（quan整理）
一、視頻信息和信號(hào)的特點(diǎn) < type="text/javascript">< type="text/javascript" src="http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js">?
1．1直觀性
?????? 利用人的視覺系統(tǒng)，直接獲取視頻信息
1．2確定性
?????? 視頻信息只管具體，不易與其他內(nèi)容混淆
1．3高效性
?????? 利用視覺系統(tǒng)，人們可以并行的觀察圖像的各個(gè)象素，因此具有高效性。
1．4廣泛性
?????? 視覺系統(tǒng)占外界信息總量的70％
1．5視頻信號(hào)的高帶款性
?????? 視頻信息包含大量的變化的信息，信息量極大，傳輸網(wǎng)絡(luò)所需要的帶寬相對較大。
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二、視頻壓縮的要求和可能性
2．1視頻壓縮編碼的目標(biāo)
???????????????? 由于視頻信息量大，傳輸帶寬高，就要求先對視頻源壓縮，然后傳輸，以便節(jié)約帶寬和存儲(chǔ)空間。
??????????????? （1）?????? 視頻必須壓縮在一定的帶寬內(nèi)，要保證足夠的壓縮比。
??????????????? （2）?????? 視頻壓縮后，經(jīng)恢復(fù)要保證一定的視頻質(zhì)量
??????????????? （3）?????? 視頻編碼器的實(shí)現(xiàn)方式應(yīng)力求簡單、易實(shí)現(xiàn)、低成本、可靠性高。
2．2視頻壓縮的可能行
??????????????? （1）時(shí)間相關(guān)行
???????????????????? 在一組視頻序列中，相鄰相鄰兩幀只有極少的不同之處，這便是時(shí)間相關(guān)性。
??????????????? （2）空間相關(guān)性
???????????????????? 在同一幀中，相鄰象素之間有很大的相關(guān)性，兩象素越近，側(cè)相關(guān)性越強(qiáng)。
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三、視頻編碼技術(shù)
3．1基本結(jié)構(gòu)
?????? 視頻編碼方式與采用的信源有關(guān)。根據(jù)采用的信源的模型，視頻編碼可以分為兩大類：基于波形的編碼和基于內(nèi)容的編碼。
3．2 基于波形的編碼
?????? 如果采用“一幅圖像由許多象素構(gòu)成”的信源模型，這種信源模型的參數(shù)就是象素的亮度和色度的幅度值，對這些參數(shù)進(jìn)行編碼的技術(shù)即為基于波形編碼。
?????? 利用象素空間的相關(guān)性和幀間的時(shí)間相關(guān)性，采用預(yù)測編碼和變化編碼技術(shù)，減少視頻信號(hào)的相關(guān)性，從而顯著降低視頻序列的碼率，實(shí)現(xiàn)壓縮編碼的目標(biāo)。
3．3基于內(nèi)容的編碼
??????? 如果采用一個(gè)分量有幾個(gè)物體構(gòu)成的信源模型，這種信源模型的參數(shù)事各個(gè)物體的形狀，紋理，運(yùn)動(dòng)，對這些參數(shù)進(jìn)行編碼的技術(shù)就是基于內(nèi)容的編碼。
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四、h264的應(yīng)用
4．1 H. 264的技術(shù)特點(diǎn)可以歸納為三個(gè)方面
??????? （1）注重實(shí)用;
??????? （2）注重對移動(dòng)和IP網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng);
??????? （3）在混合編碼器的基本框架下，對其主要關(guān)鍵部件都做了重大改進(jìn)，如多模式運(yùn)動(dòng)估計(jì)、幀內(nèi)預(yù)測、多幀預(yù)測、基于內(nèi)容的變長編碼、4X4二維整數(shù)變換等。
??????? （4）在關(guān)注H. 264的優(yōu)越性能的同時(shí)必然需要衡量其實(shí)現(xiàn)難度。從總體上說，H. 264性能的改進(jìn)是以增加復(fù)雜性為代價(jià)而獲得的。據(jù)估計(jì)，H. 264 編碼的計(jì)算復(fù)雜度大約相當(dāng)于H. 263的3倍，解碼復(fù)雜度大約相當(dāng)于H. 263的2倍.
4．2? h264應(yīng)用可分為3個(gè)級(jí)別:
??????? (1) 基本檔次:? (簡單版本, 應(yīng)用面廣 , 支持幀內(nèi)和幀間編碼,基于可變程度的熵編碼.)
????????????????????????????????? 應(yīng)用領(lǐng)域:? 視頻會(huì)話,會(huì)議電視, 無線通信等實(shí)時(shí)通信.
??????? (2) 主要檔次:? ( 采用了多項(xiàng)提高圖像質(zhì)量和增加壓縮比的技術(shù)措施, 支持隔行視頻, 支持基于上下文的自適應(yīng)的算術(shù)編碼.)
