數字電視H．2 6 4編碼技術(shù)分析及應用展望

(2)CAVLC編碼：基于上下文的自適應變長(cháng)編碼是用來(lái)對差值的經(jīng)zig-zag掃描的4×4(和2×2)塊變換系數進(jìn)行編碼的方法。CAVLC利用了量化的4×4塊的若干特性：①預測、變換和旦化后的塊一般是稀疏的(包含了很多個(gè)0)。CAVLC利用游程編碼來(lái)緊湊地代表一長(cháng)串0。②zig-zag掃描后的最高非零系數常常是+1／-1的序列。③相鄰塊的非零系數數目是相關(guān)的。系數的數目用對照表來(lái)編碼，對照表的選擇取決于相鄰塊中非零系數數目。④非零系數的幅度在重排數組的開(kāi)始處比較高(接近DC系數)，在高頻處比較低。CAVLC利用這一點(diǎn)根據最近編碼的幅度，適當地選擇幅度參數的VLC對照表。
(3)CABAC方法：算術(shù)編碼使編碼和解碼兩邊都能使用所有句法元素(變換系數、運動(dòng)矢量)的概率模型。為了提高算術(shù)編碼的效率，通過(guò)內容建模的過(guò)程，使基本概率模型能適應隨視頻幀而改變的統計特性。內容建模提供了編碼符號的條件概率估計，利用合適的內容模型，存在于符號間的相關(guān)性可以通過(guò)選擇目前要編碼符號鄰近的已編碼符號的相應概率模型來(lái)去除，不同的句法元素通常保持不同的模型?？芍谏舷挛牡淖赃m應二進(jìn)制算術(shù)編碼算法的基本步驟是：①對每個(gè)語(yǔ)法元素，根據其上下文選擇概率模型。②基于局部統計自適應調整概率統計③使用算術(shù)編碼。實(shí)現方框圖如圖2所示。

上下文概率選擇：根據過(guò)去的觀(guān)察選擇“上下文概型”。該模型為一個(gè)或幾個(gè)二進(jìn)制符號位的概率模型，它可以從有效模型中選擇，它們是根據最近概碼的數據符號的統計得來(lái)的。上下文模型儲存每個(gè)二進(jìn)制符號是1或0的概率。二進(jìn)制化：將非二進(jìn)制符號(變換系數或運動(dòng)矢量)轉換成二進(jìn)制碼。ABAC只處理1和0。
算術(shù)編碼引擎：一個(gè)算術(shù)編碼器所選擇的概率模型對每個(gè)位進(jìn)行編碼。對每個(gè)位只有兩個(gè)子區間(相當于0和1)概率更新：所選擇的上下文模型根據實(shí)際的編碼值加以更新(如位值為“1”，則頻度“1”的概目增值)。

2 H．264在視頻會(huì )議中的應用
目前，大多數的視頻會(huì )議系統均采用H．261或H．263視頻編碼標準，而H．264的出現，使得在同等速率下，H．264能夠比H．263減小50％的碼率。也就是說(shuō)，用戶(hù)即使是只利用384kbit／s的帶寬，就可以享受H．263下高達768kbit／s的高質(zhì)量視頻服務(wù)。H．264不但有助于節省龐大開(kāi)支，還可以提高資源的使用效率，同時(shí)令達到商業(yè)質(zhì)量的視頻會(huì )議服務(wù)擁有更多的潛在客戶(hù)。
面向IP和無(wú)線(xiàn)環(huán)境H．264草案中包含了用于差錯消除的工具，便于壓縮視頻在誤碼、丟包多發(fā)環(huán)境中傳輸，如移動(dòng)信道或IP信道中傳輸的健壯性。
為了抵御傳輸差錯，H．264視頻流中的時(shí)間同步可以通過(guò)采用幀內圖像刷新來(lái)完成，空間同步由條結構編碼(slicestructured coding)來(lái)支持。同時(shí)為了便于誤碼以后的再同步，在一幅圖像的視頻數據中還提供了一定的重同步點(diǎn)。另外，幀內宏塊刷新和多參考宏塊允許編碼器在決定宏塊模式的時(shí)候不僅可以考慮編碼效率，還可以考慮傳輸信道的特性。除了利用量化步長(cháng)的改變來(lái)適應信道碼率外，在H．264中，還常利用數據分割的方法來(lái)應對信道碼率的變化。從總體上說(shuō)，數據分割的概念就是在編碼器中生成具有不同優(yōu)先級的視頻數據以支持網(wǎng)絡(luò )中的服務(wù)質(zhì)量QoS。例如采用基于語(yǔ)法的數據分割(syntax-based data partitioning)方法，將每幀數據按其重要性分為幾部分，這樣允許在緩沖區溢出時(shí)丟棄不太重要的信息。還可以采用類(lèi)似的時(shí)間數據分割(temporal data partitioning)方法，通過(guò)在P幀和B幀中使用多個(gè)參考幀來(lái)完成。
在無(wú)線(xiàn)通信的應用中，我們可以通過(guò)改變每一幀的量化精度或空間／時(shí)間分辨率來(lái)支持無(wú)線(xiàn)信道的比特率變化?？墒?，在多播的情況下，要求編碼器對變化的各種比特率進(jìn)行響應是不可能的。因此，不同于MPEG-4中采用的精細分級編碼FGS(Fine Granular Scalability)的方法(效率比較低)，H．264采用流切換的SP幀來(lái)代替分級編碼。

3 結束語(yǔ)

因此視頻會(huì )議產(chǎn)品支付H.264協(xié)議，研究人員致力于普及H.264這個(gè)全新的業(yè)界標準。我們必將能體驗H.264視頻服務(wù)給我們帶來(lái)高品質(zhì)的享受。