视频压缩编码标准H.264详解
H265视频编码实用标准详解
数字视频编解码技术标准及其发展趋势解读下一代视频压缩标准HEVC(H.265) 在数字视频应用产业链的快速发展中，面对视频应用不断向高清晰度、高帧率、高压缩率方向发展的趋势，当前主流的视频压缩标准协议H.264(AVC)的局限性不断凸显。
同时，面向更高清晰度、更高帧率、更高压缩率视频应用的HEVC(H.265)协议标准应运而生。
本文重点分析了下一代视频压缩协议标准HEVC(H.265)的技术亮点，并对其在未来应用中将给整个产业带来的深刻变化予以展望。
H.264(AVC)从2003年5月草稿发布以来，凭借其相对于以往的视频压缩标准在压缩效率以及网络适应性方面的明显优势，逐步成为视频应用领域的主流标准。
根据 MeFeedia的数据，由于iPad 以及其它新兴设备大多支持H.264 硬件加速，至2011年底，80%的视频使用H.264编码，并且随着支持H.264解码的设备不断增多，这一占有率还将进一步增长。
但是，随着数字视频应用产业链的快速发展，视频应用向以下几个方向发展的趋势愈加明显：l 高清晰度(Higher Definition)：数字视频的应用格式从720 P向1080 P全面升级，在一些视频应用领域甚至出现了4K x 2K、8K x 4K的数字视频格式;l 高帧率(Higher frame rate )：数字视频帧率从30 fps向60fps、120fps甚至240fps 的应用场景升级;l 高压缩率(Higher Compression rate )：传输带宽和存储空间一直是视频应用中最为关键的资源，因此，在有限的空间和管道中获得最佳的视频体验一直是用户的不懈追求。
由于数字视频应用在发展中面临上述趋势，如果继续采用H.264编码就出现的如下一些局限性：(1) 宏块个数的爆发式增长，会导致用于编码宏块的预测模式、运动矢量、参考帧索引和量化级等宏块级参数信息所占用的码字过多，用于编码残差部分的码字明显减少。
H264编解码协议详解
H264编解码协议详解H.264编解码协议，也被称为AVC（Advanced Video Coding），是一种广泛应用于视频压缩的标准。
它是一种基于帧的压缩算法，可以将高质量的视频数据以较低的比特率传输和存储。
以下是H.264编解码协议的详细解释：1.压缩结构H.264使用了多种技术来实现高效率的视频压缩。
它使用了预测编码、变换编码和熵编码等多种技术。
预测编码通过利用帧间和帧内的冗余性，对视频进行空间和时间上的预测。
变换编码则通过对预测误差进行离散余弦变换（DCT），在频域上进行编码。
最后，熵编码使用了熵编码表将变换后的数据进行进一步的压缩。
2.帧结构H264将视频数据划分为一系列的帧，每个帧包含了许多宏块（macroblock）。
其中，关键帧（I帧）是完全独立的帧，它包含了视频的全局信息。
预测帧（P帧）和双向预测帧（B帧）则通过对前一帧和前后一帧进行预测来进行编码。
P帧只依赖前一帧，而B帧则依赖前后两帧。
这种结构可以进一步提高视频压缩的效率。
3.量化参数H.264使用量化参数对预测误差进行编码。
量化参数决定了每个预测误差值的精度，较大的量化参数会导致更高的压缩率，但也会导致较大的失真。
编码器和解码器可以通过动态调整量化参数来平衡压缩率和失真。
4.帧间预测帧间预测是H.264压缩的核心技术之一、它通过对前后帧的像素进行比较，预测当前帧的像素值。
如果在帧间没有大的运动，那么预测误差就会较小，从而达到更好的压缩效果。
帧间预测有多种模式，包括帧间直接模式（inter-direct mode）、帧间双向模式（inter-bidirect mode）和帧间skip模式（inter-skip mode）等。
5.熵编码H.264使用了基于上下文的自适应变长编码（CAVLC）和基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）两种熵编码技术。
CAVLC主要用于编码量化系数和运动矢量等数据，而CABAC主要用于编码预测模式和其他语法元素。
视频压缩标准
视频压缩标准视频压缩标准是指对视频文件进行压缩处理时所遵循的技术规范和标准。
视频压缩是指通过编码和压缩算法，将视频文件的体积减小，以便更好地存储、传输和播放。
在数字视频应用中，视频压缩是非常重要的，它可以有效地减小文件大小，提高传输速度，节省存储空间，降低成本，提高视频质量等。
本文将介绍几种常见的视频压缩标准，以及它们的特点和应用场景。
一、H.264/AVC。
H.264/AVC是一种先进的视频压缩标准，它可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