????????????????????????????????? 應(yīng)用領(lǐng)域:? 數(shù)字廣播與數(shù)字視頻存儲(chǔ).
?????? （4）擴(kuò)展檔次: 應(yīng)用領(lǐng)域: 可用于各種網(wǎng)絡(luò)的視頻流傳輸，視頻點(diǎn)播
?
五、視頻編碼原理
5．1基本概念
????????????? （1）視頻編碼器 能夠?qū)σ粋€(gè)圖像或者一個(gè)視頻序列進(jìn)行壓縮，產(chǎn)生碼流。
?
????????????? 在上圖中，編碼器輸入的幀或場Fn，以宏塊為單位被編碼器處理。
????????????? 如果采用幀間預(yù)測編碼：其預(yù)測值P，是由已編碼的圖像做參考，經(jīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)玫降摹ｎA(yù)測圖像P和當(dāng)前幀F(xiàn)n相減，得到兩圖像的殘差值Dn，Dn在經(jīng)過轉(zhuǎn)換T，量化Q，去處空間冗余，得到系數(shù)X，將X重排（使數(shù)據(jù)更加緊湊），熵編碼（加入運(yùn)動(dòng)矢量。。。一些圖像相關(guān)得信息），得到nal數(shù)據(jù)。
????????????? 再編碼器中有個(gè)重構(gòu)的過程（解碼的過程），量化系數(shù)X，反量化，反變換，得到Dn’，Dn’和預(yù)測圖像P相加，得到uFn’,再濾波得到Fn’，Fn’就是Fn編碼再解碼后得圖像。
????????????? 如果采用幀內(nèi)預(yù)測編碼：預(yù)測值P，是由當(dāng)前片中，己編碼的宏塊預(yù)測得到的（亮度4×4或者16×16預(yù)測，色度8×8預(yù)測）。當(dāng)前待處理的塊，減去預(yù)測值P，得殘差值Dn，Dn在經(jīng)過轉(zhuǎn)換T，量化Q，得到系數(shù)X，將X重排（使數(shù)據(jù)更加緊湊），熵編碼，得到nal數(shù)據(jù)。
????????????? 再重構(gòu)的過程中，量化系數(shù)X，反量化，反變換，得到Dn’，Dn’和預(yù)測圖像P相加得到當(dāng)前宏塊編碼解碼后得值，該值可以用來做幀內(nèi)預(yù)測的參考宏塊。
????????????? 編碼器要有重構(gòu)機(jī)制的原因：重構(gòu)過程，實(shí)質(zhì)上是個(gè)解碼的過程，解碼后的圖像和源圖肯定有差別，我門利用解碼后的圖像做參考，就能夠和解碼器中保值一致，就能夠提高圖像的預(yù)測精度。（再解碼器中，是利用己解碼的圖像做參考，是從解碼的圖像預(yù)測出下一副圖像）
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????????????? （2）視頻解碼器 能夠?qū)σ粋€(gè)碼流解碼，長生和源圖或源視頻序列相近的圖像或視頻序列。如果解碼出的圖像和源圖是一樣的，這個(gè)編解碼過程是無損的，否則是有損。
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???????????????????? 解碼器的實(shí)現(xiàn)和編碼器的重構(gòu)機(jī)制，是一樣的。
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????????????? （3）場 、幀、圖像
???????????????????? 場：隔行掃描的圖像，偶數(shù)行成為頂場行。奇數(shù)行成為底場行。所有頂場行稱為頂場。所有底場行稱為底場。
???????????????????? 幀：逐行掃描的圖像。
???????????????????? 圖像：場和幀都可認(rèn)為是圖像。
????????????? （4）宏塊、片：
???????????????????? 宏塊：一個(gè)宏塊由一個(gè)16×16亮度塊、一個(gè)8×8Cb和一個(gè)8×8Cr組成。
???????????????????? 片：一個(gè)圖像可以劃分成一個(gè)或多個(gè)片，一個(gè)片由一個(gè)或多個(gè)宏塊組成。
5．2編碼數(shù)據(jù)格式
????????????? 5．2．1? h264支持4：2：0的連續(xù)或隔行視頻編碼解碼。
????????????? 5．2．2? h264的編碼格式
??????????????????????????? 制定h264的主要目標(biāo)有兩個(gè)：
??????????????????????????? （1）得到高的視頻壓縮比
??????????????????????????? （2）具有良好的網(wǎng)絡(luò)親和性，即可適應(yīng)于各種傳輸網(wǎng)絡(luò)。
??????????????????????????? 為此，h264的功能分為兩層，視頻編碼層（VCL）和網(wǎng)絡(luò)提取層（NAL）
??????????????????????????? VCL數(shù)據(jù)即被壓縮編碼后的視頻數(shù)據(jù)序列。在VCL數(shù)據(jù)要封裝到NAL單元中之后，才可以用來傳輸或存儲(chǔ)。NAL單元格式如下圖：
??? Nal頭 Rbsp Nal頭 Rbsp Nal頭 Rbsp

???????????? 5．2．3???????? h264碼流結(jié)構(gòu)
5．3參考圖像
?????????? H264為提高精度，H264最多可從15個(gè)圖像總進(jìn)行選擇，選出最佳的匹配圖
?????????? 優(yōu)點(diǎn)：? 大大提高預(yù)測精度
?????????? 缺點(diǎn)：??? 復(fù)雜度大為增加
?????????? 參考圖像由參考列表（list0，list1）管理，
????????? P幀有一個(gè)參考列表 list0
????????? B幀有兩個(gè)參考列表 list0 和 list 1
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5．4幀內(nèi)預(yù)測
????????? 預(yù)測塊P是基于已編碼重建塊和當(dāng)前塊形成的.
