視頻編碼國家標(biāo)準(zhǔn)AVS與國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG的比較

一、技術(shù)對比

AVS視頻與MPEG標(biāo)準(zhǔn)都采用混合編碼框架(見圖1)，包括變換、量化、熵編碼、幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、環(huán)路濾波等技術(shù)模塊，這是當(dāng)前主流的技術(shù)路線。AVS的主要?jiǎng)?chuàng)新在于提出了一批具體的優(yōu)化技術(shù)，在較低的復(fù)雜度下實(shí)現(xiàn)了與國際標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)?shù)募夹g(shù)性能，但并未使用國際標(biāo)準(zhǔn)背后的大量復(fù)雜的專利。AVS-視頻當(dāng)中具有特征性的核心技術(shù)包括：8x8整數(shù)變換、量化、幀內(nèi)預(yù)測、1/4精度像素插值、特殊的幀間預(yù)測運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、二維熵編碼、去塊效應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波等。




AVS視頻編碼器框圖如下圖所示。





AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)定義了I幀、P幀和B幀三種不同類型的圖像，I幀中的宏塊只進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測，P幀和B幀的宏塊則需要進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測或幀間預(yù)測，圖中S0是預(yù)測模式選擇開關(guān)。預(yù)測殘差進(jìn)行8×8整數(shù)變換(ICT)和量化，然后對量化系數(shù)進(jìn)行zig-zag掃描(隔行編碼塊使用另一種掃描方式)，得到一維排列的量化系數(shù)，最后對量化系數(shù)進(jìn)行熵編碼。AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)的變換和量化只需要加減法和移位操作，用16位精度即可完成。

AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)使用環(huán)路濾波器對重建圖像濾波，一方面可以消除方塊效應(yīng)，改善重建圖像的主觀質(zhì)量；另一方面能夠提高編碼效率。濾波強(qiáng)度可以自適應(yīng)調(diào)整。

AVS標(biāo)準(zhǔn)支持多種視頻業(yè)務(wù)，考慮到不同業(yè)務(wù)之間的互操作性，AVS標(biāo)準(zhǔn)定義了檔次(profile)和級別(level)。檔次是AVS定義的語法、語義及算法的子集；級別是在某一檔次下對語法元素和語法元素參數(shù)值的限定集合。為了滿足高清晰度/標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視廣播、數(shù)字存儲媒體等業(yè)務(wù)的需要，AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)定義了基準(zhǔn)檔次(Jizhun profile)和4個(gè)級別(4.0、4.2、6.0和6.2)，支持的最大圖像分辨率從720×576到1920×1080，最大比特率從10 Mbit/s到30 Mbit/s。

DCT(Discrete Cosine Transform)：離散余弦變換

VLC(Variable Length Coding)：變長編碼

CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding)：基于上下文的自適應(yīng)變長碼

CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding)：基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼

FMO(Flexible Macroblock Ordering)：靈活的宏塊排序

ASO(Arbitrary Slice Ordering)：任意條帶排列


二、主觀評價(jià)和客觀測試

壓縮效果的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有主觀評價(jià)和客觀評價(jià)兩種，各有優(yōu)缺點(diǎn)。主觀評判是聘請專門的評價(jià)人員來比較壓縮之后再恢復(fù)的視聽效果和原始效果的差異，通常是在專門的視聽環(huán)境中按照一定的規(guī)則進(jìn)行主觀評分。客觀評判則是通過一種具體的算法來統(tǒng)計(jì)多媒體數(shù)據(jù)壓縮結(jié)果的損失，例如信噪比SNR(即信號與噪聲之比的對數(shù))。主觀評判和客觀評判有時(shí)相差很大，因此衡量一個(gè)算法的好壞就需要在這二者之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。對一套標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)，通常開發(fā)過程中采用客觀評價(jià)的方法，但最終要得到主觀評價(jià)的確認(rèn)。