它采用了先进的编码技术，如运动补偿、变换编码、熵编码等，可以在保证视频质量的前提下，将视频文件的体积减小到很小。
H.264/AVC广泛应用于数字电视、高清视频、蓝光光盘、视频会议等领域。
二、H.265/HEVC。
H.265/HEVC是H.264/AVC的升级版本，它在保证视频质量的前提下，可以将视频文件的体积减小到更小。
H.265/HEVC采用了更先进的编码技术，如更高效的运动补偿、更高效的变换编码、更高效的熵编码等，可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
H.265/HEVC广泛应用于超高清视频、4K视频、8K视频等领域。
三、VP9。
VP9是由Google开发的一种开放式视频压缩标准，它可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
VP9采用了更先进的编码技术，如更高效的运动补偿、更高效的变换编码、更高效的熵编码等，可以在保证视频质量的前提下，将视频文件的体积减小到更小。
VP9广泛应用于在线视频、网络直播、互联网视频等领域。
四、AV1。
AV1是由Alliance for Open Media开发的一种开放式视频压缩标准，它可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
AV1采用了更先进的编码技术，如更高效的运动补偿、更高效的变换编码、更高效的熵编码等，可以在保证视频质量的前提下，将视频文件的体积减小到更小。
AV1是未来的发展方向，它将广泛应用于各种数字视频应用中。
五、总结。
h.264协议
h.264协议H.264协议。
H.264，又称为MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding），是一种用于视频压缩的标准。
它是一种先进的视频编码标准，旨在提供高质量的视频压缩，以便在有限的带宽下传输高清视频。
H.264协议在视频会议、实时广播、移动视频和高清DVD等领域得到了广泛的应用。
H.264协议采用了先进的压缩技术，能够将视频压缩到更小的尺寸，同时保持高质量的图像。
这使得H.264成为了许多视频应用中的首选编码标准。
与传统的视频编码标准相比，H.264在相同的视频质量下能够实现更高的压缩比，从而节省了带宽和存储空间。
H.264协议的优势不仅在于其高压缩效率，还在于其广泛的支持和应用。
几乎所有的流媒体平台和视频播放器都支持H.264编码的视频。
这使得H.264成为了互联网视频传输和存储的事实标准。
除了在传统的视频应用中得到广泛应用外，H.264协议还在移动视频领域发挥着重要作用。
由于其高压缩效率，H.264编码的视频在移动网络上能够以较低的比特率传输，从而节省了移动网络的带宽资源。
这使得用户能够在移动设备上流畅地观看高清视频，为移动视频应用的发展提供了有力支持。
此外，H.264协议还在视频会议和实时广播领域得到了广泛应用。
由于其高压缩效率和低延迟特性，H.264编码的视频能够在有限的带宽下实现高质量的实时传输，为远程会议和实时广播提供了可靠的视频传输方案。
总之，H.264协议作为一种先进的视频编码标准，以其高压缩效率、广泛的支持和应用领域的多样性，成为了视频应用中的重要组成部分。
随着互联网视频和移动视频的快速发展，H.264协议必将继续发挥其重要作用，为用户提供高质量的视频体验。
h.264视频压缩标准
h.264视频压缩标准
H.264视频压缩标准。
H.264视频压缩标准，又称为MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding），是一
种先进的视频压缩标准，它可以提供高质量的视频压缩，并在网络传输和存储中占用较少的带宽和空间。
H.264标准已经成为了广泛应用于数字视频广播、高清DVD、蓝光光盘、视频会议等领域的主流压缩标准。
H.264视频压缩标准的特点之一是它具有更高的压缩效率。
相比于之前的MPEG-2标准，H.264可以将视频压缩至更小的尺寸，而且在保持高质量的同时，
大大降低了存储和传输成本。
这使得H.264标准成为了数字视频广播和高清视频存储的首选。
此外，H.264标准还具有更好的网络适应性。
它可以根据不同的网络带宽和传
输条件，自动调整视频的压缩比率和质量，以保证视频在不同网络环境下的流畅播放和高清画质。
这使得H.264标准在视频会议、网络直播等领域得到了广泛的应用。
另外，H.264标准还支持多种视频分辨率和帧率，可以适应不同的显示设备和
播放环境。
它还支持多种视频编码参数的调整，可以根据具体应用场景进行灵活配置，以满足不同的需求。