????????? 對于亮度的預(yù)測：4×4亮度預(yù)測，16×16亮度預(yù)測
????????? 對于色度象素預(yù)測:?? 8×8色度預(yù)測
???????? 5．4．1? 4×4亮度預(yù)測
????????????????????????? 4×4亮度預(yù)測 有9種預(yù)測模式
???????????????????????????
???????????????? （a）利用上面和左面的象素，對a～q進(jìn)行幀內(nèi)4×4預(yù)測
?
???????????????? （b）幀內(nèi)4×4預(yù)測的8個(gè)方向
??????
??????
??????
??????
模式 描述
模式 0 (垂直) 由上邊象素垂直推出相應(yīng)象素值
模式 1 (水平) 由左邊象素水平推出相應(yīng)象素值
模式 2 (DC) 由上邊及左邊平均值推出所有象素值
模式 3 (下左對角) 由45度方向象素內(nèi)插得出相應(yīng)象素值
模式 4 (下右對角線) 由45度方向象素內(nèi)插得出相應(yīng)象素值
模式 5 (右垂直) 由26.6度方向象素值內(nèi)插得出相應(yīng)象素值
模式 6 (下水平) 由26.6度方向象素值內(nèi)插得出相應(yīng)象素值
模式 7 (左垂直) 由26.6度方向象素值內(nèi)插得出相應(yīng)象素值
模式 8 (上水平) 由26.6度方向象素值內(nèi)插得出相應(yīng)象素值

??????
?
9種預(yù)測模式計(jì)算產(chǎn)生的相應(yīng)的預(yù)測塊(SAE 定義了每種預(yù)測的預(yù)測誤差),其中 SAE 最小的預(yù)測塊與當(dāng)前塊最匹配
??????
????????? 5．4．2? 16×16亮度預(yù)測模式―――共有4種預(yù)測模式
??????
??????
??????
模式 描述
模式 0 (垂直) 由上邊象素推出相應(yīng)象素值
模式 1 (水平) 由左邊象素推出相應(yīng)象素值
模式 2 (DC) 由上邊和左邊象素平均值推出相應(yīng)象素值
模式 3 (平面) 利用線性"plane"函數(shù)推出相應(yīng)象素值,適用于亮度變化平緩區(qū)域

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????????? 5．4．3? 8×8色度塊預(yù)測模式
?????????????????? 4種預(yù)測模式,類似幀內(nèi)16*16預(yù)測,只是編號(hào)不同
?????????????????? DC 為模式 0, 水平為模式 1, 垂直為模式2, 平面為模式 3
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5．5 幀間預(yù)測
????????? H264幀間預(yù)測是利用已編碼的幀或場和基于塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。在h264中，塊的尺寸更加靈活（16×16到4×4）。
???????? 5．5．1? 基本概念
????????????????????? 活動(dòng)圖像臨近幀中的景物存在一定的相關(guān)性,因此將圖像分成若干塊或宏塊,并設(shè)法搜索出每個(gè)塊或宏塊在鄰近幀圖像中的位置,并得出兩者之間的空間位置的便宜量.得到的相對偏移量就是通常所指的運(yùn)動(dòng)矢量(MV).
到運(yùn)動(dòng)矢量的過程稱為運(yùn)動(dòng)估計(jì)(ME).
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??????? 5．5．2樹狀運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償
?????????????? 每個(gè)宏塊（16×16）的亮度，可以按4種方式分割：1個(gè)16×16，2個(gè)16×8，2個(gè)8×16，4個(gè)8×8。8×8模式的子塊可以繼續(xù)劃分：1個(gè)8×8，2個(gè)4×8，2個(gè)8×4，4個(gè)4×4。這種分割的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，稱為樹狀運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。??????????????????????????????????????
