H264/AVC 编解码器原理总结

H.264/AVC的应用

H.264 支持三个不同档次:

基本档次:主要用于“视频会话”,如会议电视,可视电话,远程医疗、远程教学等;
扩展档次:主要用于网络的视频流,如视频点播;
主要档次:主要用于消费电子应用,如数字电视广播,数字视频存储等。

H.264/AVC编解码器

编码器

H.264 编码器的功能组成如下图所示


解码器

H.264解码器的功能组成如下图所示

H.264/AVC的结构

术语

场和帧

视频的一场或一帧可用来产生一个编码图像。通常,视频帧可分成两种类型:连续或隔行视频帧。在电视中,为减少大面积闪烁现象,把一帧分成两个隔行的场。显然,这时场内邻行之间的空间相关性较强,而帧内邻近行空间相关性强,因此活动量较小或静止的图像宜采用帧编码方式,对活动量较大的运动图像则宜采用场编码方式。

宏块、片

一个编码图像通常划分成若干宏块组成,一个宏块由一个 16×16 亮度像素和附加的一个 8×8 Cb和一个 8×8 Cr 彩色像素块组成。每个图象中,若干宏块被排列成片的形式。
I 片只包含 I 宏块, P 片可包含 P 和 I 宏块,而 B 片可包含 B 和 I 宏块。
I 宏块利用从当前片中已解码的像素作为参考进行帧内预测(不能取其它片中的已解码像素作为参考进行帧内预测)。
P 宏块利用前面已编码图象作为参考图象进行帧内预测,一个帧内编码的宏块可进一步作宏块的分割:即 16×16、 16×8、 8×16 或 8×8 亮度像素块(以及附带的彩色像素);如果选了 8×8 的子宏块,则可再分成各种子宏块的分割,其尺寸为 8×8、 8×4、 4×8 或 4×4 亮度像素块(以及附带的彩色像素)。
B 宏块则利用双向的参考图象(当前和未来的已编码图象帧)进行帧内预测。

档次和级

H.264 规定了三种档次,每个档次支持一组特定的编码功能如下图所示,并支持一类特定的应用。每一档次设置不同参数(如取样速率、图像尺寸、编码比特率等),得到编解码器性能不同的级。

基本档次:利用 I 片和 P 片支持帧内和帧间编码,支持利用基于上下文的自适应的变长编码进行的熵编码(CAVLC)。主要用于可视电话、会议电视、无线通信等实时视频通信;
主要档次:支持隔行视频,采用 B 片的帧间编码和采用加权预测的帧内编码;支持利用基于上下文的自适应的算术编码(CABAC)。主要用于数字广播电视与数字视频存储;
扩展档次:支持码流之间有效的切换(SP 和 SI 片)、改进误码性能(数据分割),但不支持隔行视频和 CABAC。展档次包括了基本档次的所有功能,而不能包括主要档次的。

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