（通信與信息系統(tǒng)專業(yè)論文）基于h264avc的碼率控制算法的研究.pdf

摘要 2 0 9 3 年3 月，聯(lián)合視頻工作組j v t ( j o i n tv i d e ot e a m ) 正式推出了新一 代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)h 2 6 4 a v c ( a d v a n c e dv i d e oc o d i n g ) ，該標(biāo)準(zhǔn)是i t u t 和 i s o i e c 兩個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織繼m p e g 一2 h 2 6 2 標(biāo)準(zhǔn)之后，再一次共同推出 的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。h 2 6 4 a v c 標(biāo)準(zhǔn)支持從低帶寬、高誤碼率的無線移動(dòng)視頻 通信到高碼率、低延遲的視頻廣播及在線流媒體等多種應(yīng)用，因此日益受到 業(yè)界的關(guān)注。視頻壓縮編碼的主要目標(biāo)就是在比特率受限條件下，盡量使編 碼失真最小。為了取得最優(yōu)化的壓縮效率，確保編碼數(shù)據(jù)在信道成功傳輸， 并在接收端獲得最佳的視頻質(zhì)量，率失真優(yōu)化和碼率控制技術(shù)在視頻編碼中 占有重要的地位。視頻編碼技術(shù)研究的內(nèi)容主要包括兩個(gè)部分：編碼模型的 建立和編碼模式的選擇。前者研究信源的統(tǒng)計(jì)特性，制定視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，提 供高效的編碼工具；后者在前者的基礎(chǔ)上為不同視頻序列選擇最佳的編碼方 式。本文對h 2 6 4 的率失真優(yōu)化技術(shù)，編碼模型和碼率控制算法進(jìn)行了深入 的研究。 本文首先討論了h 2 6 4 的系統(tǒng)組成、幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、幀場自適應(yīng) 編碼、整數(shù)變換及量化、熵編碼、去方塊濾波、碼率控制等關(guān)鍵技術(shù)，然后 重點(diǎn)分析了h 2 6 4 采用的率失真優(yōu)化技術(shù)。率失真優(yōu)化技術(shù)能夠有效的提高 編碼器的性能。本文還對率失真優(yōu)化技術(shù)和碼率控制技術(shù)的關(guān)系進(jìn)行了深入 的研究，分析了兩者的閉環(huán)關(guān)系。 其次，本文論述了碼率控制的原理和編碼模型，特別是針對h 2 6 4 碼流 的特點(diǎn)，深入分析了一種基于有效比特位的編碼模型。該模型能夠準(zhǔn)確的描 述實(shí)際編碼的結(jié)果。 接著，本文介紹了視頻編碼應(yīng)用中三種經(jīng)典的碼率控制算法，然后具體 分析了h 2 6 4 a v cj m 7 6 的碼率控制算法。在以上研究的基礎(chǔ)上，用c 語言 實(shí)現(xiàn)了基于有效比特位編碼模型和率失真優(yōu)化技術(shù)的碼率控制算法。測試結(jié) 果驗(yàn)證了算法的可行性。 關(guān)鍵詞：h 2 6 4 ，視頻編碼，率失真優(yōu)化，編碼模型，碼率控制 a b s t r a c t h 2 6 4 a v cv i d e oc o d i n gs t a n d a r di sp r o v i d e df o r m a l l yb yj v t ( j o i n tv i d e ot e a m ) i nm a r c h2 0 0 3 ，a n di tw i l lb et h es e c o n ds u c c e s s f u l v i d e oc o m p r e s s i o ns t a n d a r da f t e rt h em p e g 2 h 2 6 2 t h es t a n d a r di s d e s i g n e dt og i v ean e wt e c h n i c a ls o l u t i o nt oab r o a dr a n g eo fa p p l i c a t i o n s ， s u c ha sv e r yl o wb i tr a t ec o n v e r s a t i o n a ls e r v i c e sa n d l o wd e l a yb r o a d c a s t ， i n t e r a c t i v ev i d e os e r v i c e se t c s ot h i ss t a n d a r do b t a i n sm u c ha t t e n t i o n f r o ma c a d e m i ca n di n d u s t r i a lf i e l d s t h em a i no b j e c to fv i d e oc o d i n gi st o m i n i m i z et h ed i s t o r t i o ns u b j e c tt oac o n s t r a i n tb i tr a t e r a t e d i s t o r t i o n a n a l y s i s a n dr a t ec o n t r o l p l a y a k e y r o l ei nv i d e o c o d i n ga n d c o m m u n i c a t i o ns y s t e m sb yp r o v i d i n gt h eb e s t o p t i m i z e dc o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e ，a s s u r i n gt h es u c c e s s f u ln e t w o r kt r a n s m i s s i o no ft h ec o d e d v i d e od a t a ，a n da c h i e v i n gt h eb e s t v i s u a l q u a l i t ya tt h er e c e i v e r t h e r e s e a r c ho nv i d e oc o d i n gm a i n l yi n c l u d e st w of i e l d s ：t h ed e s i g no fc o d i n g m o d e la n dt h ec h o i c eo fc o d i n gm o d e t h ef o r m e rf i n d st h es t a t i s t i c so f t h es o u r c ea n dp r o v i d e se f f i c i e n tc o d i n gt o o l si nt h ec o