關(guān)于H.264視頻編碼傳輸?shù)腝oS特性分析
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時(shí)間：2013-04-17
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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H.264標(biāo)準(zhǔn)繼承了以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中某些優(yōu)秀的錯(cuò)誤恢復(fù)工具，同時(shí)也改進(jìn)和創(chuàng)新了多種錯(cuò)誤恢復(fù)工具。這里主要介紹H.264的錯(cuò)誤恢復(fù)工具，包括參數(shù)集、靈活的宏塊排序和冗余片RS等。
1. 參數(shù)集
參數(shù)集是H.264標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)新概念，是一種通過(guò)改進(jìn)視頻碼流結(jié)構(gòu)增強(qiáng)錯(cuò)誤恢復(fù)能力的方法。H.264的參數(shù)集又分為序列參數(shù)集和圖像參數(shù)集。其中，序列參數(shù)集包括一個(gè)圖像序列的所有信息，即兩個(gè)IDR圖像間的所有圖像信息。圖像參數(shù)集包括一個(gè)圖像的所有分片的所有相關(guān)信息，包括圖像類(lèi)型、序列號(hào)等，解碼時(shí)某些序列號(hào)的丟失可用來(lái)檢驗(yàn)信息包的丟失與否。多個(gè)不同的序列和圖像參數(shù)集存儲(chǔ)在解碼器中，編碼器依據(jù)每個(gè)編碼分片的頭部的存儲(chǔ)位置來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)集，圖像參數(shù)集本身也包括使用的序列參數(shù)集參考信息。
眾所周知，一些關(guān)鍵信息比特的丟失（如序列和圖像的頭信息）會(huì)造成解碼的嚴(yán)重負(fù)面效應(yīng)，而H.264把這些關(guān)鍵信息分離出來(lái)，憑借參數(shù)集的設(shè)計(jì)，確保在易出錯(cuò)的環(huán)境中能正確地傳輸。這種碼流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)無(wú)疑增強(qiáng)了碼流傳輸?shù)腻e(cuò)誤恢復(fù)能力。
參數(shù)集具體實(shí)現(xiàn)的方法也是多樣化的：（1）通過(guò)帶外傳輸，這種方式要求參數(shù)集通過(guò)可靠的協(xié)議，在首個(gè)片編碼到達(dá)之前傳輸?shù)浇獯a器；（2）通過(guò)帶內(nèi)傳輸，這需要為參數(shù)集提供更高級(jí)別的保護(hù)，例如發(fā)送復(fù)制包來(lái)保證至少有一個(gè)到達(dá)目標(biāo)；（3）在編碼器和解碼器采用硬件處理參數(shù)集。
2. 片、片組和FMO
一幅圖像由若干片組成，每片包含一系列的宏塊（MB）。MB的排列可按光柵掃描順序，也可不按掃描順序。每個(gè)片獨(dú)立解碼，不同片的宏塊不能用于自身片中作預(yù)測(cè)參考。因此，片的設(shè)置不會(huì)造成誤碼擴(kuò)散。
靈活的宏塊排序FMO是H.264的一大特色，適用于H.264的基本檔次和擴(kuò)展檔次的應(yīng)用。
圖像內(nèi)部預(yù)測(cè)機(jī)制，例如幀內(nèi)預(yù)測(cè)或運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)，僅允許用同一片組里的空間相鄰的宏塊。FMO通過(guò)宏塊分配映射技術(shù)，把每個(gè)宏塊分配到不按掃描順序的片中。FMO模式劃分圖像的模式各種各樣，重要的有棋盤(pán)模式、矩形模式等。當(dāng)然FMO模式也可以使一幀中的宏塊順序分割，使得分割后的片的大小小于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的MTU尺寸，經(jīng)過(guò)FMO模式分割后的圖像數(shù)據(jù)分開(kāi)進(jìn)行傳輸。
所有的MB被分成了片組0和片組1，相應(yīng)地分別采用黃色和白色表示。當(dāng)白片丟失時(shí)，因?yàn)槠渲車(chē)暮陦K都屬于其他片的宏塊，利用鄰域相關(guān)性，黃片宏塊的某種加權(quán)可用來(lái)代替白片相應(yīng)宏塊。這種錯(cuò)誤隱藏機(jī)制可以明顯提高抗誤碼性能。實(shí)驗(yàn)證明，在CIF圖像的視頻會(huì)議中，在丟包率達(dá)10%時(shí)，視頻失真低到需要訓(xùn)練有素的眼睛才能識(shí)別。使用FMO的代價(jià)是稍微降低了編碼效率（因?yàn)樗蚱屏嗽确青従覯B之間的預(yù)測(cè)），而且在高度優(yōu)化的環(huán)境中，有較高的時(shí)延。
3. 數(shù)據(jù)分割
通常情況下，一個(gè)宏塊的數(shù)據(jù)是存放在一起而組成片的，數(shù)據(jù)劃分使得一個(gè)片中的宏塊數(shù)據(jù)重新組合，把宏塊語(yǔ)義相關(guān)的數(shù)據(jù)組成一個(gè)劃分，由劃分來(lái)組裝片。H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)使用了三種不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)分割。
?。?）A型分割
A型分割是頭信息劃分，包括宏塊類(lèi)型、量化參數(shù)和運(yùn)動(dòng)矢量，這個(gè)信息是最重要的。
?。?）B型分割
B型分割是幀內(nèi)信息劃分，包括幀內(nèi)CBPs和幀內(nèi)系數(shù)。幀內(nèi)信息可以阻止錯(cuò)誤的傳播，該型數(shù)據(jù)分割要求給定分片的A型分割有效，相對(duì)于幀間信息，幀內(nèi)信息能更好地阻止漂移效應(yīng)，因此它比幀間分割更為重要。
（3）C型分割
C型分割是幀間信息劃分，包括幀間CBPs和幀間系數(shù)，一般情況下它是編碼分片的最大分區(qū)。幀間分割是最不重要的，它的使用要求A型分割有效。
當(dāng)使用數(shù)據(jù)分割時(shí)，源編碼器把不同類(lèi)型的分割安排在3個(gè)不同的緩沖器中，同時(shí)分片的尺寸必須進(jìn)行調(diào)整以保證小于MTU長(zhǎng)度，因此是編碼器而不是NAL來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分割。在解碼器上，所有分割用于信息重建。這樣，如果幀內(nèi)或幀間信息丟失了，有效的幀頭信息仍然能用來(lái)提高錯(cuò)誤隱藏效率，即有效的宏塊類(lèi)型和運(yùn)動(dòng)矢量，保留了宏塊的基本特征，從而仍可獲得一個(gè)相當(dāng)高的信息重構(gòu)質(zhì)量，而僅僅丟失了細(xì)節(jié)信息。
評(píng)論