总的来说，H.264视频压缩标准是一种高效、灵活、高质量的视频压缩技术，
它已经成为了数字视频领域的主流标准，为用户带来了更好的观看体验，为视频行业带来了更高的效率和更低的成本。
随着数字视频技术的不断发展，H.264标准仍
然会在未来的一段时间内继续发挥重要作用。
H.264_AVC视频压缩标准ppt课件
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6
预测编码
编码结果为图像预测值与实际值之差，而非相应图像像素，减少了数据量， 实现压缩
帧内预测 帧间预测
运动估计
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7
变换编码
大多数图像的共同特征 平坦或变化缓慢区域占大部分，即直流低频信号多 细节或内容突变区域占小部分，即高频信号少
空域转换到频域，实现数据压缩 K-L变换
CABAC: 基于上下文的自适应二进 制算术编码
Redundant Slices:冗余片 ASO:任意片次序 Interlace:隔行
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13
H.264编码系统结构
VCL实现视频数据的编解码； NAL定义了数据封装格式，为VCL提供与网络无关的统一接口
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14
视频编码传输的错误恢复
抗误码机制实现途径： 编码中引入冗余数据 基于错误检测实行错误隐藏
错误隐藏：一个图像采样出错，解码器可以根据周围已收到的采样点， 根据时空相关性，进行估计，实现错误恢复
相邻采样点或块数据需交织封装，以提高损坏数据块被未损坏数据块包 围的概率
编码器和解码器的交互反馈
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15
H.264编码传输的错误恢复
视频编码层（VCL） 参数集（记录图像序列相关信息，用以检错） 灵活的宏块排序（错误隐藏） 冗余片
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9器
变量 换化
去除 块效 应
H.264没有规定编解码器如何实现，而是规定了编码视频流的语法及 解码方法。
H.264利用实现复杂性来提高压缩性能。
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10
H.264解码器
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11
H.264的档次
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12
H.264的档次
CAVLC: 基于上下文的自适应边长编 码
数字视频压缩技术H264详解
数字视频压缩技术H264详解一个基于分组方式的接口，打包和相应的信令属于NAL的一部分。
这样，高编码效率和网络友好性的任务分别由VCL和NAL来完成。
VCL层包括基于块的运动补偿混合编码和一些新特性。
与前面的视频编码标准一样，H.264没有把前处理和后处理等功能包括在草案中，这样可以增加标准的灵活性。
NAL负责使用下层网络的分段格式来封装数据，包括组帧、逻辑信道的信令、定时信息的利用或序列结束信号等。
例如，NAL支持视频在电路交换信道上的传输格式，支持视频在Internet上利用RTP/UDP/IP传输的格式。
NAL包括自己的头部信息、段结构信息和实际载荷信息，即上层的VCL数据。
（如果采用数据分割技术，数据可能由几个部分组成）。
（2）高精度、多模式运动估计H.264支持1/4或1/8像素精度的运动矢量。
在1/4像素精度时可使用6抽头滤波器来减少高频噪声，对于1/8像素精度的运动矢量，可使用更为复杂的8抽头的滤波器。
在进行运动估计时，编码器还可选择“增强”内插滤波器来提高预测的效果。
在H.264的运动预测中，一个宏块（MB）可以按图2被分为不同的子块，形成7种不同模式的块尺寸。
这种多模式的灵活和细致的划分，更切合图像中实际运动物体的形状，大大提高了运动估计的精确程度。
在这种方式下，在每个宏块中可以包含有1、2、4、8或16个运动矢量。
在H.264中，允许编码器使用多于一帧的先前帧用于运动估计，这就是所谓的多帧参考技术。
例如2帧或3帧刚刚编码好的参考帧，编码器将选择对每个目标宏块能给出更好的预测帧，并为每一宏块指示是哪一帧被用于预测。
（3）4某4块的整数变换H.264与先前的标准相似，对残差采用基于块的变换编码，但变换是整数操作而不是实数运算，其过程和DCT基本相似。
