H.263与H.264的比较

                                         －   视讯会议的编码协议及带宽选择

摘要：视讯会议应采用什么样的编码协议？不同H.系列协议间的主要区别是什么？不同协议与带宽有什么样的联系？这些都是目前常常困扰视讯应用者的问题，本文对这些问题作了一些探讨并给出了相应的建议。

1         会议电视的视频编码标准回顾

会议电视公认的图像编码标准协议是H系列，即ITU-T H.261、H.263和H.264协议。1995年之前，会议电视系统图像都采用H261编码协议。1995年，ITU-T针对低比特率视频应用制定了H.263标准，当时H263被公认为是以像素为基础的采用第一代编码技术混合编码方案所能达到的最佳结果。在随后几年中，ITU-T又对其进行了多次完善，以提高编码效率，增强编码功能。1998年发布了H.263+；2000年发布了H.263++。尽管采用H263编码技术较H261编码在压缩率和图像质量上都有大幅度的提升，但H.263信源编码算法的核心仍然是H.261标准中采用的DPCM/DCT混和编码算法，原理框图也和H.261十分相似。

2001年12月，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视频联合工作组（JVT，Joint Video Team），负责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。随后JVT制定出的视频编码标准被ITU-T 定义为H.264；该标准也被ISO定义为14496-10（MPEG-4 第10部分）高级视频编码（AVC，Advanced Video Coding）标准。

H.264相对以前的编码方法，在图像内容预测方面提高了编码效率，采用可变块大小运动补偿、1/4采样精度运动补偿、加权预测等算法，改善了图像质量，增加了纠错功能和各种网络环境传输的适应性。测试结果表明，在中低带宽情况下，H.264具有比H.263++更优秀的PSNR性能：H.264的PSNR比H.263++平均要高3dB。所以目前业界主流视频会议系统厂家都推出了基于H.264的视讯产品。

H264编码技术使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段，在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264的应用亮点。H.264的推广应用对视频终端、网守、网关、MCU等系统的要求较高，目前只有真正有实力的厂家才有能力提供全线的产品。

H.264编码标准正在被其它行业认同，H264有可能成为广播、通信和存储媒体（CD、DVD）的统一的标准，即成为未来宽带交互新媒体的统一标准。

2         H263协议还是H264对比分析

从视频标准的发展来看，H.264作为国际两大标准组织确定的共同标准，全面覆盖了视频通信、广播、存储等各方面的应用，采用H264的视频标准协议的会议电视系统是是合理的选择。采用H264编码协议的优势：

不同大小和形状的宏块分割：H.264支持7种模式。最小可达4×4的小块模式的运动补偿为运动详细信息的处理提高了性能，减少了方块效应，提高了图像的质量。

高精度的亚像素运动补偿：在H.263中采用的是半像素精度的运动估计，而在H.264中可以采用1/4或者1/8像素精度的运动估值。运动估计后的残差小。

多帧预测：H.264提供可选的多帧预测功能，在帧间编码时，可选5个不同的参考帧，提供了更好的纠错性能，这样更可以改善视频图像质量。

去块滤波器：H.264定义了自适应去除块效应的滤波器，这可以处理预测环路中的水平和垂直块边缘，大大减少了方块效应。

4×4块的整数变换：由于用二变换块的尺寸缩小,运动物体的划分更精确,这样,不但变换计算量比较小,而且在运动物体边缘处的衔接误疾差也大为减小；

先进的量化方法：与H.263等的固定常数量化步长不同，H.264步长是以12.5%的复合率递进的，并对色度系数采用了较小量化步长。这些措施提高了码率控制的能力，并加强了彩色的逼真性。

以下是各种算法的比较：

各种编码算法效率对比

可以看出，在图像编解码效率上，H.264算法最为领先，MPEG-4和H.263算法基本相同，MPEG-2算法效率最低，但是当图像质量要求达到了一定的程度时，对带宽的要求趋向归一化，即在高带宽（6M和以上）时，各种编码算法提供的图像质量逐步趋同。

同时由于H.264编解码对CPU处理能力的需求大幅度增加（相同带宽下，H.264编解码对CPU的占用率是H.263编解码的6倍以上），当前CPU处理能力难以支撑。

业界公认的高清会议电视系统的判断标准为：活动图像为704×576分辨率（4CIF），每秒25帧以上帧率，考虑到上面的因素，目前比较通用的做法是低带宽下（2M以下）采用H.264编码，高带宽下采用H.263编码格式，这样的搭配可以达到较好的图像效果。

3         现阶段建设会议电视系统建议

从以上的分析可以看出：

1）由于H.264采用更高更有效的压缩技术,所以同等带宽下H.264能承载更多的信息,获得更清晰的图象.一般而言,2M带宽下的H.264相当于3.5M甚至更高带宽的H.263的图象质量。

2）H.264不仅仅压缩算法更好,且采用了许多高难度新技术,如统一的VLC符号编码，高精度、多模式的位移估计，基于4×4块的整数变换、分层的编码语法,去块效应滤波、帧间预测，熵算法，1/4象素插值等等,使得图象信息更饱满,显示精度更高,无论是高带宽还是低带宽的网络，受网络实际情况的影响更小.这些技术都是其他编码技术无法支持.

3）从理论上讲，8M带宽下的H.264比8M带宽下的263图象会更清晰,只是264编码的需

要庞大的计算,目前芯片的处理达不到这样的能力。一般情况下，企业或行业用户目前多租用运营商2M线路组网，多数视讯会议系统采用768K的带宽，因此，2M的H.264编码已经可以较好满足现有的需求，同时也未未来留下了扩展空间。

建议当前建设的会议电视系统必须支持H264编码，当带宽比较低时，采用H264编码协议，可以充分利用H.264压缩效率较高的优势，相对H.263大幅度提高图像质量；当带宽充足时，采用4CIF的H263编码格式。