H.264/AVC視頻編解碼技術與標準
H.264/AVC挾著前輩MPEG-4 的余威，打著世界第一的旗號，在近幾年狂掃整個視頻編解碼界，廣泛被 3GPP、DVB、HD-DVD 與 藍光 DVD所接受。

H.264/AVC是ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG)與ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG)共同組成的Joint Video Team (JVT) 所制定的視頻壓縮標準。

JVT制訂H.264/AVC視頻壓縮標準的主要目標在發(fā)展一套高效能、具有網(wǎng)絡親和性 (network-friendly) 及具有抗誤性 (error resilience) 能力的視頻壓縮技術，并且大幅改進壓縮率，使得相較于MPEG-2、H.263或MPEG-4 Advanced Simple Profile視頻壓縮標準，在相似的視頻壓縮質(zhì)量下可節(jié)省約50%以上的位率 (壓縮率比MPEG-2 高約2.25-2.5倍；比MPEG-4 ASP 高約 1.6-2倍) 。

H.264/AVC 不只相當有效率，將超高質(zhì)量的視頻以較小的檔案儲存，它同時也具有相當?shù)难诱剐?，能夠制作出各式用途的視頻影片，包括手機上使用的 3G 標準以及高分辨率（HD）視頻等等。H.264/AVC 可制作出相當賞心悅目，50-160 Kbps 的 3G 手機影片， 800-1500 Kbps 的標準分辨率（SD）視頻影片，5-7 Mbps 的優(yōu)質(zhì) HD 視頻（1280x720），以及7-9 Mbps 的 full HD 視頻（1920x1080）。以今日以MPEG-2為主的SD DVD 為例，H.264/AVC 可以相對制作出 full HD 的視頻。

雖然H.264/AVC之壓縮效能遠較于先前之視頻壓縮標準為高，但由于其具有相當復雜之編碼技術及模式選擇，使得其運算復雜度也遠高于先前之壓縮標準。根據(jù)JVT會議文件之評估，H.264/AVC相較于MPEG-4 Part 2，其編碼器復雜度約為10倍以上，而譯碼器復雜度則為3倍以上。

如此高之復雜度將使得H.264/AVC難以使用在具有實時需求之應用上。因此如何在不犧牲H.264/AVC之壓縮效能之前提下，降低其運算復雜度使其適于實用化之程度，為目前相當重要之研究方向。此外如何根據(jù)網(wǎng)絡視頻流應用之特點，善加使用

H.264/AVC之各種編碼工具及找出最佳之編碼模式組合，以發(fā)揮其最大效能，也值得加以研究。

在業(yè)界動態(tài)方面，蘋果計算機已將 H.264/AVC 直接整合在 QuickTime播放器中，同時也有數(shù)家公司提供H.264/AVC的芯片，預料不久，就可以看到內(nèi)建 H.264/AVC 的手機、 SET-TOP Box、DVD 播放機等設備了。

AVS視頻編解碼技術與標準
AVS標準簡介
世界各國對重要標準的選擇，都是基于本國或本地區(qū)產(chǎn)業(yè)利益的。對于數(shù)字音視頻，各國對信源編碼標準的選擇是有所不同的。我國在選擇數(shù)字音視頻標準時，更應該發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，選擇有利于產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展、有利于形成具有國際影響的音視頻編碼標準，AVS正是這樣一個標準。

中國作為一個消費電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費大國，完全應該利用可以自主控制的技術形成自主信源編碼標準。更重要的是，MPEG-2標準完成于1994年，近10年技術不斷進步，MPEG-2技術已經(jīng)落后，新的編碼技術可以提高一倍或更高的壓縮效率。國際上在研究制定新的國際標準MPEG-4AVC/H.264，我國的科研機構積極參與了制定并做出了一定的貢獻。同時，組織制定我國自主知識產(chǎn)權的音視頻編碼壓縮標準AVS。

AVS-視頻當中具有特征性的核心技術包括：8x8整數(shù)變換、量化、幀內(nèi)預測、1/4精度像素插值、特殊的幀間預測運動補償、二維熵編碼、去塊效應環(huán)內(nèi)濾波等。
AVS 的核心技術

