數(shù)字電視H．2 6 4編碼技術(shù)分析及應(yīng)用展望

(2)CAVLC編碼：基于上下文的自適應(yīng)變長(zhǎng)編碼是用來(lái)對(duì)差值的經(jīng)zig-zag掃描的4×4(和2×2)塊變換系數(shù)進(jìn)行編碼的方法。CAVLC利用了量化的4×4塊的若干特性：①預(yù)測(cè)、變換和旦化后的塊一般是稀疏的(包含了很多個(gè)0)。CAVLC利用游程編碼來(lái)緊湊地代表一長(zhǎng)串0。②zig-zag掃描后的最高非零系數(shù)常常是+1／-1的序列。③相鄰塊的非零系數(shù)數(shù)目是相關(guān)的。系數(shù)的數(shù)目用對(duì)照表來(lái)編碼，對(duì)照表的選擇取決于相鄰塊中非零系數(shù)數(shù)目。④非零系數(shù)的幅度在重排數(shù)組的開(kāi)始處比較高(接近DC系數(shù))，在高頻處比較低。CAVLC利用這一點(diǎn)根據(jù)最近編碼的幅度，適當(dāng)?shù)剡x擇幅度參數(shù)的VLC對(duì)照表。
(3)CABAC方法：算術(shù)編碼使編碼和解碼兩邊都能使用所有句法元素(變換系數(shù)、運(yùn)動(dòng)矢量)的概率模型。為了提高算術(shù)編碼的效率，通過(guò)內(nèi)容建模的過(guò)程，使基本概率模型能適應(yīng)隨視頻幀而改變的統(tǒng)計(jì)特性。內(nèi)容建模提供了編碼符號(hào)的條件概率估計(jì)，利用合適的內(nèi)容模型，存在于符號(hào)間的相關(guān)性可以通過(guò)選擇目前要編碼符號(hào)鄰近的已編碼符號(hào)的相應(yīng)概率模型來(lái)去除，不同的句法元素通常保持不同的模型?？芍谏舷挛牡淖赃m應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼算法的基本步驟是：①對(duì)每個(gè)語(yǔ)法元素，根據(jù)其上下文選擇概率模型。②基于局部統(tǒng)計(jì)自適應(yīng)調(diào)整概率統(tǒng)計(jì)③使用算術(shù)編碼。實(shí)現(xiàn)方框圖如圖2所示。

上下文概率選擇：根據(jù)過(guò)去的觀察選擇“上下文概型”。該模型為一個(gè)或幾個(gè)二進(jìn)制符號(hào)位的概率模型，它可以從有效模型中選擇，它們是根據(jù)最近概碼的數(shù)據(jù)符號(hào)的統(tǒng)計(jì)得來(lái)的。上下文模型儲(chǔ)存每個(gè)二進(jìn)制符號(hào)是1或0的概率。二進(jìn)制化：將非二進(jìn)制符號(hào)(變換系數(shù)或運(yùn)動(dòng)矢量)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。ABAC只處理1和0。
算術(shù)編碼引擎：一個(gè)算術(shù)編碼器所選擇的概率模型對(duì)每個(gè)位進(jìn)行編碼。對(duì)每個(gè)位只有兩個(gè)子區(qū)間(相當(dāng)于0和1)概率更新：所選擇的上下文模型根據(jù)實(shí)際的編碼值加以更新(如位值為“1”，則頻度“1”的概目增值)。

2 H．264在視頻會(huì)議中的應(yīng)用
目前，大多數(shù)的視頻會(huì)議系統(tǒng)均采用H．261或H．263視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，而H．264的出現(xiàn)，使得在同等速率下，H．264能夠比H．263減小50％的碼率。也就是說(shuō)，用戶(hù)即使是只利用384kbit／s的帶寬，就可以享受H．263下高達(dá)768kbit／s的高質(zhì)量視頻服務(wù)。H．264不但有助于節(jié)省龐大開(kāi)支，還可以提高資源的使用效率，同時(shí)令達(dá)到商業(yè)質(zhì)量的視頻會(huì)議服務(wù)擁有更多的潛在客戶(hù)。
面向IP和無(wú)線環(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?br /> 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(slicestructured 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)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)線信道的比特率變化?？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。

3 結(jié)束語(yǔ)

因此視頻會(huì)議產(chǎn)品支付H.264協(xié)議，研究人員致力于普及H.264這個(gè)全新的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。我們必將能體驗(yàn)H.264視頻服務(wù)給我們帶來(lái)高品質(zhì)的享受。