2.3 整型变换和量化
在H.264 中采用了基于DCT 变换的整型变换,整型系数的使用可以减少在MPEG-2/4 中常有的由浮点运算引起的舍入误差。H.264 中整型变换从变换的尺寸到变换的算法,与之前的MPEG 系列标准所采用的DCT 变换都有区别:
(1)这是一个整数变换(所有的操作可以使用整数算法执行而没有解码精度的损失)。
(2)在编码和解码反变换有可能保证零失配(使用整数算法)。
(3)变换的核心部分可以仅使用相加和移位完成。
(4)伸缩相乘(变换的一部分)被集成到量化器中,减少了相乘的总的数量。
2.4 熵编码
在H.264 中提供了两种可选方式的熵编码模式:全局变长编码ULVC(Universal Variable LengthCoding ) 和基于语法的自适应二值算术编码CABAC(Context-based Adaptive Binary ArithmeticCoding)。UVLC 计算复杂度较低,主要针对对编码时间要求很严格的应用,缺点就是效率低,位率较高。CABAC 是一种效率很高的熵编码方法,其编码效率比UVLC 编码高50%,因为它可以用不到1bit 就可以表示一个符号。比特率、源信号中的运动类型以及其他因素会引起符号出现的概率发生改变,符号概率同静态码字长度之间的不匹配又会导致非固定符号统计效率低,自适应编码可以改变这一状况。它利用了4×4 块的一些特点来提高编码效率:
(1)经预测、变换和量化,每个块的系数大部分转为零。
(2)经统计,如果一个块内有非零系数,最先出现在一连串零后面的第一个非零系数通常是±1。
(3)相邻块的非零系数往往是相关的,非零系数的编码是用查表法实现的,而具体采用哪一个查找表编码则要考虑相邻块的非零系数。
(4)经变换后,低频分量的非零系数的绝对值通常较大,而高频分量则趋近于零。
3 应用前景
H.264 标准使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段,在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264 的应用亮点,这也为英特网的应用提供了广阔的前景。H.264 的推广应用对视频终端、网关、MCU 等系统的要求较高,将有力地推动视频会议软、硬件设备在各个方面的不断完善。因此,密切关注H.264 的发展,深入研究其对于网络传输的新贡献是非常必要的。同时,H.264 视频编码新标准具有优于MPEG4 和H.263 的压缩性能,可应用于英特网、数字摄像、数字视频录像、DVD 及电视广播等领域的图像压缩。目前,许多大公司(如Nokia和Videolocus 等)都已经开始把H.264 技术应用到各个领域中。H.264 技术对高清晰度电视的传输和存储至关重要。现在,人们有可能将一部8Mbps 的高清晰节目方便地存储在一张DVD 上,这将极大促进和推动家庭影院市场,人们不必再等待更为昂贵和不可靠的蓝光光盘的推出(容量为27GB)。同时,H.264使得在卫星或是有线电缆上,每信道能传送4 路高清晰节目,其运行费用比基于MPEG-2 系统低得多,这对于有线电视投资者无疑具有巨大的吸引力。另外,由于H.264 编码比现有编码算法的压缩比高1倍,这将使其在移动通信领域也将占领一席之地并扮演重要角色。由于3G 系统的频段十分昂贵,降低传输码率、提高信道利用率将显得尤为重要。
4 结 论
H.264 标准的推出是视频编码标准的一次重要的进步,它比现有的H.263,MPEG-2 具有明显的优越性。特别是在编码效率上的提高使得它能用于许多新的领域。然而,在算法的复杂度上,H.264 执行的时间和所需的存储量较大,对算法的优化和完善将成为进一步研究的方向。
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