集显也能硬件编码:Intel SDK 各种音视频编解码学习详解 (19)

在H.263之后,ITU-T(在与MPEG的合作下)的下一代视 频编解码器是H.264,或者叫AVC以 及MPEG-4第 10部分。由于H.264在性能上超越了H.263很多,现在通常认为H.263是一个过时的标准(虽然它的开发完成并不是很久以前的事情)。大多数新的 视频会议产品都已经支持了H.264视频编解码器,就像以前支持H.263和H.261一样。

H.264/AVC可工作于多种速率,广泛应用于Internet/intranet上的多媒体流服务、视频点播、可视游戏、低码率移动多媒体通信 (视频 手机等)、交互式多媒体应用、实时多媒体监控、数字电视与演播电视和虚拟视频会议等,大有在上述领域一统天下的趋势,有非常广泛的开发和应用前景。

H.264是一种视频高压缩技术,同时称为MPEG-4 AVC,或MPEG-4 Part10。ITU-T从1998年就H.26L的H.26S两个分组,H.26L研制节目时间较长的高压缩编码技术,H.26S则指短节目标准制订部 门。前面的H.263就是H.26S标准化技术,而H.264标准是在H.26L基础上发展而来的。为了不引起误解,ITU-T推荐使用H.264作为这 一标准的正式名称。H.264集中体现了当今国际视频编码解码技术的最新成果。在相同的重建图像质量下,H.264比其他视频压缩编码具有更高的压缩比、 更好的IP和无线网络信道适应性。

首先,H.264具备超高压缩率,其压缩率为MPEG-2的2 倍,MPEG-4的1.5倍。这样的高压缩率是以编码的大运算量来换取的,H.264的编码处理计算量有MPEG-2的十多倍。不过其解码的运算量并没有上升很多。从CPU频率和内存的高速发展的角度来看,1995年推出MPEG-2时,主流的CPU是奔腾100,内存更是小的可怜。而如今主流CPU的工 作频率比那个时候快了30倍,内存扩大了50多倍。所以H.264编码的大运算现在也不算什么大问题了。

高压缩率使图像的数据量减少,给存储和传输带来了方便。加上基本规格公开的国际标准和公正的许可制度,所以,电视广播、家电和通信三大行业都进入到 H.264的实际运用研发中心。美国高等电视系统会议和日本无线电工业和事务协会都准备把H.264作为地面便携式数字电视广播的编码方式。欧洲数字电视广播标准化团体也正在将H.264作为数字电视的一种编码方式来采用。

家电行业中的视频存储设备厂商也看中了H.264。东芝和NEC推出的下一代采用蓝色激光的光碟HD DVD-ROM,因为容量小于Sony等九大公司的蓝光碟,故将视频压缩编码改用H.264,从而使最终的节目录制时长能与蓝光碟相近。H.264也能使 HDTV节目录像和 SDTV的长时间录像成为可能。因而,生产LSI芯片的厂商也十分重视H.264。D9型DVD碟只有8.5GB,不足以存放2小时的HDTV节目,如用 H.264来压缩就变得有可能。同时,在通讯领域,互联网工程任务已开始将H.264作为实时传输协议流的格式进行标准化。互联网和手机的视频传送也会有 H.264作为编码方式。

相对于MPEG压缩编码H.264的变化之一是在帧内编码I画面中,又加入了帧内预测编码技术,即解码时可用周围数据的差分值来重构画面。在运动预 测块中,H.264采用全面运动预测和I画面帧内预测后,编码量得到减少,但LSI的运算处理量增大。为此,H.264引入了DCT的简化处理技术,来减 轻LSI的负担,画质也有所改善。H.264与MPEG-2和MPEG-4的不同还存在于熵编码块中,H.264的熵编码CAVLC(内容自适应可变长度 码)和CABAC(内容自适应二进制算法编码)能提高纠错能力。而MPEG-2和MPEG-4是霍夫曼编码。另外,还加入了解锁滤波器 (Deblocking Filter),有降低噪声的效果。H.264的整数变换以4×4像素块为单位,已比原来的8×8像素块的块噪声少,再次降低,画质得到了进一步提高。

H.264标准分为三档:基本档次;主要档次(可用于SDTV、HDTV和DVD等);以及扩展档次(用于网络的视频流)。其中H.264的基本档 次是免费,用户可以无偿使用,现得到美国苹果公司和美国Cisco系统公司、中国联想公司、诺基亚、美国On2技术公司、德国西门子、TI公司等的支持; 其许可体系要比MPEG-4单纯,公正无差别对待用户和专利持有者。H.264替代MPEG-4的呼声很高,除了其高性能外,低额专利费和公正的无差别许 可制度也至关重要。由于技术的日益成熟,半导体厂商已在进行H.264的编码/解码LSI的开发。特别是HDD录像机和DVD录像机等设备中,采用 H.264的实例已很多,更引起了半导体厂商的关心。加之,H.264采用的动画编码方式和音频编码方式具有多样化特性,今后几乎将会是全部厂商的主要规格之一。

编码效率比较

Codec

 

MPEG-4

 

H.263

 

MPEG-2

 

H.264

 

39%

 

49%

 

64%

 

MPEG-4

 

--

 

17%

 

43%

 

H.263

 

--

 

--

 

31%

 
编解码学习笔记(七):微软Windows Media系列

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