H.264（MPEG4-part10）视频压缩技术

艾斯卡普

H.264（MPEG4-part10）视频压缩技术

H.264不仅比H.263和MPEG-4节约了50％的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能。它引入了面向IP包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网络中视频的流媒体传输。H.264具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的无线信道中的视频传输。H.264支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。H.264能适应于不同网络中的视频传输，网络亲和性好。

（1）多模式运动估计, 搜索精度更高；

高精度估计

    在H.264中则进一步采用1/4像素甚至1/8像素的运动估计。即真正的运动矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素为基本单位的。显然，运动矢量位移的精度越高，则帧间剩余误差越小，传输码率越低，即压缩比越高。

多宏块划分模式估计

    在H.264的预测模式中，一个宏块（MB）可划分成7种不同模式的尺寸，这种多模式的灵活、细微的宏块划分，更切合图像中的实际运动物体的形状，于是，在每个宏块中可包含有1、2、4、8或16个运动矢量。

 多参数帧估计

    在H.264中，可采用多个参数帧的运动估计，即在编码器的缓存中存有多个刚刚编码好的参数帧，编码器从其中选择一个给出更好的编码效果的作为参数帧，并指出是哪个帧被用于预测，这样就可获得比只用上一个刚编码好的帧作为预测帧的更好的编码效果

（2）小尺寸4X4的整数变换,编解码误差更小；

    视频压缩编码中以往的常用单位为8X8块。在H.264中却采用小尺寸的4X4块，由于变换块的尺寸变小了，运动物体的划分就更为精确。这种情况下，图像变换过程中的计算量小了，而且在运动物体边缘的衔接误差也大为减少。

    H.264不仅使图像变换块尺寸变小，而且这个变换是整数操作，而不是实数运算，即编码器和解码器的变换和反变换的精度相同，没有“反变换误差”。

（3）更精确的帧内预测，减少空间冗余；

在H.264中，每个4X4块中的每个像素都可用17个最接近先前已编码的像素的不同加权和来进行帧内预测。去除相邻块之间的空间冗余，增加压缩比；减少块效应；

（4）统一的VLC，在Bit错误时能快速重同步；

统一的VLC（即UVLC：Universal VLC）。UVLC使用一个相同的码表进行编码，而解码器很容易识别码字的前缀，UVLC在发生比特错误时能快速获得重同步。

实现自适应编码技术，实现在多种网络条件下的自适应编码和传输，提供异构网络进行通信的手段。

　（5）VBR、CBR和ABR多种码流控制模式

VBR（Variable Bit Rate）：即基于恒定品质的模式。当使用这种模式时，所有的帧不管他们的状态如何都压缩到相同的品质，即图像损失率一致。它能保证全部帧的质量是一致的，当它不控制编码输出码率，对于场景运动变化比较大的情况，编码输出码率变化幅度会很大。这种模式比较适合于视频编辑或者对图像质量要求很高而带宽不受限制的应用。

CBR（Constant Bit Rate）：即恒定码流模式。编码器会根据用户指定的码率进行编码，为了保持相对恒定的码流，对于运动变化大的场景，编码器会降低视频质量以降低码率，对于比较静止的场景，编码器会在不超过指定码率的情况下尽可能提高视频质量。这种模式比较适合于网络视频传输应用。

ABR（Available Bit Rate）：即可用码流模式。也就是可以透过流量控制(Flow Control)的技巧进行速率的调整.在网络带宽经常变动的信道中，使编码率与信道带宽相匹配很重要，系统中采用的算法可以实时检测网络带宽的拥塞程度，并可以动态对编码器进行码流整形，调整输出码率以匹配网络带宽。保证使用者可用频宽能够维持在最高传输速率(Peak Cell Rate, PCR)和最小传输速率之间(Minimum Cell Rate, MCR)之间,因此适合用来传送非高频宽需求的服务。