计
       在H.263中采用了半像素估 计，在H.264中则进一步采用1/4像素甚至1/8像素的运动估计。即真正的运动矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素为基本单位的。显然，运动矢量 位移的精度越高，则帧间剩余误差越小，传输码率越低，即压缩比越高。在H.264中采用了6阶FIR滤波器的内插获得1/2像素位置的值。当1/2像素值 获得后， 1/4像素值可通过线性内插获得，对于4:1:1的视频格式，亮度信号的1/4 像素精度对应于色度部分的1/8像素的运动矢量，因此需要对色 度信号进行1/8像素的内插运算。理论上，如果将运动补偿的精度增加一倍（例如从整像素精度提高到1/2像素精度），可有0.5bit/Sample的编 码增益，但实际验证发现在运动矢量精度超过1/8像素后，系统基本上就没有明显增益了，因此，在H.264中，只采用了1/4像素精度的运动矢量模式，而 不是采用1/8像素的精度。
     二是多宏块划分模式估计
     在H.264的预测模式中，一个宏块（MB）可划分成7种不同模式的尺寸，这种多模式的灵活、细微的宏块划分，更切合图像中的实际运动物体的形状，于是，在每个宏块中可包含有1、2、4、8或16个运动矢量。
     三是多参数帧估计
   在H.264中，可采用多个参数帧的运动估计，即在编码器的缓存中存有多个刚刚编码好的参数帧，编码器从其中选择一个给出更好的编码效果的作为参数帧，并指出是一帧被用于预测，这样就可获得比只用上一个刚编码好的帧作为预测帧的更好的编码效果。
     2、更精确的帧内预测
 在H.264中，每个4?4块中的每个像素都可用17个最接近先前已编码的像素的不同加权和来进行帧内预测。
    3、统一的VLC
        H.264中关于熵编码有两种方法。
        统 一的VLC（即UVLC：Universal VLC）。UVLC使用一个相同的码表进行编码，而解码器很容易识别码字的前缀，UVLC在发生比特错误时 能快速获得重同步。内容自适应二进制算术编码（CABAC：Context Adaptive Binary Arithmetic Coding）。其 编码性能比UVLC稍好，但复杂度较高。
三、H.264的应用 
      SONY最新推出了Sony PCS-1 机顶视频会 议系统，其应用范围十分广泛，包括数字电影、数字广播、数字有线电视、宽带内容服务、家用录像设备、网络广播、网络会议、IP监看等领域均可使用这一系 统。SONY本身就是一家消费类电子产品的公司，因此在电子方面的应用也非常广泛。要实现SONY的产品与其它产品的互通性，需要采用H.241网络传 输，而不同提供商之间则可采用H.264实现彼此之间的互操作性，比如在容量交换、IP上载荷格式等方面均可应用H264。