d i n gs t a n d a r d s ， w h i l et h el a t t e rc h o o s e st h eb e s t c o d i n gm o d e sf o r d i f f e r e n tv i d e o s e q u e n c e s t h i st h e s i sf o c u s e so nt h er a t e - d i s t o r t i o no p t i m i z a t i o n ，t h e c o d i n gm o d e la n dr a t ec o n t r o lt e c h n i q u eo fh 2 6 4 f i r s t l y , w ed i s c u s st h ek e yt e c h n i q u ei nh 2 6 4 ，i n c l u d i n gs y s t e m ， t r a n s f o r m ，i n t e r p r e d i c t i o n ，i n t r a p r e d i c t i o n ，e n t r o p yc o d i n g ，b l o c k f i l t e r i n ga n dr a t ec o n t r 0 1 a n dw i t had e e pr e s e a r c ho nr a t e d i s t o r t i o n o p t i m i z a t i o n t h er a t e - d i s t o r t i o no p t i m i z a t i o n m e t h o di nh 2 6 4c a n e f f i c i e n t l yi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h ec o d e r w em a k ead e e p r e s e a r c ho f ft h er e l a t i o n s h i po ft h er a t e - d i s t o r t i o no p t i m i z a t i o nm e t h o d a n dt h er a t ec o n t r o li nv i d e o c o d i n g a n d a n a l y z et h ec l o s e l o o p c o r r e l a t i o no ft h e m s e c o n d l y ，t h em e c h a n i s mo ft h er a t ec o n t r o la n dc o d i n gm o d e li s d e s c r i b e d c o n s i d e r i n gt h ec h a r a c t e ro fh 2 6 4b i ts t r e a m ，w ea n a l y z ea n c o d i n gm o d e lb a s e do nv a l i d b i t n u m b e r ，w h i c hc a np r e c i s e l yd e s c r i b et h e r e s u l t so fp r a c t i c a lc o d i n g l a s t l y ，w e i n t r o d u c et h r e ec l a s s i c a lm e t h o d so fr a t ec o n t r o l a l g o r i t h m a n da n a l y z et h er a t ec o n t r o la l g o r i t h mi nh 2 6 4 a v cj m 7 6 ， w i t ht h er e s e a r c ha b o v e ，an e wr a t ec o n t r o la l g o r i t h mi sr e a l i z e db yc ， w h i c hi sb a s e do nt h ev a l i d b i t - n u m b e r c o d i n g m o d e la n dt h e r a t e - d i s t o r t i o no p t i m i z a t i o nt e c h n i q u e w er e a l i z ei ti nt h eh 2 6 4c o d e r a n dt h et e s tr e s u l t sp r o v ei t k e yw o r d s ：h 2 6 4 ，v i d e oc o d i n g ，r a t e d i s t o r t i o no p t i m i z a t i o n ，c o d i n g m o d e ，r a t ec o n t r o l i i i 此頁若屬實(shí)請申請人及導(dǎo)師簽名。 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工 作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝 的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果， 也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使 用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已 在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 研究生簽名：粒日期趁呸：生2 ： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 即：學(xué)校有權(quán)保窘送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱； 學(xué)校可以公布論文的全部內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制 手段保存論文。 ( 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 研究生簽名：缸導(dǎo)師簽名塵蕈 注：請將此聲明裝訂在論文的目錄前。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章緒論 現(xiàn)代社會是一個(gè)數(shù)字信息化的社會，數(shù)字信息化幾乎涉及到世界的各個(gè) 角落，改變了人類的工作、學(xué)習(xí)和生活方式。以多媒體和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息 技術(shù)已成為拓展人類能力的創(chuàng)造性工具。