新一代视频压缩编码H.264

杰瑞| 电器评介| 2005-07-05

随着显示设备的大屏幕化与存储介质的大容量化，以及HDTV的宣传和新一代DVD格式之间的竞争，所有这些的结果都是要提高影像的清晰度，高清晰无疑是当前各家电厂商提到最多的一个词。现有的以MPEG-2编码的DVD画质已经不能满足消费者的需求，在新的影像存储介质还没有最终确定下来的时候，新的影像编码格式却早已确定了，它就是H.264。

H.264的发展

说到H.264就要提到JVT，JVT（Joint Video Team）视频联合工作组于2001年12月在泰国成立。它由ITU-T和ISO两个国际标准化组织的有关视频编码的专家联合组成。JVT的工作目标是制定一个新的视频编码标准，以实现视频的高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等目标。JVT的最终国际标准草案FDIS于2003年5月30日得到ITU-T的获准，而成为ITU-T H.264国际标准建议；在ISO，JVT的FDIS也于同年10月21日得到批准，从此正式成为ISO/IEC 14496-10国际标准建议，称为AVC（Advanced Video Coding）标准，是MPEG-4的第10部分，所以H.264也被称为H.264/AVC。

H.264的规格

H.264标准压缩系统由视频编码层（VCL）和网提取层（Network Ab-straction Layer，NAL）两部分组成。VCL中包括VCL编码器与VCL解码器，主要功能是视频数据压缩编码和解码，它包括运动补偿、变换编码、熵编码等压缩单元。NAL则用于为VCL提供一个与网络无关的统一接口，它负责对视频数据进行封装打包后使其在网络中传送。H.264标准可分为三档：基本档次（其简单版本，应用面广）；主要档次（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）；扩展档次（可用于各种网络的视频传输）。

H.264的特点

不断提高的硬件处理能力和不断优化的软件算法是H.264得以风行的生存基础。H.264获得优越性能的代价是计算复杂度的大幅增加，例如分层设计、多帧参论、多模式运动估计、改进的帧内预测等，这些都显著提高了预测精度，从而获得比其他标准好得多的压缩性能。

H.264最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比。压缩技术的基本原理就是将视频文件中的非重要信息过滤，以便让数据能够更快地在网络中传输。在同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比比MPEG-2高2-3倍，比MPEG-4高1.5-2倍。正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。在MPEG-4需要6Mbps的传输速率匹配时，H.264只需要3-4Mbps的传输速率。在中低码率（32-128Kbps）的情况下，H.264与MPEG-4相比具有性能倍增效应。相同码率的H.264媒体流和MPEG-4媒体流相比，H.264拥有大约3个分贝的增益(画质水平倍增）。32Kbps的H.264媒体流，其信噪比与128K的MPEG-4媒体流相近。即在同样的画面质量，H.264的码率仅仅为MPEG-4的四分之一。

H.264不仅比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。同时H.264的基本系统无需使用版权，具有开放的性质，能很好地适应lP和无线网络的使用，这对互联网传输多媒体信息、移动网传输宽带信息等都具有重要的意义。

H.264不仅具有更高的数据压缩比，而且它还具有可延展性，可以生成从手机上使用的3G标准图像到高清晰度（HD）的视频图像。H.264能以50-160Kbps的速率生成清晰的3G手机图片，以800-1500Kbps的速率生成优质的标准清晰度（SD）的视频图像，以5-7Mbps的速率生成“1280×720，24p”格式的高请视频，以7-9MbPs的速率生成”1920×1080，24p”格式的完全高清晰度视频图像。所以以现在的DVD数据速率，H.264可以制作出完全高清晰度的视频图像。基于以上原因H.264已被DVD论坛批准为下一代高清DVD格式的编码标准。完全高请的H.264视频可以在目前的台式计算机上播放。

H.264的应用前景

H.264的应用范围是非常广阔的，它可以适用于多种网络，其高效的编码性能，可满足多种应用的需求，它将主要应用在以下领域：基于电缆、卫星、Modem、DST等信道的广播；视频数据在光学或磁性设备上的存储，基于ISDN、以太网、DSL无线及移动网络的通话服务、视频流服务、彩信服务等，除了以上介绍的应用，基于H.264的平台，必定会出现更多新的应用。可以说H.264的应用前景将是非常广阔的。