MPEG-4技术的演进与在中国的应用(05-100)

　　多基准帧

　　H.264/AVC 还支持多画面活动补偿预测。如图3所示,H.264/AVC可提供不止一个的预先编码画面作为活动补偿预测基准。然而,无论是编码器还是解码器都必须存储基准画面,以实现多画面缓冲器中的画面间预测。

　　基于以上特别的先进技术,与其他现有标准相比,H.264/AVC所带来的益处显而易见。例如,与MPEG-2、MPEG-4 ASP 和H.263 HLP等现有的编码标准相比,在使用H.264/AVC播放DVD品质的电视或进行HD视频编码时,相关的位率可节省2.25 到2.5,如表1所示。

　　AVS开创MEPG-4发展新境界

　　随着中国数字音频/视频多媒体设备和系统市场的发展,为建立全国性的压缩、处理和数字版权管理标准,中国数字音视频编解码技术标准工作组(中国AVS工作组)开发了数字音视频编解码标准(AVS),并于2002年6月由中国信息产业部科学技术司批准通过。2003年12月,AVS工作组针对高清和高质量数字广播、数字存储媒体及其他相关应用制定的首个AVS视频标准问世。

　　由于采用的模块相同,AVS与H.264/AVC编码器的架构看起来比较类似。但是,考虑到目标应用与MPEG-2的向后兼容性以及解码复杂程度等因素, AVS音视频编码解码器中模块还是采用了独到的技术,实现了编码效率的进一步大幅提升。

　　AVS需要对输入宏块进行预测,图4所示的开关S0 用于选择帧间和帧内宏块所需的正确预测方法。帧内预测源自左上方块中的相邻像素。由于采用的是8×8整数转换,因此空间预测的单元大小也是8×8。帧间预测则源自解码帧和解码场。AVS支持16×16、16×8、8×16和8×8这4种尺寸的块,但总体而言,高分辨率视频很少使用小尺寸的块。AVS帧间块的活动矢量精度为四分之一像素。

　　在AVS中,预测剩余误差需通过8×8整数转换方法进行转换。渐进块仍然按照之字形顺序进行扫描,与MPEG-2中的扫描顺序相似。但AVS却通过自适应VLC编码技术在逐行扫描块中定义了一种新的扫描顺序,四种不同类型的Exp-Golomb密码本也分别对应不同的分配方式。此外,AVS还定义了一些映射表,可将编码符号映射到特殊编码及其成分中。

　　预测与当前重建错误图像的总数构成了重建基准。AVS在活动补偿环路中使用了一个去块滤波器,能够根据块的工作情况与QP参数进行自动调节。

　　由于MPEG-2编码解码器与系统在现有的广播系统中得到了广泛的运用,因此AVS的语法结构也特别采用了与MPEG-2类似的设计,因此能够直接应用于现有的MPEG-2系统。

　　目前,AVS可支持YUV 4:2:0和YUV 4:2:2采样结构,以及8位样本精度,用于色度格式的2位无正负整数则为诸如YUV 4:4:4 或RGB 4:4:4之类的其他顺序格式保留了应用空间。

 

　　图4 AVS 视频编码器框图

 

　　图5 PR8185单芯片解决方案

　　实现AVS视频标准的主要技术

　　平均信息量编码

　　首先,AVS 采用了 序列Exp-Golomb编码表 (k=0, 1, 2, 3)、CBP、宏块编码模式和活动矢量, 并通过 序列 Exp-Golomp 编码表进行解码。由于对Exp-Golomp 编码表进行了调整,AVS解码器并不需要存储这些编码表。而语法元素可以利用带有可选择查找表的简单分析进行解码。 AVS定义的19 个映射表尽管只占用了不到2k 字节的空间,却能很好地适应不同的分配,并具有很高的编码能力。

　　转换和量化

　　与 H.264/AVC 和 MPEG-2不同的是, AVS 采用8×8 整数转换。为了减少解量化和逆转换中的取整误差,AVS还专门设置了一种特殊程序,并且各种操作均可在16 位内完成。

　　帧内预测

　　AVS 视频标准采用了帧内预测技术,改进了帧内编码的宏块性能。与AVC/H.264相比, AVS 定义了5种用于8×8亮度块的模式和 4种用于8×8 色度块的模式。