信息化的一個(gè)主要特征就是多媒體 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，隨著多媒體業(yè)務(wù)的不斷拓展，多媒體技術(shù)己成為產(chǎn)業(yè)界和 學(xué)術(shù)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 多媒體內(nèi)容豐富，包括文字、聲音、圖像、圖形和視頻等數(shù)據(jù)，信息容 量大，表達(dá)能力強(qiáng)，它代替單一的語音通信模式已是不可阻擋的趨勢。其中 數(shù)字視頻又是多媒體信息中最重要的成分。數(shù)字視頻技術(shù)在通信和廣播領(lǐng)域 獲得了日益廣泛的應(yīng)用，特別是2 0 世紀(jì)9 0 年代以來，隨著i n t e r n e t 和移 動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，視頻信息和多媒體信息在i n t e r n e t 和移動(dòng)網(wǎng)中的處理 和傳輸技術(shù)成了當(dāng)前我國信息化中的熱點(diǎn)。 眾所周知，視頻信息具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，如直觀性、確切性、高效性、 廣泛性等等。但是視頻信息的信息量太大，要使視頻得到有效的應(yīng)用必須 首先解決視頻壓縮編碼問題，其次解決壓縮后視頻質(zhì)量保證的問題。這兩者 是相互矛盾的，是矛盾的兩方面。我們的任務(wù)是既要有較大的壓縮比，又要 保證一定的視頻質(zhì)量。 1 1 視頻編碼技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀 圖像編碼技術(shù)自1 9 4 8 年o l i v e r 提出p c m 編碼理論，迄今己有5 0 多年 的歷史，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的研究領(lǐng)域。圖像編碼壓縮技術(shù)的基本思想 是去除圖像數(shù)據(jù)中各種相關(guān)性所帶來的冗余。一般視覺數(shù)據(jù)存在以下幾種冗 余”1 ：空間冗余、時(shí)間冗余、信息熵冗余、結(jié)構(gòu)冗余、知識冗余、視覺冗余等， 各種圖像編碼技術(shù)就是與這些視覺數(shù)據(jù)冗余類型有關(guān)。 根據(jù)編碼技術(shù)利用的冗余類型，t o r r e s 等人在他們的著作中把圖像編碼分 為第一代編碼技術(shù)和第二代編碼技術(shù)兩個(gè)階段”1 。第一代的編碼技術(shù)僅考慮圖 像及圖像序列中的空間冗余、時(shí)間冗余和信息熵冗余。其編碼方法主要以像 素或像素塊作為編碼實(shí)體，沒有或較少考慮人類視覺系統(tǒng)。第一代編碼方法 武漢理工大學(xué)碩七學(xué)位論文 主要有：脈沖編碼調(diào)制、預(yù)測編碼、變換編碼、矢量編碼、小波編碼等。由于 第一代編碼技術(shù)不能提供較高的編碼效率，不能在低碼率時(shí)提供良好的視覺 質(zhì)量，因此在八十年代初，開始產(chǎn)生第二代編碼技術(shù)。第二代編碼技術(shù)在第 一代編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮了視覺數(shù)據(jù)中的結(jié)構(gòu)冗余、知識冗余和 視覺冗余，從而獲得了更高的壓縮效率。代表性的第二代編碼方法主要有：基 于分割的編碼方法、基于模型的編碼方法和分形編碼等。第二代圖像編碼方 法建立在圖像分析和合成、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺等基礎(chǔ)上，其中許多 新的編碼技術(shù)還有待于進(jìn)一步的研究與探索。 1 2 視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn) 目前從事視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)制定的國際組織主要有國際電信聯(lián)盟i t u t 的 視頻編碼專家組v c e g ( v i d e oc o d i n ge x p e r tg r o u p ) 和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 i s o i e c 的運(yùn)動(dòng)圖像專家組m p e g ( m o t i o np i c t u r ee x p e r tg r o u p ) 。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化 組織基于不同的應(yīng)用需求，采用近似的壓縮編碼技術(shù)，分別制定了h 2 6 x 和 m p e g - - x 系列視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。其中l(wèi) t u t 針對可視會議等應(yīng)用分別制定了 h 2 6 1 ，h 2 6 2 ，h 2 6 3 ，h ：2 6 3 + ，h 2 6 3 + + ，h 2 6 l ，h 。2 6 4 a v c ；i s o i e c 相 繼制定了m p e g 一1 ，m p e g 一2 ，m p e g 一4 。以上國際壓縮標(biāo)準(zhǔn)盡管應(yīng)用領(lǐng) 域不同，但是均采用了預(yù)測編碼結(jié)合變換量化的混合編碼模式。其中兩大視 頻標(biāo)準(zhǔn)化組織于1 9 9 2 年聯(lián)合提出的m p e g - - 2 h 2 6 2 是現(xiàn)有最成功的國際視 頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。目前又再次聯(lián)手提出了h 2 6 4 a 、，c 即m p e g 一4 第1 0 部分。圖 1 1 給出了各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的時(shí)間及其關(guān)系。 1 9 8 8 1 9 9 0 一1 9 9 2 1 9 9 4 一1 9 9 6 一一一1 9 9 8 一- 2 0 0 0 一2 0 0 2 2 0 0 4 - 一 i t u t h 2 6 1 v 1h ，2 6 1 v 2h 2 6 3h 2 6 3 +h 2 6 3 + + s t a n d a r d j o i n tm p e g 2 h 2 6 2 h 2 6 4 m p e g - 4a v c i t u t m p e g m p e gm p e g 1m p e g 4 s t a n d a r d 圖t l 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 h 2 6 1 是最早出現(xiàn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，是i t u - - t 的前身c c i t t 針對可視電 話、會議電視和窄帶i s d n 等要求實(shí)時(shí)編解碼和低延時(shí)應(yīng)用提出的一個(gè)編碼標(biāo) 準(zhǔn)。