基于H.264的视频编码技术研究

赵海国

(湖南理工学院 数学学院, 湖南 岳阳 414006)

视频信息因具有直观性、可信性等一系列优点而深受大众喜爱. 人类有 70%的信息是通过视觉获取的. 然而, 未经压缩的视频图像数据量非常大, 4:1:1格式分辨率为720×576的PAL视频每秒数据量可达124.4Mbit, 一张600MB的CD.ROM只能存储大约38秒的视频图像. 为了节约存储空间, 动态视频图像必须进行大幅度的压缩. 近年来, 新的视频图像压缩国际标准不断出现: 有用于电视会议的 ITU-T H.261标准, 用于可视电话的ITU-T H.263 标准, 用于动态视频图像的MPEG-1、MPEG-2 和MPEG-4 等视频标准, 目前最新的视频压缩标准为H.264标准.

H.264 作为新一代的视频压缩标准, 是由ITU 和ISO/IEC 两大国际标准组织共同制定的, 该标准最大的优势是具有很高的数据压缩比率, 且能够很好的适应当前复杂的网络环境, 但H.264编码复杂度也是最高的[1]. 所以, 掌握H.264视频压缩标准的编码原理及关键技术, 努力提高其编码质量和编码速度是值得研究的问题.

1 H.264视频压缩的编码原理

H.264是在MPEG-4技术的基础之上建立起来的[2], 其编解码流程主要包括5个部分: 帧间和帧内预测、变换和反变换、量化和反量化、环路滤波以及熵编码. H.264标准的具体编码框架如图1 所示.

与以往的视频标准类似, H.264的编码框架同样是基于混合编码的框架: 先将待编码宏块通过运动估计算法搜索帧内或帧间的相匹配宏块, 再将匹配宏块和待编码宏块的图像差值经过DCT 变换、量化等处理. H.264 标准通过改进技术方案大大提高了视频压缩效率, 并应用新的算法……