H.264，全称为MPEG-4 Part 10或AVC（Advanced Video Coding），是一种被广泛应用的视频编码标准。它在2003年发布，由ITU-T的VCEG（视频编码专家小组）和ISO/IEC的MPEG（活动图像编码专家组）共同制定。H.264的出现极大地提升了视频压缩效率，使得在相同的带宽下，可以传输更高质量的视频，这对视频通信、网络流媒体和数字电视等领域产生了深远影响。
H.264编码标准的关键技术主要包括以下几个方面：
1. **宏块划分**：H.264将视频帧划分为16x16像素的宏块，每个宏块可以进一步细分为16x8、8x16或8x8的子宏块，甚至4x4的块，提高了编码灵活性。
2. **运动估计与补偿**：通过比较当前帧与前后参考帧的相似性，计算出像素块的运动矢量，从而减少连续帧之间的冗余信息，实现时间域压缩。
3. **多参考帧**：H.264支持多达16个参考帧，增强了运动补偿的准确性，尤其在处理快速运动场景时效果显著。
4. **熵编码**：包括CABAC（上下文自适应二进制算术编码）和CAVLC（上下文自适应变长编码）两种方式，用于编码残差数据，进一步压缩空间域的冗余信息。
5. **变换与量化**：使用离散余弦变换（DCT）或离散小波变换（DWT）将像素数据转换到频域，然后通过量化减少不重要的高频信息。
6. **去块效应滤波器**：为了减轻因量化导致的块效应，H.264引入了去块效应滤波器，改善了图像质量。
7. **预处理与预测**：包括预测模式（例如，帧内预测、帧间预测、双向预测等）以及环路滤波等技术，提高压缩效率。
8. **层次结构**：支持灵活的编码树单元（CTU）、编码单元（CU）、预测单元（PU）和变换单元（TU）四级结构，可根据不同场景选择最佳编码策略。
9. **可伸缩性和错误恢复**：H.264提供了空间、时间、质量等多方面的伸缩性，同时支持错误隐藏和恢复机制，提高了在网络环境下的适应性。
H.264白皮书是深入理解这一编码标准的重要资料，它详细阐述了这些关键技术的原理和实现方法，对初学者和专业人士都极具价值。通过学习这份白皮书，你可以掌握如何利用H.264进行高效视频编码，了解如何优化编码参数以达到理想的压缩率和画质平衡，以及如何在实际应用中解决各种挑战。无论是进行视频编码软件开发、流媒体服务提供，还是研究视频处理技术，H.264都是一个不可或缺的基础知识。