它的輸出碼率是p x 6 4 k b i t s ，其中p 為0 到3 1 的整數(shù)，當(dāng)p 小于6 時(shí)， 只能傳輸清晰度不太高的圖像，可應(yīng)用于電視電話；當(dāng)p 大于6 時(shí)，可以傳 輸清晰度較好的圖像，適用于電視會議等。h 2 6 1 采用的算法主要是幀州預(yù)測 和二維d c t 變換的混合編碼方法，該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)支持幀間編碼和幀內(nèi)編碼，當(dāng) 幀間預(yù)測效率較低的時(shí)候，則直接采用d c t 變換。 m p e g - - 1 標(biāo)準(zhǔn)制定的目標(biāo)碼率是1 2 m 比特秒，對于c i f ( 3 5 2 x 2 8 8 ) 格式 圖像可以達(dá)到實(shí)時(shí)播放，是為只讀c d - - r o m 光盤的視頻存儲和播放所制定 的。類似于h 2 6 1 標(biāo)準(zhǔn)，m p e g 一1 也采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和二維d c t 變換，量化 后的d c t 系數(shù)進(jìn)行變長編碼，同時(shí)每個(gè)數(shù)據(jù)塊的直流分量d c 進(jìn)行預(yù)測差分 編碼。在m p e g 一1 標(biāo)準(zhǔn)中，圖像預(yù)測類型可以分為四種情況：幀內(nèi)預(yù)測、前 向幀間預(yù)測、雙向幀間預(yù)測和直接預(yù)測。 m p e g 一2 的視頻編碼部分就是h 2 6 2 ，該標(biāo)準(zhǔn)主要針對數(shù)字視頻廣播 d v b ( d i 舀t a lv i d e ob r o a d c a s t ) 、高清晰度電視h d t v ( h i g hd i g i t a lt e l e v i s i o n ) 和數(shù)字光盤d v d ( d i g i t a lv i d e od i s c a r d ) 等4 9 m 比特秒運(yùn)動(dòng)圖像的編碼。 m p e g 一2 作為一個(gè)得到廣泛應(yīng)用的國際標(biāo)準(zhǔn)，成功之處在于提出了通用的壓 縮編碼方法，定義了不同的“檔次”( p r o f i l e ) 和“等級”( l e v e l ) 。可滿足不 同圖像分辨率及相應(yīng)的存儲成本和處理速度的需要。m p e g 一2 標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同 的檔次形成了各個(gè)不同的子集，每個(gè)“檔次”的“等級”則是對編碼參數(shù)所 做出的進(jìn)一步限制。這樣以不同“檔次”和“等級”設(shè)計(jì)的解碼器能夠?qū)ο?同或者較低檔次的數(shù)據(jù)解碼。其中一個(gè)主要的檔次和等級組合是m p m l ( m a i np r o f i l e m a i nl e v e l ) 。 與h 2 6 1 視頻標(biāo)準(zhǔn)相比，m p e g 一2 t t 2 6 2 開始使用半像素精度的運(yùn)動(dòng)矢 量搜索，引入了“幀”和“場”的編碼方法，支持可分級性技術(shù)，包括空間 可分級性、時(shí)間可分級性和信噪比可分級性等。 h 2 6 3 是為低碼率視頻壓縮提供的新標(biāo)準(zhǔn)，目的是支持碼率小于6 4 k b i t s 的應(yīng)用。在h 2 6 1 建議的基礎(chǔ)上，h 2 6 3 進(jìn)行了重要改進(jìn)，采用了半像素精度 的運(yùn)動(dòng)矢量搜索，增加了非限制運(yùn)動(dòng)矢量，提出了基于語法的算術(shù)編碼、先 進(jìn)預(yù)測模式和p b 幀編碼等多個(gè)高級選項(xiàng)，從而達(dá)到了進(jìn)一步降低碼率和提高 編碼質(zhì)量的目的。h 2 6 3 + 和h 2 6 3 + + 擴(kuò)充了h 2 6 3 的編碼可選項(xiàng)，提高了編碼 3 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 效率，適用范圍更大，同時(shí)支持s q c i f 等多種圖像格式。h 2 6 3 在增加編碼 效率的同時(shí)，增強(qiáng)了抗誤碼的差錯(cuò)隱藏性能，將信道傳輸性能問題在信源編 碼中加以綜合考慮。 m p e g - - 4 標(biāo)準(zhǔn)既能夠支持低碼率的視頻應(yīng)用，也能夠支持廣播級的視 頻應(yīng)用。與其他標(biāo)準(zhǔn)相比，m p e g 一4 標(biāo)準(zhǔn)中引入了視聽對象a v o ( a u d i o v i s u a l o b j e c t ) 的概念，這種編碼模式能有效提高視頻通信的交互能力和編碼效率。 m p e g 一4 還采用了諸如形狀編碼和自適應(yīng)d c t 技術(shù)以支持任意形狀視頻對 象的編碼，以及基于內(nèi)容的可分級性操作。其自然視頻編碼的基本框架和 h 2 6 3 標(biāo)準(zhǔn)是接近的，但是由于“基于對象的編碼”尚有技術(shù)障礙，在技術(shù)專 利保護(hù)問題上遲遲難以找到有效的收費(fèi)形式，因此該標(biāo)準(zhǔn)目前仍然沒有得到 普遍應(yīng)用。 h 2 6 4 a v c 是i t u - - t 和1 s o i e c 共同成立的聯(lián)合視頻組j v t 0 0 i n tv i d e o r e a m ) 共同制定的新標(biāo)準(zhǔn)。j v t 于1 9 9 8 年2 月正式開始征集協(xié)議提案，1 9 9 9 年8 月完成了第一版草案和相應(yīng)的測試模型，2 0 0 1 年1 2 月，在j v t 的第1 次會議( p a t t a y a ，t h a i l a n d ) 上形成h 2 6 4 a v c 的第二版工作草案( w o r kd r a f t 2 ) ，并推出測試模型j m 一1 0 u s t i f i e dm o d e ln u m b e r1 1 ，2 0 0 2 年7 月的j v l 第 4 次會議( k l a g e n f u n ，a u s t r i a ) 上推出了h 2 6 4 a v c 的會員草案版( c o m m i t t e e d r a f t ) ，提出了相應(yīng)的校驗(yàn)?zāi)Ｐ蚸 m 一4 ，在2 0 0 3 年3 月召開的最后一次全體 大會( p a t t a y a ，t h a i l a n d ) ，給出了最后的凍結(jié)草案和相應(yīng)的測試模型。