这种方法的优点在于：在编码器中和解码器中允许精度相同的变换和反变换，便于使用简单的定点运算方式。
也就是说，这里没有“反变换误差”。
变换的单位是4某4块，而不是以往常用的8某8块。
视频编解码中的H
视频编解码中的H.264压缩技术视频编解码技术是修炼黑科技不可以绕过的坎，而H.264压缩技术则是其中最为重要的一环。
本文将从什么是H.264开始，逐步深入地介绍它的原理、优点、应用以及未来发展趋势。
一、H.264是什么H.264是一种视频编解码标准，也被称为AVC (Advanced Video Coding)。
由国际电信联盟-电信标准部门(ITUT)和国际标准组织(ISO)联合制定，被广泛应用于数字电视、蓝光光盘、网络视频传输以及移动设备等领域。
二、H.264的原理视频编解码器将原始视频数据编码成文件以便传输或存储，然后解码器将文件还原成原始视频数据。
H.264压缩技术的原理即是在传输或存储视频数据前通过对视频数据进行压缩，以减少传输或存储的带宽和容量，节省空间和成本。
H.264压缩技术的原理在于，利用该技术对视频数据进行逐帧压缩，减少冗余信息，把每一帧视频分割成一些较小的块，并逐个压缩这些块。
在编码时，H.264使用多种技术来减少数据的冗余，例如帧内预测、帧间预测、运动估计等方法。
还可以通过多帧平均来消除噪声，使画面更加清晰，同时保留细节。
三、H.264的优点1. 较高的压缩比例H.264压缩技术相对于先前的技术，具有更高的压缩比率，相同分辨率的视频可以在更小的带宽和存储空间下传输或存储，大大降低了传输和存储成本。
2. 更高的视频品质H.264压缩技术采用多种编码技巧来减少数据冗余，同时压缩视频时也能保证相对较高的视频品质。
经过H.264编码的视频，画面更加清晰，效果更加逼真。
3. 更多的应用场景由于H.264压缩技术具有较高的压缩比、优秀的视频品质以及可广泛适用于不同领域的特点，因此H.264在数字广播、数字视频录像机、视频会议、互联网视频等多个领域广泛应用。
四、H.264的应用1. 数字电视在数字电视领域，H.264已成为主流的视频编解码标准。
采用H.264压缩技术的数字电视信号，可以在有限的带宽下传输。
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视频压缩编码标准H.264详解
——新疆大学2006级工硕郭新军
JVT（Joint Video Team，视频联合工作组）于2001年12月在泰国Pattaya 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。
目前JVT的工作已被ITU-T接纳，新的视频压缩编码标准称为H.264标准，该标准也被ISO接纳，称为AVC（Advanced Video Coding）标准，是MPEG-4的第10部分。
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流传输）。
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。
一、H.264视频压缩系统
H.264标准压缩系统由视频编码层（VCL）和网络提取层（Network Abstraction 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，它采用统一的数据格式，包括单个字节的包头信息、多个字节的视频数据与组帧、逻辑信道信令、定时信息、序列结束信号等。
包头中包含存储标志和类型标志。
存储标志用于指示当前数据不属于被参考的帧。
类型标志用于指示图像数据的类型。
VCL可以传输按当前的网络情况调整的编码参数。
二、H.264的特点
H.264和H.261、H.263一样，也是采用DCT变换编码加DPCM的差分编码，即混合编码结构。
同时，H.264在混合编码的框架下引入了新的编码方式，提高了编码效率，更贴近实际应用。
H.264没有繁琐的选项，而是力求简洁的“回归基本”，它具有比H.263++更好的压缩性能，又具有适应多种信道的能力。
H.264的应用目标广泛，可满足各种不同速率、不同场合的视频应用，具有较好的抗误码和抗丢包的处理能力。
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IP和无线网络的使用，这对目前因特网传输多媒体信息、移动网中传输宽带信息等都具有重要意义。
尽管H.264编码基本结构与H.261、H.263是类似的，但它在很多环节做了改进，现列举如下。
1．多种更好的运动估计
高精度估计
