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国际电联ITU H.26x系列标准解析

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了量化DCT系数,H.261对所有AC系数中采用固定的线性量化。(二)H.263标准H.263标准是国际电信联盟ITU-T于1998年2月制订的一个标准,是为低码流通信而设计的。H.263已经基本上取代了H.261。H.264标准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标准支持不同网络资源下的分级编码传输,从而获得平衡的图像质量。H.264标准在各种解析度下所需的传输频带宽度,见表3-2。

国际电联ITU H.26x系列标准解析

(一)H.261标准

H.261标准于1993年3月制订,是针对在ISDN上实现电信会议应用特别是面对面的可视电话视频会议而设计的,而ISDN的带宽为40Kbit/s~2Mbit/s。它是第一个主流视频压缩标准,支持CIF格式(352×288)、QCIF格式(176×144)两种分辨率格式,色度分辨率二次采样为4∶2∶0。H.261标准算法复杂度较低便于可视电话中实时编解码,同时由于双向视频传输对延迟敏感,因此H.261标准仅允许采用帧内预测图像(I帧)与前向预测图像(P帧),而不允许使用双向预测图像(B帧)。H.261标准采用基于8×8块的离散余弦变换DCT(Discrete Cosine Transform)进行残差信号的变换编码。DCT把图像的每个8×8像素块映射到频域,产生64个频率成分(第一个系数称为DC系数,其他的称为AC系数)。为了量化DCT系数,H.261对所有AC系数中采用固定的线性量化。量化后的系数进行行程编码RLC(Run Length Coding),接着对(Run,Level)对进行熵编码。Level表示非零系数值,Run表示记录该非零值前的0系数个数。

(二)H.263标准

H.263标准是国际电信联盟ITU-T于1998年2月制订的一个标准,是为低码流通信而设计的。H.263标准的编码算法与H.261标准一样,但做了一些改善和改变,提高了性能和纠错能力。H.263标准基本原理继承了H.261标准,但提供了许多新的编解码选项,H.263标准在低码率下能够提供比H.261标准更好的图像效果。后来ITU又发布了改进更新版本H.263+和H.263++,提供更多的编码工具选项来提高编解码效率,同时增强纠错能力。

H.263标准支持5种分辨率:QCIF、CIF、Sub-QCIF(128×96)、4CIF(704×576)和16CIF(1408×1152),Sub-QCIF相当于QCIF一半的分辨率,而4CIF和16CIF分别为CIF的4倍和16倍。H.263已经基本上取代了H.261。

(三)H.264标准

H.264标准是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像编码专家组)的联合视频组(JVT:Joint Video Team)开发的一个新的数字视频编码标准,它既是ITU-T的H.264标准,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分MPEG-4/AVC。

H.264/AVC在压缩效率方面取得了巨大突破,一般情况下可达到MPEG-2压缩比的2倍以上和MPEG-4压缩效率的1.5~2倍。例如,原始文件的大小如果为88GB,采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB,压缩比为25∶1,而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB,压缩比为102∶1。MPEG-2、MPEG-4和H.264标准三者都能达1920×1080i高清晰度HD(High Definition)、24fps(每秒钟更新24张画面)的视频画质,但传输带宽上MPEG-2需要12~20Mbit/s,相对的H.264标准只要7~8Mbit/s,而MPEG-4则介于两者间。更直接地说,若把MPEG-2的带宽用作基准的100%,MPEG-4要达相同效果只需要60%带宽,H.264更是低至40%,约为原MPEG-2的1/3~1/2。(www.xing528.com)

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标准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标准支持不同网络资源下的分级编码传输,从而获得平衡的图像质量。H.264标准能适应不同网络中的视频传输,网络亲和性好。

H.264标准可分为三类:基本类(简单版本,应用面广);主类(采用了多项提高图像质量和增加压缩比的技术措施,可用于SDTV、HDTV和DVD等);扩展类(可用于各种网络的视频流传输)。

H.264标准在各种解析度下所需的传输频带宽度,见表3-2。

表3-2 H.264标准解析度与频宽的关系

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H.264标准采用的熵解码有两种:一种是基于内容的自适应变长编码(CAVLC)与统一的变长编码(CAVLC)结合;另一种是基于内容的自适应二进制算术编码(CABAC)。CAVLC与CABAC根据相邻块的情况进行当前块的编码,以达到更好的编码效率。CABAC比CAVLC压缩效率高,在相当画质的情况下可以节省20%左右的带宽,但要复杂一些。

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