新一代视频压缩编码标准H.264_毕厚杰资源-CSDN文库

4星 · 超过85%的资源需积分: 9 36 浏览量 2011-09-24 22:49:09 上传评论收藏 5.01MB PDF 举报

《新一代视频压缩编码标准H.264》一书由毕厚杰教授主编，系统而全面地阐述了H.264视频压缩编码标准的技术细节及其应用前景。本书的出版，标志着视频压缩编码技术迈入了一个新的阶段，尤其是在解决视频压缩与质量之间的矛盾方面取得了重大突破。 ### H.264视频压缩编码标准 H.264，又名高级视频编码（Advanced Video Coding，AVC），是由ITU-T和ISO两大国际标准化组织共同制定的新一代视频压缩标准。自2003年3月正式发布以来，因其显著的压缩性能提升，迅速成为业界关注的焦点。相较于之前的H.263和MPEG-4标准，H.264能够在保持相同视频质量的前提下，将比特率降低约50%，或者在相同比特率下显著提升视频质量，这种性能上的飞跃使得H.264在全球范围内得到了广泛应用。 ### 视频压缩编码的重要性视频信息具有直观性、确切性、高效性和广泛性的优势，但同时也面临着数据量庞大的挑战。视频压缩编码技术的出现，旨在通过算法减少冗余信息，从而有效减小视频文件大小，便于在网络上传输和存储。然而，如何在压缩比和视频质量之间找到最佳平衡点，一直是视频编码技术的核心难题。H.264的出现，为这一难题提供了创新的解决方案。 ### H.264的特点与原理 H.264采用了多种先进的编码技术，包括帧内预测、帧间预测、运动估计和补偿、变换编码以及熵编码等。其中，帧内预测利用了相邻像素间的相关性来减少冗余；帧间预测则利用前后帧之间的相似性进行压缩；运动估计和补偿技术用于消除视频序列中的时间冗余；变换编码则通过将图像转换到频域进行量化和编码，进一步减少信息量；熵编码则是对压缩后的数据进行编码，以达到更高的压缩效率。 ### 编解码器实现 H.264标准的实现涉及到编码器和解码器两大部分。编码器负责将原始视频数据进行压缩，而解码器则用于将压缩后的数据还原成视频信号。H.264标准规定了一系列算法和工具，如可变块大小的运动估计、整数变换、上下文自适应二进制算术编码（CABAC）等，这些技术的综合应用确保了H.264在高压缩比和高质量之间的平衡。 ### QoS（Quality of Service）考量视频编码传输过程中的服务质量（QoS）是一个不容忽视的关键因素。H.264标准针对不同的网络环境和应用需求，提供了一系列机制来保障视频传输的质量。例如，错误恢复技术可以有效应对网络丢包等问题，而可分级编码（Scalable Video Coding，SVC）则允许根据网络条件动态调整视频质量，以适应变化的网络状况。 ### 教育与科研价值《新一代视频压缩编码标准H.264》一书不仅适合于通信、广播电视专业的高校本科生教学，也是研究生进行深入研究的重要参考资料。对于视频技术领域的工程师和技术人员而言，本书更是不可或缺的专业指南。通过系统学习H.264标准，不仅可以深入了解视频压缩编码的最新进展，还能掌握其实现原理和应用技巧，对于推动视频通信和数字电视广播的发展具有重要意义。《新一代视频压缩编码标准H.264》一书以其全面的内容、深入浅出的讲解，为读者打开了视频压缩编码技术的大门，引领读者探索H.264标准背后的技术奥秘，对于促进视频技术的进步和应用具有不可估量的价值。