在H.263中采用了半像素估计，在H.264中则进一步采用1/4像素甚至1/8像素的运动估计。
即真正的运动矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素为基本单位的。
显然，运动矢量位移的精度越高，则帧间剩余误差越小，传输码率越低，即压缩比越高。
在H.264中采用了6阶FIR滤波器的内插获得1/2像素位置的值。
当1/2
像素值获得后， 1/4像素值可通过线性内插获得，对于4:1:1的视频格式，亮度信号的1/4 像素精度对应于色度部分的1/8像素的运动矢量，因此需要对色度信号进行1/8像素的内插运算。
理论上，如果将运动补偿的精度增加一倍（例如从整像素精度提高到1/2
像素精度），可有0.5bit/Sample的编码增益，但实际验证发现在运动矢量精度超过1/8像素后，系统基本上就没有明显增益了，因此，在H.264中，只采用了1/4像素精度的运动矢量模式，而不是采用1/8像素的精度。
多宏块划分模式估计
在H.264的预测模式中，一个宏块（MB）可划分成7种不同模式的尺寸，这种多模式的灵活、细微的宏块划分，更切合图像中的实际运动物体的形状，于是，在每个宏块中可包含有1、2、4、8或16个运动矢量。
多参数帧估计
在H.264中，可采用多个参数帧的运动估计，即在编码器的缓存中存有多个刚刚编码好的参数帧，编码器从其中选择一个给出更好的编码效果的作为参数帧，并指出是哪个帧被用于预测，这样就可获得比只用上一个刚编码好的帧作为预测帧的更好的编码效果。
2．小尺寸4*4的整数变换
视频压缩编码中以往的常用单位为8*8块。
在H.264中却采用小尺寸的4*4块，由于变换块的尺寸变小了，运动物体的划分就更为精确。
这种情况下，图像变换过程中的计算量小了，而且在运动物体边缘的衔接误差也大为减少。
当图像中有较大面积的平滑区域时，为了不产生因小尺寸变换带来的块间灰度差异，H.264可对帧内宏块亮度数据的16个4*4块的DCT系数进行第二次4*4块的变换，对色度数据的4个4*4块的DC系数（每个小块一个，共4个DC系数）进行2*2块的变换。
H.263不仅使图像变换块尺寸变小，而且这个变换是整数操作，而不是实数运算，即编码器和解码器的变换和反变换的精度相同，没有“反变换误差”。
3．更精确的帧内预测
在H.264中，每个4*4块中的每个像素都可用17个最接近先前已编码的像素的不同加权和来进行帧内预测。
4．统一的VLC
H.264中关于熵编码有两种方法。
统一的VLC（即UVLC：Universal VLC）。
UVLC使用一个相同的码表进行编码，而解码器很容易识别码字的前缀，UVLC在发生比特错误时能快速获得重同步。
内容自适应二进制算术编码（CABAC：Context Adaptive Binary Arithmetic Coding）。
其编码性能比UVLC稍好，但复杂度较高。
三、性能优势
H.264与MPEG-4、H.263++编码性能对比采用了以下6个测试速率：32kbit/s、10F/s和QCIF；64kbit/s、15F/s和QCIF；128kbit/s、15F/s和CIF；256kbit/s、15F/s和QCIF；512kbit/s、30F/s和CIF；1024kbit/s、30F/s和CIF。
测试结果标明，H.264具有比MPEG和H.263++更优秀的PSNR性能。
H.264的 PSNR比MPEG-4平均要高2dB，比H.263++平均要高3dB。
四、新的快速运动估值算法
新的快速运动估值算法UMHexagonS（中专利）是一种运算量相对于H.264中原有的快速全搜索算法可节约90％以上的新算法，全名叫“非对称十字型多层次六边形格点搜索算法”（Unsymmetrical-Cross Muti-Hexagon Search）”，这是一种整像素运动估值算法。
由于它在高码率大运动图像序列编码时，在保持较好率失真性能的条件下，运算量十分低，已被H.264标准正式采纳。
ITU和 ISO合作发展的 H.264（MPEG-4 Part 10）有可能被广播、通信和存储媒体（CD DVD）接受成为统一的标准，最有可能成为宽带交互新媒体的标准。
我国的信源编码标准尚未制定，密切关注H.264的发展，制定我国的信源编码标准的工作正在加紧进行。
H264标准使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段，在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264的应用亮点。
H.264的推广应用对视频终端、网守、网关、MCU等系统的要求较高，将有力地推动视频会议软、硬件设备在各个方面的不断完善。