MPEG-4技術(shù)的演進(jìn)與在中國(guó)的應(yīng)用(05-100)

　　多基準(zhǔn)幀

　　H.264/AVC 還支持多畫面活動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)。如圖3所示,H.264/AVC可提供不止一個(gè)的預(yù)先編碼畫面作為活動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)基準(zhǔn)。然而,無(wú)論是編碼器還是解碼器都必須存儲(chