H264学习（一）之前几种编码介绍

视频编码

1. 时间冗余 ：相邻视频帧之间的内容相似，存在运动关系
2. 空间冗余：视频中某一帧内部的相邻像素存在相似性
3. 编码冗余：视频中不同数据出现的概率不同（熵编码）
4. 视觉冗余：人眼对视频系统中不同方面的敏感度不同

机构

ITU-T 下属 VCEG 视频编码专家组 H.264

ISO MPEG MPEG4

JVC 前两家联合

编码方式

• 基于波形的编码 MPEG-2 H.264
• 基于内容的编码：MPEG-4

编码技术

• 预测编码：传输预测像素值与实际像素值之差，利用时间或空间相邻像素之间较强的相关性
• 帧内预测：预测值与实际值位于同一帧内，用于消除图像的空间冗余。压缩效率较低，独立帧编码
• 帧间预测：实际值位于当前帧，预测值位于参考帧，用于消除图像的时间冗余，压缩效率较高，P B有可能采用帧间编码，也可以是帧内编码
• 变换编码：将像素由空间域变化成频域，，针对变换系数进行编码
  • 正交变换：DCT变换、KL变换
• 熵编码：利用信源的统计特性进行压缩编码
  • 常用方法：变长编码、算数编码

编码发展

其他还有google：VP8/Vp9

微软 VC-1

国产自主标准 AVS/AVS+/AVS2

H.261信源编码器

1. 帧内编码/帧间编码判定：根据帧间相关性判定，相关性高使用帧间编码，相关性低使用帧内编码

1. The prediction error (INTER mode) or the input picture (INTRA mode) is subdivided into 8 pel by 8 line blocks which
   are segmented as transmitted or non-transmitted.不论是帧间还是帧内，注意帧间编码输入的是预测残差，分为8*8的块， Further, four luminance blocks and the two spatially corresponding colour difference blocks are combined to form a macroblock 四个亮度块和两个色度块组成一个宏块（4:1:1）
   

1. 帧间编码/运动估计
   1. 每一个宏块接受一个运动矢量，每个运动矢量的垂直和水平分量有一个不超过+-15的整数值
   2. 这个矢量用于宏块中的四个亮度块，对矢量的两个分量区1/2,后，也用于宏块中的两个色度块
   3. 运动矢量的分量取正值，表示预测的形成取自从前一帧图像的像素
      
2. 帧内编码
3. 环路滤波器：数字低通滤波器，滤除不必要的高频信息，消除方块效应
   1. 二维空间滤波器FIL 使用于8*8的块
   2. 滤波器可以分为一维垂直和水平函数，
      
4. 
   

H.261复合编码器

1. picture->group of blocks (GOB)->macroblock(MB)->block
2. picture layer :picture header 后面跟着GOBS数据，picture start code （PSC 20 bits），Temporal reference (TR) (5 bits)，Type information (PTYPE) (6 bits)，Extra insertion information (PEI) (1 bit)，Spare information (PSPARE) (0/8/16 . . . bits)
3. 详见H261编码规范
   

H263标准

• H263对于H261的改进
• • 运动矢量：相对于H261对每一个MB分配一个运动矢量，H263支持每一个8*8块各自使用的一个运动矢量
  • MV精度：相对于H261只支持整数像素运动搜索，H263精度为1/2像素
  • 双向预测模式：H263支持B帧，使用前后双向预测
  • 熵编码采用算术编码，运算复杂度高，降低码率
• H263支持的图像格式
  • sub-QCIF QCIF CIF 4CIF 16CIF（1480*1152）CIF是一种中间格式 H261支持QCIF CIF
• H263和H264编码性能比较
  • 在输出码率大致相等的情况下，分析H263和H264编码的信噪比SNR
  • 在具有相同编码信噪比SNR的情况下，分析H263和H264的输出码率

MPEG2标准

• MPEG-2码流层次，共分为三层：
  • 基本流：ES
  • 打包基本流：PES 对视音频ES分别打包
  • 传输流 节目流：TS/PS
• profile和llevel
  • 按照使用的编码工具不同，定义了5个profile
  • 按照视频分辨率定义了4个级别
• 支持逐行或隔行扫描视频，使用基于帧或场的编码
• MPEG-2的ES流结构类似于MPEG-1 分为图像序列层（若干GOP）、图像组（GOP）、图像层（若干slice）、片（slice）、宏块（macroblock由亮度块和色度块组成）和块层（亮度块和色度块）
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