兩個(gè)月 后該標(biāo)準(zhǔn)提交給i s o i e c ，通過討論成為m p e g 一4 第十部分，形成正式版。 h 2 6 4 a v c 仍然采用預(yù)測結(jié)合變換的混合編碼方案，為了在相同的編碼框 架下實(shí)現(xiàn)更高的視頻壓縮編碼性能和更廣泛的適用性，在每一個(gè)功能模塊中 都引入了新的技術(shù)，使各功能模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)都發(fā)生了重要的改變。例如1 4 、 1 8 像素精度的運(yùn)動(dòng)估計(jì)、多塊模式的幀問預(yù)測、多參考幀、幀內(nèi)預(yù)測、環(huán)路 濾波器、自適應(yīng)算術(shù)編碼等，比以往標(biāo)準(zhǔn)明顯提高了編碼效率”3 “。 1 3h 2 6 4 a v c 碼率控制技術(shù)研究的現(xiàn)狀 在典型的h 2 6 4 a v c ( a d v a n c e dv i d e oc o d i n g ) 編碼流程中，當(dāng)前幀被分成 1 6 x 1 6 的宏塊，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償，在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償中有多參考幀和多達(dá)7 種塊模式的選擇，采用率失真優(yōu)化算法選擇最小代價(jià)的參考幀和模式，然后 4 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 差分模塊被分成4 x 4 的塊進(jìn)行整數(shù)變換和量化。在此之后，所有系數(shù)、運(yùn)動(dòng) 矢量、模式信息和其它開銷一起進(jìn)入熵編碼器以形成編碼的比特流。 由于碼流的碼率是不恒定的，所以編碼器需要進(jìn)行碼率控制，以達(dá)到在 給定目標(biāo)碼率的條件下盡可能產(chǎn)生高質(zhì)量的解碼圖像，因此碼率控制是編碼 器的一個(gè)不可缺少的部分。一般在視頻標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生后，碼率控制會得到廣泛研 究，例如針對m p e g 一2 ，m p e g 一4 ，h 2 6 3 等標(biāo)準(zhǔn)提出的碼率控制算法o ”。 然而，對出現(xiàn)不久的h 2 6 4 標(biāo)準(zhǔn)的研究還不是很多，而且對h 2 6 4 的碼率控 制比其它標(biāo)準(zhǔn)更加困難。這是因?yàn)樵诖a率控制算法以及率失真優(yōu)化( r a t e d i s t o r t i o no p t i m i z a t i o n ，r d o ) 中都使用了量化參數(shù)( q u a n t i z a t i o np a r a m e t e r , q p ) ，這導(dǎo)致了在進(jìn)行碼率控制時(shí)出現(xiàn)了下面的競爭問題：對當(dāng)前幀的宏塊進(jìn) 行率失真優(yōu)化時(shí)，需要先通過當(dāng)前幀或宏塊的平均絕對差( m e a na b s o l u t e d i f f e r e n c e ，m a d ) 決定每個(gè)宏塊的量化參數(shù)，然而當(dāng)前幀或宏塊的m a d 僅在率 失真優(yōu)化后才能得到。同時(shí)，編碼過程中的有效信道帶寬可以是恒定的或是 變化的，因此必須考慮恒定比特率( c b r ) 和變化比特率( v b r ) 兩種情況。然而， 當(dāng)前提出的大多數(shù)算法都是集中在c b r 情形上?！?，不適用于v b r 情形。 2 0 0 2 年，m a 較早的提出了一種h 2 6 4 的碼率控制算法“，采用t m 5 模 型，分為比特分配、第一次率失真優(yōu)化、計(jì)算量化參數(shù)和再次進(jìn)行率失真優(yōu) 化四步，只是在計(jì)算宏塊活動(dòng)性時(shí)，用幀內(nèi)預(yù)測或運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的s a d 代替以 前的宏塊方差，結(jié)果更為準(zhǔn)確；2 0 0 4 年，s h i n a 采用線性p 域碼率模型提出一 種h 2 6 4 的碼率控制算法“，由于采用了線性關(guān)系，該方法較為簡單，而且 對于場景切換情形能產(chǎn)生近似恒定的比特率。同年，x u 也提出了一種高效率 的h 2 6 4 碼率控制算法“，分為幀層和宏塊層的控制，實(shí)際產(chǎn)生的比特率較 為穩(wěn)定，而且比接近目標(biāo)比特率，復(fù)雜度較低，只進(jìn)行了一次率失真優(yōu)化( m a 的算法“”及其它一些算法均進(jìn)行了兩次率失真優(yōu)化) ，峰值信噪比( p s n r ) 較為平滑，但比m a 的算法“7 1 稍低一些；m a 于2 0 0 3 年又提出了一種自適應(yīng) 的碼率控制算法“，引入了基本單元的概念，分為圖像組( g o p ) 層、幀層 和基本單元層三個(gè)層次的控制算法，效率較好。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 4 論文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 1 4 1 論文研究內(nèi)容 本文對h 2 6 4 a v c 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)和碼率控制算法進(jìn)行了深入的研究。主 要的工作有： ( 1 ) 對h 2 6 4 a v c 編碼器的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。 ( 2 ) 重點(diǎn)分析了率失真優(yōu)化技術(shù)在h 2 6 4 中的應(yīng)用。對率失真優(yōu)化技術(shù) 和碼率控制技術(shù)的關(guān)系進(jìn)行了深入的研究，分析了兩者的閉環(huán)關(guān)系。 ( 3 ) 論述了碼率控制的原理和編碼模型，針對h 2 6 4 碼流的特點(diǎn)，詳細(xì) 分析了基于有效比特位的編碼模型。 ( 4 ) 介紹了視頻編碼應(yīng)用中三種經(jīng)典的碼率控制算法，具體分析了 h 2 6 4 1 a v cj m 7 6 的碼率控制算法。在以上研究的基礎(chǔ)上，用c 語言實(shí)現(xiàn)了基 于有效比特位編碼模型和率失真優(yōu)化技術(shù)的碼率控制算法。 1 4 2 論文結(jié)構(gòu)安排 本文分為四章，章節(jié)安排如下： 第一章簡要介紹了視頻編碼技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，介紹了一些常見的視頻 編碼國際標(biāo)準(zhǔn)和l - i 2 6 4 碼率控制算法的發(fā)展現(xiàn)狀。 