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视频编码标准的发展：从H.261到H.264( 二 )

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为适应网络传输，H.263 增加了时间分级、信噪比和空间分级，对在噪声信道和存在大量包丢失的网络中传送视频信号很有意义；另外，片结构模式、参考帧选择模式增强了视频传输的抗误码能力 。
H.263视频压缩标准
H263在H263 基础上增加了3个选项，主要是为了增强码流在恶劣信道上的抗误码性能，同时为了提高增强编码效率 。这3个选项为：
选项U——称为增强型参考帧选择，它能够提供增强的编码效率和信道错误再生能力(非凡是在包丢失的情形下)，需要设计多缓冲区用于存贮多参考帧图像 。
选项V——称为数据分片，它能够提供增强型的抗误码能力(非凡是在传输过程中本地数据被破坏的情况下)，通过分离视频码流中DCT的系数头和运动矢量数据，采用可逆编码方式保护运动矢量 。
选项W——在H263 的码流中增加补充信息，保证增强型的反向兼容性，附加信息包括：指示采用的定点IDCT、图像信息和信息类型、任意的二进制数据、文本、重复的图像头、交替的场指示、稀疏的参考帧识别 。H.264视频编码标准
H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组(JVT)制定的新一代视频压缩编码标准 。事实上，H.264标准的开展可以追溯到8年前 。1996年制定H.263标准后，ITU-T的视频编码专家组(VCEG)开始了两个方面的研究：一个是短期研究计划，在H.263基础上增加选项(之后产生了H.263 与H.263)；另一个是长期研究计划，制定一种新标准以支持低码率的视频通信 。长期研究计划产生了H.26L标准草案，在压缩效率方面与先期的ITU-T视频压缩标准相比，具有明显的优越性 。2001年，ISO的MPEG组织熟悉到H.26L潜在的优势，随后ISO与ITU开始组建包括来自ISO/IEC MPEG与ITU-T VCEG的联合视频组(JVT)，JVT的主要任务就是将H.26L草案发展为一个国际性标准 。于是，在ISO/IEC中该标准命名为AVC(Advanced Video Coding)，作为MPEG-4标准的第10个选项；在ITU-T中正式命名为H.264标准 。H.264的主要优点如下:


在相同的重建图像质量下，H.264比H.263 和MPEG-4(SP)减小50%码率 。
对信道时延的适应性较强，既可工作于低时延模式以满足实时业务，如会议电视等；又可工作于无时延限制的场合，如视频存储等 。
提高网络适应性，采用“网络友好”的结构和语法，加强对误码和丢包的处理，提高解码器的差错恢复能力 。
在编/解码器中采用复杂度可分级设计，在图像质量和编码处理之间可分级，以适应不同复杂度的应用 。
相对于先期的视频压缩标准，H.264引入了很多先进的技术，包括4×4整数变换、空域内的帧内猜测、1/4象素精度的运动估计、多参考帧与多种大小块的帧间猜测技术等 。新技术带来了较高的压缩比，同时大大提高了算法的复杂度 。
4×4整数变换
以前的标准，如H.263或MPEG-4，都是采用8x8的DCT变换 。H.26L中建议的整数变换实际上接近于4×4的DCT变换，整数的引入降低了算法的复杂度，也避免了反变换的失配问题，4×4的块可以减小块效应 。而H.264的4×4整数变换进一步降低了算法的复杂度，相比H.26L中建议的整数变换，对于9b输入残差数据，由以前的32b降为现在的16b运算，而且整个变换无乘法，只需加法和一些移位运算 。新的变换对编码的性能几乎没有影响，而且实际编码略好一些 。
基于空域的帧内猜测技术
视频编码是通过去除图像的空间与时间相关性来达到压缩的目的 。空间相关性通过有效的变换来去除，如DCT变换、H.264的整数变换；时间相关性则通过帧间猜测来去除 。这里所说的变换去除空间相关性，仅仅局限在所变换的块内，如8×8或者4×4，并没有块与块之间的处理 。H.263 与MPEG-4引入了帧内猜测技术，在变换域中根据相临块对当前块的某些系数做猜测 。H.264则是在空域中，利用当前块的相临象素直接对每个系数做猜测，更有效地去除相临块之间的相关性，极大地提高了帧内编码的效率 。

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