H.264主要有以下特点：压缩效率高、容错能力强、网络适应性强、计算复杂度高。
（一）H.264的系统层
H.264提出了一个新的概念，在视频编码层（Video Coding Layer，VCL）和网络提取层（Network Abstraction Layer，NAL）之间进行概念性分割。H.264分层结构如图7-62所示。
图7-62 H.264的分层结构框图
（二）H.264视频编解码
H.264编码系统框图如图7-63所示。
图7-63 H.264编码系统框图
H.264编码系统与以前标准有以下不同：
自适应消块滤波器（Deblocking Filter）；
帧内预测（Intra-Frame Prediction）；
在变换（Transform）模块中，使用整数DCT变换；
在H.264编码系统图中，帧存储器可以存储多个帧。
H.264解码系统框图如图7-64所示。
图7-64 H.264解码系统框图
（三）H.264编码主要特点
1.像条（slice）
像条由宏块组成，一般情况下，像条分为I像条、P像条和B像条。
2.像条组
H.264/AVC支持一种新的灵活的宏块排序，简称为FMO（Flexible Macroblock Ordering）。
3.帧内预测（Intra Prediction）
对于亮度信号有两种不同的预测模式：INTRA_4×4和INTRA_16×16。
有九种预测模式，其中三种如图7-65所示。
图7-65 INTRA_4×4 九种预测模式中的三种
DC预测模式中，当前4×4块中的每一个像素都对左边和上边的已经重建的像素的均值做预测。
除了DC模式以外，还有八种预测模式，所有可能的预测方向如图7-66所示。
图7-66 INTRA_4×4块可能的预测模式
其中0和1方向已经显示在图7-65中，是垂直和水平预测，例如，如果选择垂直模式，那么A下面的所有当前块的样值都对A预测。
4.运动补偿预测（Motion Compensated Prediction）
（1）不同大小和形状的宏块分割(www.xing528.com)
支持16×16到4×4范围尺寸的运动补偿块，如图7-67所示。
图7-67 运动补偿中的宏块和子宏块模式
（2）多参考帧预测估计
在帧间编码时，可选五个先前帧作为运动估计的参考帧，即多帧参考技术。这一功能特别适合周期性运动、平移运动、在两个不同场景之间来回变换摄像机镜头等场合。
多参考帧预测估计示意图如图7-68所示。
图7-68 多参考帧预测估计
（3）高精度估计
支持1/4或1/8像素精度的运动估计，运动矢量的位移可以1/4或1/8像素为单位。精度越高，则帧间预测差越小、码率越低、压缩比越高。
5.变换编码（Transform Coding）
H.264/AVC中采用了三种类型的变换，如图7-69所示。
图7-69 三种类型的变换
（1）4×4的整数DCT变换
无论是帧内预测还是帧间运动预测，所有Y的预测残差块和所有色度Cb和Cr块，都进行4×4的整数DCT变换，变换矩阵如图7-70的H1所示。
（2）4×4 Hadamard变换
可以消除小尺寸块的变换方式对图像中较大面积的平滑区域之间产生的灰度差异，变换矩阵如图7-70的H2所示。
（3）2×2 Hadamard变换
由于变换块的尺寸缩小、运动物体的划分更精确，因此计算量也小、运动物体边缘的衔接误差减小、块效应和人工痕迹也减小，变换矩阵如图7-70的H3所示。
图7-70 变换矩阵图
6.熵编码方案（Entropy Coding Schemes）
采用了两种熵编码方法：基于上下文的自适应可变长编码（context-adaptively switched sets of variable length codes，CAVLC）和基于上下文的自适应二进制算术编码（context-based adaptive binary arithmetic coding，CABAC）。CAVLC是基本编码方法，CABAC是可选的方法。
7.自适应消块滤波器（Adaptive Deblocking Filter）
块效应是指块边缘由于变换/量化和来自于相邻运动块矢量的差别引起的人工痕迹，定义了一个16×16宏块和4×4块自适应去除块效应的环路滤波器，可以处理预测环路中的水平和垂直边缘，减少块效应。
（四）H.264的型（Profiles）
H.264定义了三类型，如图7-71所示。
图7-71 H.264型的范围
第一类：基本型（Baseline Profile）
第二类：主型（Main Profile）
第三类：扩展型（Extended Profile）
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