第二章h 2 6 4 編碼器的原理。首先介紹了h 2 6 4 編碼器的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)， 接著，詳細(xì)分析了h 2 6 4 編碼器的關(guān)鍵技術(shù)。 第三章碼率控制技術(shù)的研究。首先介紹了碼率控制技術(shù)的基本原理，接 著分析了率失真優(yōu)化技術(shù)在視頻編碼中的應(yīng)用，并分析了率失真優(yōu)化技術(shù)和 碼率控制技術(shù)的關(guān)系。對一種新的基于率失真優(yōu)化技術(shù)和有效比特位編碼模 型的碼率控制算法進(jìn)行了詳細(xì)分析。本章的最后對這種算法進(jìn)行了測試，驗(yàn) 證了可行性。 第四章對整篇論文進(jìn)行了總結(jié)，說明下一步的工作，對未來的研究工作 進(jìn)行展望。 6 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章h 2 6 4 a v c 編碼器原理 2 1h 2 6 4 a v c 的應(yīng)用 h 2 6 4 a v c 的頒布在視頻壓縮編碼的發(fā)展中具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。它的 優(yōu)異的壓縮性能也將在數(shù)字電視廣播、視頻實(shí)時(shí)通信、網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體傳遞 以及多媒體短信等各個(gè)方面發(fā)揮重要作用。 數(shù)字電視的優(yōu)越性己是公認(rèn)的，但它的廣泛應(yīng)用還有賴于高效的壓縮技 術(shù)。例如利用m p e g - - 2 壓縮的一路高清晰度電視( h d t v ) ，約需2 0 m b i t s 的帶寬，有人作過初步試驗(yàn)，如利用h 2 6 4 a v c 進(jìn)行一路h d t v 的壓縮，大 概只需5 m b i t s 的帶寬。眾所周知，美國已公布在2 0 1 0 年( 我國約在2 0 1 5 年) 停止模擬電視廣播，全部采用數(shù)字電視廣播，如果那時(shí)h d t v 要獲得迅猛發(fā) 展，必須要降低成本。以傳輸費(fèi)用而言，采用h 2 6 4 ，可使傳輸費(fèi)用降為原來 的1 4 ，這是一個(gè)十分誘人的前景，據(jù)了解，2 0 0 8 年在我國北京舉行的奧運(yùn) 會，也將是一個(gè)“科技奧運(yùn)”，h d t v 必然將呈現(xiàn)在人們的眼前，一個(gè)高質(zhì)量 的壓縮性能優(yōu)異的h 2 6 4 視頻編碼技術(shù)和設(shè)備的市場前景是可以想象的。 視頻通信是h 2 6 4 又個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，2 0 世紀(jì)9 0 年代初以來，會議電 視在我國獲得了迅速發(fā)展，主要是利用它召開行政會議，其優(yōu)點(diǎn)是可節(jié)約大 量旅途出差時(shí)間，節(jié)約出差費(fèi)用，還爭取了時(shí)間并能及時(shí)做出重大決策。短 短幾年，全國從中央到省，到地市甚至縣，建立了幾千個(gè)會議電視室，在國 民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。其不足之處為：( 1 ) 不方便：必須到電信局 專門的電視會議室才能參加會議；( 2 ) 價(jià)格昂貴；當(dāng)時(shí)采用h 2 6 1 作為視頻壓 縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，壓縮比不高，而且圖像質(zhì)量也不夠好，設(shè)備價(jià)格昂貴，傳輸費(fèi) 用也昂貴?？梢曤娫捠且曨l通信的另一個(gè)重要應(yīng)用，人們一直把它作為實(shí)現(xiàn) 古人的“千里眼、順風(fēng)耳”理想的通信工具，可是直到今天，尚未很好地廣 泛地得到應(yīng)用，其中一個(gè)重要原因是視頻質(zhì)量不理想，這與視頻壓縮技術(shù)有 密切關(guān)系。特別是，出于互聯(lián)網(wǎng)在2 0 世紀(jì)9 0 年代的迅猛發(fā)展，人們希望利 用i p 技術(shù)傳輸視頻，現(xiàn)在人們已可看到，在網(wǎng)絡(luò)流量不大時(shí)，人們看到的可 視電話質(zhì)量尚能接受( 盡管也不是很好) 。由于i p 數(shù)據(jù)流的突發(fā)性，當(dāng)流量大 時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會發(fā)生擁塞，這時(shí)經(jīng)常發(fā)生丟包、誤碼，看到的圖像中帶有不少方 7 武漢理丁大學(xué)碩士學(xué)能論文 塊，這樣的視頻質(zhì)量是無法讓人們接受的。于是對視頻編碼技術(shù)的要求，不 僅僅要壓縮比高，而且應(yīng)在惡劣的傳輸條件下( 包括移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的衰落) 具有 抗阻塞、抗誤碼的健壯性。h 2 6 4 不僅具有優(yōu)異的壓縮性能，而且具有良好的 網(wǎng)絡(luò)親和性。這對實(shí)時(shí)的視頻通信是十分重要的?，F(xiàn)在已有基于d s p 的采用 h 2 6 4 編碼的可視電話出現(xiàn)在市場上進(jìn)一步說明了在視頻通信中h 2 6 4 的重 要應(yīng)用價(jià)值。 h 2 6 4 還有一個(gè)重要應(yīng)用，即網(wǎng)絡(luò)的流媒體。眾所周知，應(yīng)用流媒體技 術(shù)的視頻點(diǎn)播( v o o ) 最近有了迅速發(fā)展，韓國的寬帶上網(wǎng)的應(yīng)用中v o d 占據(jù) 了第二位。我國寬帶上網(wǎng)用戶迄今已達(dá)1 0 0 0 萬戶以上，而且還在繼續(xù)發(fā)展， v o d 的迅速發(fā)展也是可以期待的。 多媒體短信患也是h 2 6 4 的重要應(yīng)用之一，我國的短信市場正方興未艾， 相信多媒體短信也將有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?m p e g - - 4 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是靈活，而h 2 6 4 著重于解決壓縮的高效率和傳輸 的高可靠性因而其應(yīng)用面十分廣泛。具體說來，h 2 6 4 支持三個(gè)不同檔次的 應(yīng)用： 基本檔次：用于“視頻會議”，如會議電視、可視電話、遠(yuǎn)程醫(yī)療。 擴(kuò)展檔次：用于網(wǎng)絡(luò)的視頻流，如視頻點(diǎn)播。 主要檔次：用于消費(fèi)類電子應(yīng)用，如數(shù)字電視廣播、數(shù)字視頻存儲等。 