资源推荐

资源详情

资源评论

新一代视频压缩编码标准

——H.264/AVC

毕厚杰主编

前言

数字视频技术在通信和广播领域获得了日益广泛的应用，特别是 90 年代以来，随着

Internet 和移动通信的迅猛发展，视频信息和多媒体信息在 Internet 网络和移动网络中的处理

和传输成为了当前我国信息化中的热点技术。

众所周知，视频信息具有一系列优点，如直观性、确切性、高效性、广泛性等等。但是

视频信息量太大，要使视频得到有效的应用，必须首先解决视频压缩编码问题，其次解决压

缩后视频质量保证的问题。这两者是相互矛盾的，是矛盾的俩各个方面。我们的任务是既要

有较大的压缩比，又要保证一定的视频质量。

为此，人们付出了巨大的辛勤的劳动，现在已结出丰硕的成果。从 1984 年 CCITT 公布

第一个视频编码国际标准以来，至今已有二十年了。ITU-T 等国际标准化组织陆续颁布了接

近十个视频编码国际标准，大大推动了视频通信和数字电视广播的发展，这也是有目共睹的

事实。但是严格地讲，这两大领域至今的发展仍不能令人满意，总起来讲，应用的范围不广，

主要是视频压缩与质量之间的矛盾不能很好解决。例如，可视电话一直被认为是一种理想的

通信设备，可近 30 年来至今未能普及，就是因为性能价格比不高。

2003 年 3 月，ITU-T/ISO 正式公布了 H.264 视频压缩标准，由于其相比以往标准的出色

的性能，被人们称为新一代视频编码标准。具体讲，与 H.263 或 MPEG-4 相比，在同样质

量下，其数码率能降低一半左右；或者说在同样码率下，其信噪比明显提高。这样一来，

H.264 标准在国际上受到了广泛地重视和欢迎。在这样的背景下，我们编写了这一本书。

本书的特点是取材新颖、内容全面。它不仅重点论述了 H.264，而且首先介绍了数字视

频和视频编码的基础知识，介绍了已有若干视频编码国际标准（特别是 MPEG-4），以便为

进一步学习 H.264 打下良好的基础。

全书共 9 章，在 H.264 部分（第 6~9 章）详尽地论述了 H.264 特点、编码器原理、解码

器原理、编解码器的实现。为了更好地理解 H.264 编解码原理及其实现，第 7 章详细介绍了

H.264 码流的句法和语义。最后对 H.264 视频编码传输的 QoS 进行了专门地论述。

本书可作为通信、广播电视专业高校本科生教材，可供该领域的硕士生、博士生深入研

究用，也可供广大的从事视频技术、视频服务领域的技术人员参考用。

本书由毕厚杰教授主编，撰写第 1~4 章及第 6 章前 3 节。左雯撰写了第 5 章。马国强、

徐苏珊撰写了第 7 章。焦良葆、王健撰写了第 9 章。其余部分由方晖、焦良葆、王健、马国

强、左雯、李涛、徐苏珊、鹿宝生等人共同编写完成。全书由毕厚杰负责审稿，左雯负责校

样。

由于时间仓促及水平有限，书中难免出现不当之处，恳请广大读者批评指正，以便再版

时进一步修正。

毕厚杰

2004.10.9

前言......................................................................................................................................................2

第 1 章绪论....................................................................................................................................9

1.1 信息化与视频通信........................................................................................................................9

1.1.1 什么是信息.............................................................................................................................9

1.1.2 什么是信息化.........................................................................................................................9

1.1.3 我国的信息化和视频通信....................................................................................................9

1.2 视频信息和信号的特点 .............................................................................................................10

1.2.1 直观性..................................................................................................................................10

1.2.2 确切性..................................................................................................................................10

1.2.3 高效性..................................................................................................................................10

1.2.4 广泛性..................................................................................................................................10

1.2.5 视频信号的高带宽性..........................................................................................................10

1.3 视频压缩编码要求和可能性 ..................................................................................................... 11

1.3.1 视频压缩编码目标.............................................................................................................. 11

1.3.2 视频压缩的可能性.............................................................................................................. 11

1.4 视频压缩编码技术综述 .............................................................................................................12

