一、H.264簡介

　　H.264是ITU-T的視頻編碼專家組（VCEG）和ISO/IEC的活動圖像編碼專家組（MPEG）的聯合視頻組（JVT：joint videoteam）開發的一個新的數字視頻編碼標準，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。H.264和以前的標準一樣，也是DPCM加變換編碼的混合編碼模式。JVT（JointVideoTeam，視頻聯合工作組）于2001年12月在泰國Pattaya成立。它由ITU-T和ISO兩個國際標準化組織的有關視頻編碼的專家聯合組成。JVT的工作目標是制定一個新的視頻編碼標準，以實現視頻的高壓縮比、高圖像質量、良好的網絡適應性等目標。目前JVT的工作已被ITU-T接納，新的視頻壓縮編碼標準稱為H.264標準，該標準也被ISO接納，稱為 AVC（Advanced Video Coding）標準，是MPEG-4的第10部分。H.264標準可分為三檔：

　　基本檔次（其簡單版本，應用面廣）；

　　主要檔次（采用了多項提高圖像質量和增加壓縮比的技術措施，可用于SDTV、HDTV和DVD等）；
 
　　擴展檔次（可用于各種網絡的視頻流傳輸）。

　　H.264標準壓縮系統由視頻編碼層（VCL）和網絡提取層（Network Abstraction Layer，NAL）兩部分組成。VCL中包括VCL編碼器與VCL解碼器，主要功能是視頻數據壓縮編碼和解碼，它包括運動補償、變換編碼、熵編碼等壓縮單元。NAL則用于為VCL提供一個與網絡無關的統一接口，它負責對視頻數據進行封裝打包后使其在網絡中傳送，它采用統一的數據格式，包括單個字節的包頭信息、多個字節的視頻數據與組幀、邏輯信道信令、定時信息、序列結束信號等。包頭中包含存儲標志和類型標志。存儲標志用于指示當前數據不屬于被參考的幀。類型標志用于指示圖像數據的類型。VCL可以傳輸按當前的網絡情況調整的編碼參數。

　　二、H.264的特點

　　H.264和H.261、H.263一樣，也是采用DCT變換編碼加DPCM的差分編碼，即混合編碼結構。同時，H.264在混合編碼的框架下引入了新的編碼方式，提高了編碼效率，更貼近實際應用。H.264沒有繁瑣的選項，而是力求簡潔的“回歸基本”，它具有比H.263++更好的壓縮性能，又具有適應多種信道的能力。H.264的應用目標廣泛，可滿足各種不同速率、不同場合的視頻應用，具有較好的抗誤碼和抗丟包的處理能力。H.264的基本系統無需使用版權，具有開放的性質，能很好地適應IP和無線網絡的使用，這對目前因特網傳輸多媒體信息、移動網中傳輸寬帶信息等都具有重要意義。盡管H.264編碼基本結構與H.261、H.263是類似的，但它在很多環節做了改進，現列舉如下。

　　1、多種更好的運動估計

　　一是高精度估計

　　在H.263中采用了半像素估計，在H.264中則進一步采用1/4像素甚至1/8像素的運動估計。即真正的運動矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素為基本單位的。顯然，運動矢量位移的精度越高，則幀間剩余誤差越小，傳輸碼率越低，即壓縮比越高。在H.264中采用了6階FIR濾波器的內插獲得1/2像素位置的值。當1/2像素值獲得后， 1/4像素值可通過線性內插獲得，對于4:1:1的視頻格式，亮度信號的1/4 像素精度對應于色度部分的1/8像素的運動矢量，因此需要對色度信號進行1/8像素的內插運算。理論上，如果將運動補償的精度增加一倍（例如從整像素精度提高到1/2像素精度），可有0.5bit/Sample的編碼增益，但實際驗證發現在運動矢量精度超過1/8像素后，系統基本上就沒有明顯增益了，因此，在H.264中，只采用了1/4像素精度的運動矢量模式，而不是采用1/8像素的精度。

　　二是多宏塊劃分模式估計

　　在H.264的預測模式中，一個宏塊（MB）可劃分成7種不同模式的尺寸，這種多模式的靈活、細微的宏塊劃分，更切合圖像中的實際運動物體的形狀，于是，在每個宏塊中可包含有1、2、4、8或16個運動矢量。

　　三是多參數幀估計

　　在H.264中，可采用多個參數幀的運動估計，即在編碼器的緩存中存有多個剛剛編碼好的參數幀，編碼器從其中選擇一個給出更好的編碼效果的作為參數幀，并指出是一幀被用于預測，這樣就可獲得比只用上一個剛編碼好的幀作為預測幀的更好的編碼效果。

　　2、更精確的幀內預測

　　在H.264中，每個4?4塊中的每個像素都可用17個最接近先前已編碼的像素的不同加權和來進行幀內預測。

　　3、統一的VLC
　　
　　H.264中關于熵編碼有兩種方法。

　　統一的VLC（即UVLC：Universal VLC）。UVLC使用一個相同的碼表進行編碼，而解碼器很容易識別碼字的前綴，UVLC在發生比特錯誤時能快速獲得重同步。內容自適應二進制算術編碼（CABAC：Context Adaptive Binary Arithmetic Coding）。其編碼性能比UVLC稍好，但復雜度較高。

　　三、H.264的應用 

　　SONY最新推出了Sony PCS-1 機頂視頻會議系統，其應用范圍十分廣泛，包括數字電影、數字廣播、數字有線電視、寬帶內容服務、家用錄像設備、網絡廣播、網絡會議、IP監看等領域均可使用這一系統。SONY本身就是一家消費類電子產品的公司，因此在電子方面的應用也非常廣泛。要實現SONY的產品與其它產品的互通性，需要采用H.241網絡傳輸，而不同提供商之間則可采用H.264實現彼此之間的互操作性，比如在容量交換、IP上載荷格式等方面均可應用H264。

　　Flash MX以前，flash 中的視頻文件得導入是一幀一幀變成位圖。結果導致文件巨大，限制了它的應用范圍。

　　隨著Flash MX的推出，Macromedia 公司開發了屬于自己流式視頻格式——FLV。

　　這種格式是在sorenson公司的壓縮算法的基礎上開發出來的。sorenson 公司也為MOV格式提供算法。

　　FLV格式不僅可以輕松的導入Flash 中，幾百幀的影片就以兩秒鐘；同時也可以通過rtmp 協議從Flashcom服務器上流式播出。

　　簡單地說，H.264就是一種新型的視頻編碼格式，它是目前MPEG-4標準所定義的最新、技術含量最高的視頻編碼格式之一。繞過那些晦澀難懂的技術名詞，一言以蔽之，H.264的優點在于更高的數據壓縮比，在同等的圖像質量條件下，H.264的數據壓縮比能比當前DVD系統中使用的MPEG-2高2~3倍，比MPEG-4高1.5~2倍，在MPEG-2需要6Mbps的傳輸速率匹配時，H.264只需要1Mbps~2Mbps的傳輸速率，技術優越性很明顯，這一點和當年DivX頗有異曲同工之妙。因此H.264在HDTV上得到了廣泛應用，盡管作為后起之秀，昂貴的硬件解碼回放設備導致H.264在家電市場尚未普及，但是PC用戶已經可以提前體驗到它的魅力了。