2 2h 2 6 4 a v c 編解碼器的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu) h 2 6 4 并不明確地規(guī)定一個(gè)編解碼器如何實(shí)現(xiàn)，而是規(guī)定了一個(gè)編碼的視 頻比特流的句法，和該比特流的解碼方法，各個(gè)廠商的編碼器和解碼器在此 框架下應(yīng)能夠互通，在實(shí)現(xiàn)上具有較大的靈活性，而且有利于互相競爭。 h 2 6 4 編碼器和解碼器的功能組成分別如圖2 一i 和2 2 所示。 8 武漢理_ l 大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 - - 1h 2 6 4 編碼器 圖2 2h 2 6 4 解碼器 從圖2 一l 和2 2 中可見。h 2 6 4 和基于以前的標(biāo)準(zhǔn)( 如h 2 6 1 、h 2 6 3 、 m p e 0 1 、m p e g 一4 ) 中的編解碼器功能塊的組成并沒有什么區(qū)別。主要的 不同在于各功能塊的細(xì)節(jié)。由于視頻的內(nèi)容時(shí)刻在變化，有時(shí)空間細(xì)節(jié)很多， 有時(shí)大面積的平坦。這種內(nèi)容的多變性就必須采用相應(yīng)的自適應(yīng)的技術(shù)措施； 由于信道在環(huán)境惡劣下也是多變的，例如互聯(lián)網(wǎng)，有時(shí)暢通，有時(shí)不暢，有 時(shí)阻塞；又如無線網(wǎng)絡(luò)，有時(shí)發(fā)生嚴(yán)重衰落，有時(shí)衰耗很小，這就要求采取 相應(yīng)的自適應(yīng)方法來對抗這種信道畸變帶來的不良影響。這兩方面的多變帶 來了自適應(yīng)壓縮技術(shù)的復(fù)雜性。h 2 6 4 就是利用實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性獲得壓縮性能的 明顯改善。由于大規(guī)模集成電路技術(shù)和工藝的迅猛進(jìn)步，今天已完全具備了 實(shí)現(xiàn)的可能性。 編碼器采用的仍是變換和預(yù)測的混合編碼法。在圖2 一l 中，輸入的幀或 場f 以宏塊為單位被編碼器處理。首先，按幀內(nèi)或幀問預(yù)測編碼的方法進(jìn)行 9 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 處理。如果采用幀間預(yù)測編碼，其預(yù)測值p r e d ( 圖中用p 表示) 是由當(dāng)前片 中已編碼的參考圖像經(jīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償( m c ) 后得出的，其中參考圖像用c 一，表示。 為了提高預(yù)測精度，從而提高壓縮比，實(shí)際的參考圖像可在過去或未來( 指 顯示次序上) 已編碼解碼重建和濾波的幀中進(jìn)行選擇。預(yù)測值p r e d 和當(dāng)前 塊相減后，產(chǎn)生一個(gè)殘差塊q ，經(jīng)塊變換、量化后產(chǎn)生一組量化后的變換系 數(shù)x 再經(jīng)熵編碼，與解碼所需的一些其它信息( 如預(yù)測模式量化參數(shù)、運(yùn)動(dòng) 矢量等) 一起組成一個(gè)壓縮后的碼流，經(jīng)n a l ( 網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)層) 供傳輸和存 儲用。為了提供進(jìn)一步預(yù)測用的參考圖像，編碼器必須有重建圖像的功能。 因此必須使殘差圖像經(jīng)反量化、反變換后得到的諺與預(yù)測值p 相加，得到“( ( 未經(jīng)濾波的幀) 。為了去除編碼解碼環(huán)路中產(chǎn)生的噪聲，提高參考幀的圖像 質(zhì)量，從而提高壓縮圖像性能，設(shè)囂了一個(gè)環(huán)路濾波器，濾波后的輸出( 即 為重建圖像，可用作參考圖像。 由圖2 2 可知，由編碼器的n a l 輸出一個(gè)壓縮后的h 2 6 4 壓縮比特流。 在圖2 2 中，經(jīng)熵解碼得到量化后的一組變換系數(shù)x 再經(jīng)反量化、反變換， 得到殘差反。利用從該比特流中解碼出的頭信息，解碼器就產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測塊 p r e d ，它和編碼器中的原始p r e d 是相同的。當(dāng)該解碼器產(chǎn)生的p r e d 與殘 差諺相加后，就產(chǎn)生出叫，再經(jīng)濾波后，最后就得到重建的，這個(gè)就 是最后的解碼輸出圖像。 2 3h 2 6 4 a v c 的關(guān)鍵技術(shù) 2 3 1 幀內(nèi)預(yù)測技術(shù) 幀內(nèi)預(yù)測編碼的基本原理是利用已解碼重構(gòu)的鄰近塊像素來實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前 編碼塊的預(yù)測，對預(yù)測塊和實(shí)際塊的殘差進(jìn)行變換，量化，熵編碼。通常， 視頻序列空間相鄰像素之間具有強(qiáng)相關(guān)性，存在大量的空域冗余，特別是在 變化平緩的背景區(qū)域。 在變化相對平緩的背景區(qū)域，由于相鄰像素值相近，利用幀內(nèi)預(yù)測可以 大大提高幀內(nèi)編碼的效率。在以往的編碼標(biāo)準(zhǔn)中( 在h 2 6 3 + 中，幀內(nèi)預(yù)測只是 可選的編碼： 具之一，而且當(dāng)時(shí)采用的預(yù)測方法非常簡單“”1 ，幀內(nèi)編碼只是 直接對像素值進(jìn)行變換、量化和熵編碼，編碼輸出的比特?cái)?shù)很多?？紤]到消 除空問冗余，降低幀內(nèi)編碼的比特?cái)?shù)，進(jìn)一步提高壓縮比，h 2 6 4 a v c 將幀 1 0 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 內(nèi)預(yù)測作為必須的編碼工具固定下來，并且進(jìn)行了大量改進(jìn)。 然而，圖像的不同區(qū)域空間變化是不相同的。尤其是不同物體交接的邊 界區(qū)域，通常是圖像空間變化最復(fù)雜的地方，例如人的臉部區(qū)域。如果在這 類區(qū)域采用的幀內(nèi)預(yù)測方式與背景區(qū)域相同，編碼效果一定會更差。為了提 高幀內(nèi)預(yù)測的質(zhì)量，h 2 6 4 a v c 提供三種幀內(nèi)預(yù)測方式“。4 x 4 亮度塊幀內(nèi)預(yù) 測；1 6 x 1 6 亮度宏塊幀內(nèi)預(yù)測；8 x 8 色度宏塊幀內(nèi)預(yù)測，并且為每一種預(yù)測方 式提供多種預(yù)測模式。 一般，圖像相對變化較大的區(qū)域，需要更細(xì)小的塊分割和更多可選的預(yù) 測模式，以提供足夠的預(yù)測精度，因此4 x 4 亮度塊幀內(nèi)預(yù)測采用9 種預(yù)測模 式。