1.4.1 基本结构..............................................................................................................................12

1.4.2 基于波形的编码..................................................................................................................12

1.4.3 基于内容的编码..................................................................................................................13

1.4.4 三维（立体）视频编码......................................................................................................13

参考文献............................................................................................................................................14

第 2 章数字视频..................................................................................................................................15

2.1 数字电视的基本概念 .................................................................................................................15

2.1.1 数字电视的优越性..............................................................................................................15

2.1.2 数字电视的 PCM 原理 .......................................................................................................16

2.2 数字电视信号 .............................................................................................................................18

2.2.1 电视信号的时间和空间取样..............................................................................................18

2.2.2 彩色空间..............................................................................................................................19

2.2.3 彩色电视取样格式..............................................................................................................19

2.2.4 数字电视信号的编码参数..................................................................................................20

2.3 视频信号的预处理 .....................................................................................................................21

2.3.1 色彩插值（Color Interpolation） .......................................................................................21

2.3.2 色彩校正（Color Correction）...........................................................................................22

2.3.3 伽马校正（Gamma Correction） .......................................................................................23

2.3.4 图像增强（Image Enhancement） .....................................................................................24

2.3.5 白平衡（White Balance） ..................................................................................................27

2.4 视频质量 .....................................................................................................................................29

2.4.1 主观质量的评定..................................................................................................................29

2.4.2 客观质量的测量..................................................................................................................29

参考文献............................................................................................................................................31

第 3 章视频压缩编码的基本原理 ..................................................................................................32

3.1 预测编码 .....................................................................................................................................32

3.1.1 预测编码的基本概念..........................................................................................................32

3.1.2 帧内预测编码......................................................................................................................33

3.1.3 帧间预测编码......................................................................................................................37

3.1.4 运动估计..............................................................................................................................41

3.2 变换编码 .....................................................................................................................................54

3.2.1 变换编码的基本概念..........................................................................................................54

3.2.2 K-L 变换 ............................................................................................................................54

3.2.3 离散余弦变换 DCT.............................................................................................................55

3.2.4 锯齿形扫描和游程编码......................................................................................................57

3.3 变换编码与预测编码的比较 .....................................................................................................58

3.4 熵编码 .........................................................................................................................................59

3.4.1 变长编码..............................................................................................................................59

3.4.2 算术编码..............................................................................................................................59

参考文献............................................................................................................................................62

第 4 章视频编码标准简介..................................................................................................................63

4.1 视频编码发展简史......................................................................................................................63

4.2 H.261 标准 ...................................................................................................................................63

4.2.1 图像格式..............................................................................................................................63

4.2.2 H.261 视频编解码器............................................................................................................64

4.3 H.263 标准 ...................................................................................................................................68

4.3.1 H.263 标准图像格式............................................................................................................68

4.3.2 H.263 视频信源编码算法....................................................................................................69

4.4 MPEG-1 标准...............................................................................................................................69

4.4.1 功能......................................................................................................................................69

4.4.2 图像类型和编码结构..........................................................................................................69

4.5 MPEG-2........................................................................................................................................70

4.5.1 MPEG-2 编码复用系统 .......................................................................................................70

4.5.2 档次和级别..........................................................................................................................71

4.5.3 MPEG-2 视频编码器 ...........................................................................................................72

4.6 JPEG 标准....................................................................................................................................73

参考文献............................................................................................................................................76

第 5 章 MPEG-4 压缩编码标准..........................................................................................................77

5.1 MPEG4 标准概述........................................................................................................................77

5.1.1 MPEG-4 标准特性 ...............................................................................................................77

5.1.2 AVO 及数据结构..................................................................................................................77

5.2 MPEG-4 标准构成.......................................................................................................................78

5.2.1 系统......................................................................................................................................78

5.2.2 音频......................................................................................................................................80

5.2.3 视频......................................................................................................................................80