1、變換量化：AVS的8x8變換與量化可以在16位處理器上無失配地實現(xiàn)，從而克服了MPEG-4 AVC/ H.264之前所有視頻壓縮編碼國際標準中采用的8x8 DCT變換存在失配的固有問題。而MPEG-4 AVC/ H.264所采用的4x4整數(shù)變換在高分辨率的視頻圖像上的去相關性能不及8x8的變換有效。AVS采用了64級量化，可以完全適應不同的應用和業(yè)務對碼率和質(zhì)量的要求。在解決了16位實現(xiàn)的問題后，目前AVS所采用的8x8變換與量化方案，即適合于16位DSP或其他軟件方式的快速實現(xiàn)，也適合于ASIC的優(yōu)化實現(xiàn)。

2、幀內(nèi)預測：AVS的幀內(nèi)預測技術沿襲了MPEG-4 AVC/ H.264幀內(nèi)預測的思路，用相鄰塊的像素預測當前塊，采用代表空間域紋理方向的多種預測模式。但AVS亮度和色度幀內(nèi)預測都是以8x8塊為單位的。亮度塊采用5種預測模式，色度塊采用4種預測模式，而這4種模式中又有3種和亮度塊的預測模式相同。在編碼質(zhì)量相當?shù)那疤嵯拢珹VS采用較少的預測模式，使方案更加簡潔、實現(xiàn)的復雜度大為降低。

3、幀間預測：幀間運動補償編碼是混合編碼技術框架中最重要的部分之一。AVS標準采用了16×16，16×8，8×16和8×8的塊模式進行運動補償，而去除了MPEG-4 AVC/ H.264標準中的8×4，4×8，4×4的塊模式，目的是能更好地刻畫物體運動，提高運動搜索的準確性。實驗表明，對于高分辨率視頻，AVS選用的塊模式已經(jīng)能足夠精細地表達物體的運動。較少的塊模式，能降低運動矢量和塊模式傳輸?shù)拈_銷，從而提高壓縮效率、降低編解碼實現(xiàn)的復雜度。

4、1/4精度像素插值：AVS和MPEG-4 AVC/ H.264都采用了1/4像素精度的運動補償技術。MPEG-4 AVC/ H.264采用6抽頭濾波器進行半像素插值并采用雙線性濾波器進行1/4像素插值。而AVS采用了不同的4抽頭濾波器進行半像素插值和1/4像素插值，在不降低性能的情況下減少插值所需要的參考像素點，減小了數(shù)據(jù)存取帶寬需求，這在高分辨率視頻壓縮應用中是非常有意義的。

5、特殊的幀間預測運動補償：在傳統(tǒng)的視頻編碼標準（MPEG-x系列與H.26x系列）中，雙向預測幀B幀都只有一個前向參考幀與一個后向參考幀，而前向預測幀P 幀則只有一個前向參考幀。而新近的MPEG-4 AVC/ H.264充分地利用圖片之間的時域相關性，允許P幀和B幀有多個參考幀，最多可以有31個參考幀。多幀參考技術在提高壓縮效率的同時也將極大地增加存儲空間與數(shù)據(jù)存取的開銷。AVS中P幀可以利用至多2幀的前向參考幀，而B幀采用前后各一個參考幀，P幀與B幀（包括后向參考幀）的參考幀數(shù)相同，其參考幀存儲空間與數(shù)據(jù)存取的開銷并不比傳統(tǒng)視頻編碼的標準大，而恰恰是充分利用了必須預留的資源。

AVS的B幀的雙向預測使用了直接模式(direct mode)、對稱模式(symmetric mode)和跳過模式(skip mode)。使用對稱模式時，碼流只需要傳送前向運動矢量，后向運動矢量可由前向運動矢量導出，從而節(jié)省后向運動矢量的編碼開銷。對于直接模式，當前塊的前、后向運動矢量都是由后向參考圖像相應位置塊的運動矢量導出，無需傳輸運動矢量，因此也可以節(jié)省運動矢量的編碼開銷。跳過模式的運動矢量的導出方法和直接模式的相同，跳過模式編碼的塊，其運動補償?shù)臍埐钜簿鶠榱?，即該模式下宏塊只需要傳輸模式信號，而不需要傳輸運動矢量、補償殘差等附加信息。

6、熵編碼：AVS熵編碼采用自適應變長編碼技術。在AVS熵編碼過程中，所有的語法元素和殘差數(shù)據(jù)都是以指數(shù)哥倫布碼的形式映射成二進制比特流。采用指數(shù)哥倫布碼的優(yōu)勢在于：一方面，它的硬件復雜度比較低，可以根據(jù)閉合公式解析碼字，無需查表；另一方面，它可以根據(jù)編碼元素的概率分布靈活地確定以k階指數(shù)哥倫布碼編碼，如果k選得恰當，則編碼效率可以逼近信息熵。

