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笔记——H.264/AVC与H.265/HEVC基本总结

时间：2019-03-01 21:33:00

H.264/AVC与H.265/HEVC

H.264/AVC

H.264是什么

H.264/AVC/高级视像编码是数字视像压缩标准

数据压缩率是MPEG-2、H.263视像压缩标准的2~3倍

主要技术

1、帧间预测

采用可变图块的帧间预测和移动补偿，预测图快的大小不在局限于16 * 16像素，而是可小到4 * 4像素，提高了移动矢量的预测精度

2、帧内预测

帧内预测图块的大小可以是1616的宏块，也可以是44像素的图块，而且定义了多种预测方式，目的是找到匹配最佳的预测图块

3、采用整数变换

从DCT演变而来的变换，可提高运算速度

4、采用CAVLC和CABAC熵编码

CAVLC/前后文自适应可变长度编码和CABAC/前后文自适应二元算数编码比VLC/可变长度编码的效率高

5、采用多参考帧和消除块状失真的滤波技术

优点

H.264/AVC标准具有算法简单易于实现、运算精度、运算速度快、占用内存小、消块效应等优点，是一种更为实用有效的图像编码

像片类型

I像片

由I宏块构成的像片。I像片中的所有宏块编码都是只根据当前像片中已解码的样本使用帧内方式(intra mode)的预测编码，预测是对16X16个样本的宏块预测，或者是对该宏块中4X4个样本块的预测;

P像片

由P宏块构成的像片。P像片中的宏块编码包含:①根据当前像片中已解码的样本使用帧内方式的预测编码,②根据已解码的参考图像使用帧间方式的预测编码;

B像片

由B宏块构成的像片。B像片中的所有宏块的编码都是根据已解码的参考图像使用帧间方式的预测编码;

SP像片

由SP宏块构成的像片。在SP像片中,SP宏块的编码是根据已解码的参考图像使用帧间方式的预测编码，与P像片的编码类似;

SI像片

由SI宏块构成的像片。在SI像片中,SI宏块的编码是只根据当前像片中已解码的样本使用帧内方式的预测编码，与I像片的编码类似。

SI与SP

SP和SI像片是经过特殊处理的像片，用于在同一视像源而位速率不同的视像流之间进行切换、随机访问和快进或快退。假设视像的一帧就是一片像片，使用SP和SI进行视像流切换的应用，如图所示。图中的视像流A是高数据率的播放视像流，视像流B是低数据率的播放视像流，他们之间可通过称为切换流切换图像SP进行切换，或者使用SI图像进行切换。

在流媒体系统中，像快进快退播放这样的VCR(Video Cassette Recording)操作可以使用户方便快捷地浏览视频.然而，当前视频标准采用的前向预测技术使这类操作相当复杂.目前的一种方法是在服务器端存储额外的已编码流，一旦客户端请求了快进快退操作，服务器从前向码流或后向码流中选择合适的帧，发送给客户端，以减少网络流量和解码复杂度.然而，客户端之前已解码的帧并不能与当前选择的参考帧完全相同，就会经常出现图像不匹配的视频问题.所以SP/SI帧的H.264双向流方案，目标是提供快进快退播放功能，并消除在正向编码流和反向编码流间切换时产生的不匹配的错误.

三种视像编码类型的配置

基本配置

支持使用I像片和P像片的帧内编码和帧间编码,并使用CAVLC编码，具有基本的性能和抗错能力，用于要求低延时的电视会议和可视电话等应用。所谓抗错是指解码器对传输过程中出现的错误数据位流的应对能力，包括错误检测、重新传输、错误校正或其他错误处理措施。

主流配置(main profile):

支持逐行扫描和隔行扫描视像，除支持帧内编码和帧间编码外，还支持使用B像片的帧间编码和使用加权预测的帧间编码，使用CABAC编码，用于质量要求比较高的电视广播和HDDVD等方面的应用。

扩展配置(extended profile):

不支持隔行扫描视像和CABAC,但附加SP像片和SI像片的切换功能,使用数据分制改进抗错能力用于各种网络上播放电视等应用。

帧内预测

帧内预测是在同一个像片中从过去编码后重构的相邻块对当前图块(即待编码的块)进行预测的过程。

使用预测得到的样本代替实际图块中的样本。因此，更准确的中文名称应该是“片内预测”。使用帧内预测技术的块编码、宏块编码、像片(slice)编码或帧编码都称为帧内编码。

编码时用实际的样本值与预测值相减得到预测误差，然后对预测误差进行变换和编码，以消除空间冗余性。

帧间预测