而1 6 x 1 6 亮度宏塊幀內(nèi)預(yù)測，更適合用在變化較平緩且面積較大的區(qū)域， 預(yù)測模式也相應(yīng)有所減少，只有四種。另外，由于人類視覺系統(tǒng)h v s ( h u m a n v i s u a ls y s t e m ) 對色度變化的敏感性低于亮度，因此8 x 8 色度塊幀內(nèi)預(yù)測所需 預(yù)測模式少于4 x 4 亮度塊幀內(nèi)預(yù)測，共有四種模式。 1 、4 x 4 亮度塊幀內(nèi)預(yù)測 圖2 3 為4 x 4 亮度塊幀內(nèi)預(yù)測的像素及預(yù)測方向圖。 q i j k l m n o p 心易 心5 7 、 ， 5 0 ( a )( b ) 圖2 34 x 4 亮度塊幀內(nèi)預(yù)測和預(yù)測方向示意圖 圖2 - - 3 ( a ) 中大寫字母a - - q 表示相鄰塊己解碼重構(gòu)的像素( 當(dāng)這些像素 在圖像外部或編碼次序上滯后于被預(yù)測像素時(shí)稱為不可得) ，小寫字母a p 表示被預(yù)測的4 x 4 亮度塊的1 6 個(gè)亮度像素。 由于預(yù)測模式2 為d c 預(yù)測，不包括在預(yù)測方向圖中，所以圖2 - 4 ( b ) c 0 所 示只是4 x 4 亮度塊其余8 種預(yù)測模式的預(yù)測方向圖。模式2 根據(jù)a 一0 中已 編碼像素進(jìn)行預(yù)測，而其余只有在所需預(yù)測像素全部提供后才能使用。對模 h gf e d d h p c c g k 0 b b f j n a a e ；m 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 式3 8 ，預(yù)測像素由a q 加權(quán)平均而得。例如，模式4 中， d = r o u n d ( b 4 + c 2 + d 4 ) ，預(yù)測模式下的像素a - - p 的預(yù)測值計(jì)算公式可查閱參 考文獻(xiàn)“。 九種預(yù)測模式分別為： 模式0 ：垂直預(yù)測； 模式l ：水平預(yù)測； 模式2 ：d c 預(yù)測，沒有表明在圖中； 模式3 ：下左對角線預(yù)測，與模式。成4 5 度角； 模式4 ：下一右對角線預(yù)測，與模式1 成4 5 度角； 模式5 ：垂直右斜線預(yù)測，與模式o 成2 2 6 度角； 模式6 ：水平下斜線預(yù)測，與模式1 成2 2 6 度角； 模式7 ：垂直左斜線預(yù)測，與模式o 成2 2 6 度角； 模式8 ：水平上斜線預(yù)測，與模式1 成2 2 6 度角。 2 、1 6 x 1 6 亮度宏塊幀內(nèi)預(yù)測 1 6 x 1 6 亮度宏塊幀內(nèi)預(yù)測共有4 種預(yù)測模式， 模式o ：垂直預(yù)測； 模式1 ：水平預(yù)測： 模式2 ：d c 預(yù)測； 模式3 ：平面預(yù)測( p l a n e ) ，采用一個(gè)線性平面函數(shù)，這在亮度變化平緩的 區(qū)域預(yù)測效果非常好。 如圖2 4 所示，其中a ，b 分別表示相鄰宏塊己解碼重建的像素。 模式0 ( 垂直)模式1 ( 水平)模式2 ( d c )模式3 ( p l a n e ) 圖2 41 6 1 6 亮度宏塊幀內(nèi)預(yù)測模式示意圖 3 、8 x 8 色度塊幀內(nèi)預(yù)測 武漢理_ 大學(xué)碩士學(xué)位論文 與1 6 x 1 6 亮度宏塊幀內(nèi)預(yù)測的預(yù)測模式相比，除了d c 預(yù)測有點(diǎn)細(xì)微區(qū) 別外，其他預(yù)測模式十分類似。預(yù)測模式分為 模式o ：d c 預(yù)測； 模式1 ：水平預(yù)測： 模式2 ：垂直預(yù)測； 模式3 ：平面預(yù)測。 色度宏塊包含u ，v 兩個(gè)色度分量宏塊。在進(jìn)行8 x 8 色度宏塊幀內(nèi)預(yù)測 時(shí)，對兩者采用相同的預(yù)測模式。預(yù)測值計(jì)算公式可查閱參考文獻(xiàn)“。 2 3 2 幀間預(yù)測技術(shù) 1 、幀間預(yù)測的方塊類型 h 2 6 1 ，m p e g l 和m p e g - - 2 ( h 2 6 2 ) 只有一種1 6 x 1 6 幀間預(yù)測方塊。 h 2 6 3 和m p e g 一4v e r s i o n1 增加一種方塊8 8 。m p e g - - 4v e r s i o n2 有4 種 方塊：1 6 x 1 6 ，1 6 x 8 ，8 x 1 6 和8 x 8 。h 2 6 4 有7 種方塊：1 6 x 1 6 ，1 6 x 8 ，8 x 1 6 ， 8 x 8 ，8 x 4 ，4 x 8 和4 4 。h 2 6 4 與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)一樣，分塊方式是同宏塊同方塊， 有7 種方塊類型，采用一種樹狀結(jié)構(gòu)的分塊方式。把宏塊分成4 個(gè)8 x 8 分區(qū)。 在完成宏塊的分塊后，再在每個(gè)8 x 8 分區(qū)內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立的分塊。同分區(qū)的方塊 形狀相同，而同宏塊內(nèi)不同分區(qū)的方塊形狀可以不同，分區(qū)的方塊類型與宏 塊的方塊類型獨(dú)立。h 2 6 4 的方塊類型如圖2 5 所示。擁有最多方塊類型組 合的h 2 6 4 達(dá)到最高編碼效率。 宏塊類型 分區(qū)類型 1 6 x 1 61 6 x 88 1 68 8 口目田田 4 x 84 x 4 口目田田 圖2 5 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測的方塊類型 2 、1 4 像素精度的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)矢量精度不斷提高：h 2 6 1 為整像素，m p e g 一1 ， m p e g 一2 ，h 2 6 3 和m p e g - - 4v e r s i o n1 為i 2 像素，m p e g - - 4v e r s i o n2 和 h 2 6 4 提高到i 4 像素。1 l 像素精度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，應(yīng)用了常用的先擴(kuò)展再取樣 的數(shù)字信號處理技術(shù)：對幀存貯區(qū)的多個(gè)參考幀做l 倍擴(kuò)展，用解碼器己知 的內(nèi)插濾波器在分?jǐn)?shù)像素位置插值，得到的數(shù)字圖像信號包絡(luò)波形更加平滑； 對于當(dāng)前幀的一個(gè)n m 幀間預(yù)測方塊，從多個(gè)參考幀內(nèi)插圖像中選取一塊最 佳預(yù)測的( l n ) ( l x m ) 圖像塊，經(jīng)過1 l 取樣形成n m 預(yù)測圖像塊， 用于預(yù)測當(dāng)前幀的方塊。這樣處理不僅使求得的圖像幀間位移更精確，而且 改善預(yù)測圖像