?????? 樹狀運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，靈活和細(xì)致的劃分,大提高了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的精確程度
?????? 塊的大小可變。在運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)，可以靈活地選擇塊的大小。在宏塊(MB)劃分上，H.264采用了16×6，16×8，8×16，8×8四種模式；當(dāng)劃分為8×8模式時(shí)，又可進(jìn)一步采用8×4，4×8，4×4三種子宏塊劃分模式進(jìn)一步劃分，這樣做既可以使運(yùn)動(dòng)物體的劃分更加精確，減小運(yùn)動(dòng)物體邊緣的銜接誤差，又可以減小變換過程中的計(jì)算量。當(dāng)對較大的平滑區(qū)域采用Intra_16×16的幀間預(yù)測方式時(shí)，為減小小尺寸變換帶來的塊間灰度差異，H.264采用了對亮度數(shù)據(jù)的16個(gè)4×4塊的DC系數(shù)進(jìn)行第二次4×4變換，對色度數(shù)據(jù)的4個(gè)4×4塊的DC系數(shù)進(jìn)行2×2變換的方式。

?????? 5．5．3 運(yùn)動(dòng)矢量
?????? 幀間編碼宏塊的每個(gè)子宏塊都是從參考圖像的某一相同尺寸區(qū)域進(jìn)行預(yù)測得到 的。兩者之間的差異（MV），對亮度成分采用1/4象素精度，色度1/8象素精度。
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附錄：
264學(xué)習(xí)指南―――分三個(gè)階段學(xué)習(xí)
1、第一個(gè)階段：
學(xué)習(xí)H.264，首先要把最基本最必要的資料拿在手里(//172.22.113.200/share/h264/H.264相關(guān)論文/其他/經(jīng)典文章)。這些資料包括：標(biāo)準(zhǔn)文檔+測試模型+經(jīng)典文章。首先看《H.264_MPEG-4 Part 10 White Paper》，看完之后再看《Video coding using the H.264 MPEG-4 AVC compression standard》和《Halsted.Press.H.264.And.MPEG-4.Video.Compression.Video.Coding.For.Next.Generation.Multimedia.eBook-LiB》，然后可以抽空看《Overview of the H.264_AVC Video Coding Standard.pdf》。這幾篇文章看完后，你應(yīng)該對H.264的整體框架有個(gè)比較深入的了解了。前三篇文章可能需要花費(fèi)你兩～三周的時(shí)間。
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2、第二階段：
?????? 看代碼。這個(gè)時(shí)候你最常用的工具就是標(biāo)準(zhǔn)文檔和測試模型（建議使用JM86）。看代碼也要先從整體框架入手。先搞懂H.264的整體框架在代碼里是怎么分布的，一個(gè)功能模塊的前伸模塊和后繼模塊是什么。也就是搞清楚整個(gè)代碼流程。這個(gè)階段對標(biāo)準(zhǔn)文檔的使用可能很少。
3、第三階段：
然后你找到一個(gè)自己感興趣的切入點(diǎn)，開始以此為中心研究這個(gè)問題。你研究問題的時(shí)候應(yīng)該是聯(lián)系測試模型來研究，這個(gè)時(shí)候你就需要仔細(xì)看代碼中對這個(gè)問題的實(shí)現(xiàn)了。這個(gè)階段我絕對支持你一行行代碼跟蹤，一個(gè)參數(shù)一個(gè)參數(shù)地跟蹤。而代碼中不懂的地方可能需要查標(biāo)準(zhǔn)。這時(shí)你再來看標(biāo)準(zhǔn)文檔就有了針對性。也因?yàn)槟軐?biāo)準(zhǔn)文檔和代碼對應(yīng)起來，從而看標(biāo)準(zhǔn)文檔也不覺得有太大困難，也能明白標(biāo)準(zhǔn)文檔說的是什么問題，在測試模型中是如何通過代碼實(shí)現(xiàn)的。在這個(gè)階段中，會(huì)牽連到很多H.264的相關(guān)知識(shí)，這樣通過以點(diǎn)帶線，以線帶面。會(huì)對H.264的內(nèi)容認(rèn)識(shí)越來越多。而你也就找到了自己的方向。
==========【注意事項(xiàng)】==========
1、切忌將代碼和標(biāo)準(zhǔn)文檔獨(dú)立開看，否則，你的困難會(huì)很大。
2、對于剛開始接觸H.264的人，切忌直接看代碼和標(biāo)準(zhǔn)，哪怕是將標(biāo)準(zhǔn)和代碼結(jié)合起來看，你也會(huì)不太順利。換句話說：在沒有了解H.264整體框架之前，你最好什么都不要做。

本文來自CSDN博客，轉(zhuǎn)載請標(biāo)明出處：http://blog.csdn.net/fengyv/archive/2006/01/04/570071.aspx

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的H.264简单总结的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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