H.264 编解码器特点

H.264 并不明确地规定一个编解码器如何实现，而是规定了一个编了码的视频比特流的句法，和该比特流的解码方法，各个厂商的编码器和解码器在此框架下应能够互通，在实现上具有较大灵活性，而且有利于相互竞争。

H.264 编码器和解码器的功能组成分别见图：

H.264 编码器

H.264 解码器

从上述二图可见， H.264 和基于以前的标准（如 H.261、 H.263、 MPEG-1、 MPEG-4）中的编解码器功能块的组成并没有什么区别，主要的不同在于各功能块的细节。由于视频内容时刻在变化，有时空间细节很多，有时大面积的平坦。这种内容的多变性就必须采用相应的自适应的技术措施；由

于信道在环境恶劣下也是多变的，例如互联网，有时畅通，有时不畅，有时阻塞，又如无线网络，有时发生严重衰落，有时衰耗很小，这就要求采取相应的自适应方法来对抗这种信道畸变带来的不良影响。这两方面的多变带来了自适应压缩技术的复杂性。H.264 就是利用实现的复杂性获得压缩

性能的明显改善。由于大规模集成电路技术和工艺的迅猛进步，今天已完全具备了实现的可能性。在描述多功能块的细节前，我们还是对 H.264 编码器、解码器的主要功能描述如后，以便对编码器有一个总的了解

H.264 编码器

编码器采用的仍是变换和预测的混合编码法。由图可知，输入的帧或场 Fn 以宏块为单位被编码器处理。首先，按帧内或帧间预测编码的方法进行处理。

如果采用帧内预测编码，其预测值 PRED（图中用 P 表示）是由当前片中前面已编码的参考图像经运动补偿（ MC）后得出，其中参考图像用 F’n-1 表示。为了提高预测精度，从而提高压缩比，实际的参考图像可在过去或未来（指显示次序上）已编码解码重建和滤波的帧中进行选择。

预测值 PRED 和当前块相减后，产生一个残差块 Dn，经块变换、量化后产生一组量化后的变换系数 X，再经熵编码，与解码所需的一些边信息（如预测模式量化参数、运动矢量等）一起组成一个压缩后的码流，经 NAL（网络自适应层）供传输和存储用。

正如上述，为了提供进一步预测用的参考图像，编码器必须有重建图像的功能。因此必须使残差图像经反量化、反变换后得到的 Dn’与预测值 P 相加，得到 uFn’（未经滤波的帧）。为了去除编码解码环路中产生的噪声，为了提高参考帧的图像质量，从而提高压缩图像性能，设置了一个环路滤波器，滤波后的输出 Fn’即重建图像可用作参考图像。

H.264 解码器

由上图可知，由编码器的 NAL 输出一个压缩后的 H.264 压缩比特流。由图 6.2，经熵解码得到

量化后的一组变换系数 X，再经反量化、反变换，得到残差 Dn’。利用从该比特流中解码出的头信

息，解码器就产生一个预测块 PRED，它和编码器中的原始 PRED 是相同的。当该解码器产生的 PRED

与残差 Dn’相加后，就产生 uFu’，再经滤波后，最后就得到滤波后的 Fn’，这个 Fn’就是最后的解码输出图像。