H.264視頻編碼

5、幀內(nèi)預(yù)測(cè)

在先前的H.26x系列和MPEG-x系列標(biāo)準(zhǔn)中，都是采用的幀間預(yù)測(cè)的方式。在H.264中，當(dāng)編碼Intra圖像時(shí)可用幀內(nèi)預(yù)測(cè)。對(duì)于每個(gè)4×4塊（除了邊緣塊特別處置以外），每
個(gè)像素都可用17個(gè)最接近的先前已編碼的像素的不同加權(quán)和（有的權(quán)值可為0）來(lái)預(yù)測(cè)，即此像素所在塊的左上角的17個(gè)像素。顯然，這種幀內(nèi)預(yù)測(cè)不是在時(shí)間上，而是在空間域上進(jìn)行的預(yù)測(cè)編碼算法，可以除去相鄰塊之間的空間冗余度，取得更為有效的壓縮。

如圖4所示，4×4方塊中a、b、...、p為16 個(gè)待預(yù)測(cè)的像素點(diǎn)，而A、B、...、P是已編碼的像素。如m點(diǎn)的值可以由（J＋2K＋L＋2）/ 4 式來(lái)預(yù)測(cè)，也可以由（A+B+C+D+I+J+K+L）/ 8 式來(lái)預(yù)測(cè)，等等。按照所選取的預(yù)測(cè)參考的點(diǎn)不同，亮度共有9類(lèi)不同的模式，但色度的幀內(nèi)預(yù)測(cè)只有1類(lèi)模式。

6、面向IP和無(wú)線(xiàn)環(huán)境

H.264 草案中包含了用于差錯(cuò)消除的工具，便于壓縮視頻在誤碼、丟包多發(fā)環(huán)境中傳輸，如移動(dòng)信道或IP信道中傳輸?shù)慕研浴?p>為了抵御傳輸差錯(cuò)，H.264視頻流中的時(shí)間同步可以通過(guò)采用幀內(nèi)圖像刷新來(lái)完成，空間同步由條結(jié)構(gòu)編碼（slice structured coding）來(lái)支持。同時(shí)為了便于誤碼以后的再同步，在一幅圖像的視頻數(shù)據(jù)中還提供了一定的重同步點(diǎn)。另外，幀內(nèi)宏塊刷新和多參考宏塊允許編碼器在決定宏塊模式的時(shí)候不僅可以考慮編碼效率，還可以考慮傳輸信道的特性。

除了利用量化步長(zhǎng)的改變來(lái)適應(yīng)信道碼率外，在H.264中，還常利用數(shù)據(jù)分割的方法來(lái)應(yīng)對(duì)信道碼率的變化。從總體上說(shuō)，數(shù)據(jù)分割的概念就是在編碼器中生成具有不同優(yōu)先級(jí)的視頻數(shù)據(jù)以支持網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量QoS。例如采用基于語(yǔ)法的數(shù)據(jù)分割（syntax-based data partitioning）方法，將每幀數(shù)據(jù)的按其重要性分為幾部分，這樣允許在緩沖區(qū)溢出時(shí)丟棄不太重要的信息。還可以采用類(lèi)似的時(shí)間數(shù)據(jù)分割（temporal data partitioning）方法，通過(guò)在P幀和B幀中使用多個(gè)參考幀來(lái)完成。

在無(wú)線(xiàn)通信的應(yīng)用中，我們可以通過(guò)改變每一幀的量化精度或空間/時(shí)間分辨率來(lái)支持無(wú)線(xiàn)信道的大比特率變化?？墒?，在多播的情況下，要求編碼器對(duì)變化的各種比特率進(jìn)行響應(yīng)是不可能的。因此，不同于MPEG-4中采用的精細(xì)分級(jí)編碼FGS（Fine Granular Scalability）的方法（效率比較低），H.264采用流切換的SP幀來(lái)代替分級(jí)編碼。

四、 H.264的性能比較

TML-8為H.264的測(cè)試模式，用它來(lái)對(duì)H.264的視頻編碼效率進(jìn)行比較和測(cè)試。測(cè)試結(jié)果所提供的PSNR已清楚地表明，相對(duì)于MPEG-4（ASP：Advanced Simple Profile）和H.263++（HLP：High Latency Profile）的性能，H.264的結(jié)果具有明顯的優(yōu)越性。

H.264的PSNR比MPEG-4（ASP）和H.263++（HLP）明顯要好，在6種速率的對(duì)比測(cè)試中，H.264的PSNR比MPEG-4（ASP）平均要高2dB，比H.263（HLP）平均要高3dB。6個(gè)測(cè)試速率及其相關(guān)的條件分別為：32 kbit/s速率、10f/s幀率和QCIF格式；64 kbit/s速率、15f/s幀率和QCIF格式；128kbit/s速率、15f/s幀率和CIF格式；256kbit/s速率、15f/s幀率和QCIF格式；512 kbit/s速率、30f/s幀率和CIF格式；1024 kbit/s速率、30f/s幀率和CIF格式。