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H.264标准
H.264标准是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC(国际标准化组织/国际电工委员会)的MPEG(活动图像专家组)联合开发的一个新的数字视频编码标准,它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。该标准1998年1月份开始征集草案,1999年9月完成第1个草案,2002年7月形成CD版,预计2002年内通过。
H.264标准的主要特点在于:编码效率高,在相同的重建图像质量下,能够比H.263标准节约50%左右的码率;网络适应性强,增加差错恢复能力和网络友好性,其重点放在IP和无线网络的应用上;语法描述简单,回归简洁的设计原则,避免过多的选项和配置。
H.264标准禀承了以往视频标准的混合编码的构架,可分为负责压缩的视频编码层(VCL)和负责网络传输的网络提取层(NAL)。H.264标准除支持传统的I帧、P帧和B帧外,还定义了SP帧,可以在不同的视频流或同一个视频流的不同部分进行切换。
该标准支持16×16、8×8、4×4等7种子块划分模式,还支持多帧参考,允许编码器在编码每一帧图像时使用一帧以上的先前已编码图像作为参考帧,支持1/4和1/8像素精度的运动矢量。它还使用基于4×4块的整数变换和反变换以减少复杂度。熵编码采用通用变长编码或内容自适应的二进算术编码器。此外还采用了去块效应滤波器、帧内预测等先进技术。
H.264标准具有广阔的应用前景,如应用于实时双向通信、因特网视频、视频存储转发服务、异构网上的多点通信等。□
信源信道联合编码
信源编码是一个数据压缩的过程,其目的是尽可能地将信源中的冗余度去掉;而信道编码则是一个增加冗余的过程,通过适当加入冗余度来达到抵抗信道噪声、保护传输数据的目的。从冗余度的角度看,这两个过程刚好相反。信息论原理指出,在通信系统中,信源编码和信道编码可以分别进行最优化处理而不会影响系统的总体性能。但这只是理论上的结论,它是有条件成立的,例如它要求系统支持无限长的编码码字和编解码时延,并且仅对点对点的通信适用。这些条件往往是实际所不允许的,因而这种设计方式也难使系统性能达到最优。
信源信道联合编码(JSCC)的方法可以克服上述缺陷,其设计原则是以一定信道误码统计特性为条件,通过对信源信道联合优化设计,对于特定的信源和信道特性达到最小化传输误差的结果,获得最优的端对端传输性能。例如,常用的方法之一就是联合设计信源编码器和信道编码器的码字,可以有效地将信源和信道编码器结合成一个信源信道编码器;还可以在较低层次上将信源编码器和信道编码器组合在一起,其本质也是联合设计信源和信道编码器。
信源信道联合编码的应用范围已经越来越广泛,信源信道编码器编码模式的选择、各种编码参数的调整等都可以依据信源属性和信道统计特征自适应地调整。□
多描述编码
多描述编码(MDC)可归结为这个问题:当一个信源被两个(或更多)描述所表示时,对这两个描述分开解码和联合解码时的失真下界是什么?对此,在工程应用中称之为多信道问题,在信息理论界称之为多描述问题。
在视频压缩编码中,多描述编码是针对单描述编码而言的。传统的视频编码是单描述编码,即对应一个视频源只有一个码流。在这种情况下,如果这个码流遭到破坏,则解码端就无法将它解码显示;如果未遭到误码,其解码出来的图像质量是固定的(由编码器决定的)。一般来说,这种方法难以适应误码多发环境的信号传输。
多描述编码方法是将同一视频源编码为多个码流,每个码流就是这个视频流的一个描述,形成多重描述。将这些描述分别通过多个相对独立的信道传送到接收端。接收端接收到任何一个描述(码流)都可以恢复出一定质量的图像,接收端收到的描述越多,这些描述加起来形成的图像质量就越高。
在传输中,每个描述占用一个信道,所有信道同时出错的概率很小,因而多描述的视频编码方法可以适应传输条件恶劣的信道,尤其是IP或无线信道。多描述所借助的多信道既可以是真实的多个物理信道,也可以是一个物理信道经交织或频分复用所形成的多个逻辑信道。多描述编码的总体效率比单描述编码低,但用这一代价换来的是在误码多发环境中视频传输的健壮性大大增强。■