5.2.4 网格动画..............................................................................................................................84

5.2.5 其余......................................................................................................................................85

5.3 MPEG-4 编码技术.......................................................................................................................85

5.3.1 形状编码..............................................................................................................................85

5.3.2 可扩展性编码......................................................................................................................87

5.3.3 sprite 编码..........................................................................................................................90

5.3.4 视频系统合成......................................................................................................................91

5.4 MPEG-4 档次和级.......................................................................................................................93

参考文献............................................................................................................................................96

第 6 章 H.264/AVC 编码器原理...........................................................................................................97

6.1 H.264/AVC 的应用 ......................................................................................................................97

6.2 H.264/AVC 编解码器 ..................................................................................................................98

6.2.1 H.264 编解码器特点............................................................................................................98

6.2.2 H.264 编码器........................................................................................................................98

6.2.3 H.264 解码器........................................................................................................................99

6.3 H.264/AVC 的结构 ......................................................................................................................99

6.3.1 名词解释..............................................................................................................................99

6.3.2 档次和级..............................................................................................................................99

6.3.3 编码数据格式....................................................................................................................100

6.3.4 参数图像.............................................................................................................................102

6.3.5 片和片组............................................................................................................................102

6.4 帧内预测 ...................................................................................................................................104

6.4.1 4×4 亮度预测模式..............................................................................................................105

6.4.2 16×16 亮度预测模式..........................................................................................................107

6.4.3 8×8 色度块预测模式..........................................................................................................109

6.4.4 信号化帧内预测模式........................................................................................................109

6.5 帧间预测 ................................................................................................................................... 110

6.5.1 树状结构运动补偿............................................................................................................ 110

6.5.2 运动矢量............................................................................................................................ 111

6.5.3 MV 预测 ............................................................................................................................. 113

6.5.4 B 片预测............................................................................................................................. 114

6.5.5 加权预测.............................................................................................................................117

6.6 H.264 的 SP/SI 帧技术（SP 片或 SI 宏块的 P 宏块） ........................................................... 117

6.6.1 SP/SI 帧的应用................................................................................................................... 118

6.6.2 SP/SI 帧的基本原理...........................................................................................................120

6.6.3 实验结果和性能分析........................................................................................................123

6.7 整数变换与量化 .......................................................................................................................124

6.7.1 整数变换............................................................................................................................125

6.7.2 量化....................................................................................................................................129

6.7.3 DCT 直流系数的变换量化................................................................................................131

6.8 CAVLC(基于上下文自适应的可变长编码).............................................................................132

6.8.1 熵编码的基本原理.............................................................................................................132

6.8.2 CAVLC 的基本原理...........................................................................................................133

6.8.3 CAVLC 的上下文模型.......................................................................................................133

6.8.4 CAVLC 的编码过程...........................................................................................................133

剩余325页未读，继续阅读

评论收藏

内容反馈

shepherddog

2012-09-10

这是第一版，已经有第二版了，但两者内容各有删补，最好能都有。

ycy915583602

粉丝: 0
资源: 2

新一代视频压缩编码标准H.264_毕厚杰

新一代视频压缩编码标准H.264 毕厚杰

新一代视频压缩编码标准H.264(毕厚杰)

新一代视频压缩编码标准H.264-毕厚杰

新一代视频压缩编码标准-H.264-AVC 毕厚杰

(毕厚杰)新一代视频压缩编码标准H.264.rar

[新一代视频压缩码标准-H.264_AVC(第二版)].毕厚杰

新一代视频压缩编码标准-H.264_AVC(第二版).pdf

新一代视频压缩编码标准H.264

新一代视频压缩编码标准H.264(毕厚杰).pdf

新一代视频压缩编码标准H.264_毕厚杰.rar

新一代视频压缩编码标准H.264.pdf

[新一代视频压缩码标准-H.264_AVC(第二版)].毕厚杰，王健编著.扫描版.pdf

最新资源