對預測殘差的塊變換系數(shù)，經(jīng)掃描形成（level、run）對串，level、run不是獨立事件，而存在著很強的相關性，在AVS中l(wèi)evel、run采用二維聯(lián)合編碼，并根據(jù)當前l(fā)evel、run的不同概率分布趨勢，自適應改變指數(shù)哥倫布碼的階數(shù)。
AVS的標準名是中國數(shù)字音視頻編解碼技術標準。

Nancy Codec視頻編解碼技術標準
目前視頻領域所采用的壓縮技術大都是屬于類似 MPEG系列的技術。雖然MPEG-4或H.264/AVC已經(jīng)獲得較高的壓縮比，但想在2.5G甚至2G移動通信網(wǎng)路上采用這種壓縮方式實現(xiàn)視頻傳送還是比較困難，所以在一般情況下，移動通信的視頻服務主要是鎖定在3G普及后才會提供的服務。然而若能馬上在2G或2.5G網(wǎng)絡上提供視頻服務，將可為電信業(yè)者帶來巨大的利益，也將使移動用戶享受更多更豐富的移動服務。Nancy Codec技術正是為此目的而開發(fā)。

Nancy Codec 主要是由日本 Office Noa公司所研發(fā)之成果，目前采用該技術的，除日本J-Phone與NTT DoCoMo外，還有中國移動通信公司在內(nèi)的亞洲及歐美各大電信業(yè)者，則尚在測試或研究采用的階段。傳統(tǒng)的視頻壓縮，需要一個高速的 CPU或一個專用的處理芯片，不僅占空間，而且還會增加耗電量。相對來說，像 Nancy Codec 這樣的軟件解決方案，則不必要有高速 CPU或?qū)Ｓ锰幚硇酒虼四軌蚪鉀Q移動通訊市場對于具備視頻處理功能之移動化設備的需求。

Nancy Codec 主要系利用 SMSP（Structure Meta Sale Polygon）的觀念所獨立開發(fā)的技術，其原理是將行動影像分割成許多不同形狀和尺寸的模型，然后進行壓縮，因采用全新的簡易四則運算法則，不需要進行移動偵測(Motion Estimation)與離散余弦轉(zhuǎn)換(DCT) ，所以運算量小、傳輸速率快。

Nancy Codec是具有相當優(yōu)勢的一種壓縮技術，因為Nancy Codec是以軟件實現(xiàn)視頻壓縮，所以硬件處理能力只需MPEG4的10％，而運算速度又比MPEG4快1倍，壓縮率又為MPEG4的十分之一，因此利用現(xiàn)有移動通信網(wǎng)路即可傳送視頻。目前已有多家公司推出支持 Nancy Codec的DSP芯片，包括德州儀器、愛普生等。另外背后還有眾多電信業(yè)者的支持，包括日本 J-phone和中國移動等。然而雖然Nancy Codec在發(fā)展應用方面確實具有優(yōu)勢，但它也存在一些問題：由于日本OFFICE NOA公司獨家擁有這項技術，因此在技術上不可能很開放，所以并不利于該技術進一步的發(fā)展，另一方面，有可能因為各方利益沖突而造成推廣應用上的困難。

AAC+視頻編解碼技術標準
由于APPLE iPod的帶動風潮，MP3與MPEG-4 AAC（Advanced Audio Coding）已成為數(shù)字音樂界的天王巨星。這幾年MPEG組織又再接再厲，完成了 MPEG-4 High-Efficiency AAC ， 也就是俗稱的AAC+的最終規(guī)格。AAC+大約相當于AAC兩倍的壓縮率，還能夠保證高音質(zhì)呈現(xiàn)。 在AAC +中主要組合了MPEG-4 AAC以及由Coding Technologies所開發(fā)的SBR （Spectral Band Replication）技術。SBR擴大了播放頻寬，能夠以AAC一半的壓縮率重現(xiàn)同等音質(zhì)。例如使用AAC+只要128Kbps就能有5.1多聲道音質(zhì)；只要48Kbps就能有相當于CD的音質(zhì)；只要32Kbps就能有立體聲音質(zhì)。另外SBR技術可以與多種壓縮技術組合 ，例如SBR技術與MP3組合就形成了所謂的MP3 Pro技術 。在英國，Siemens推出搭配無線音樂下載服務的音樂播放器，稱為DRM Music Player，已支持AAC +作為下載的音樂格式，同時隨機附送了64MB SD 記憶卡，若以 AAC + 作為音樂格式，最多可儲存約 64首歌曲。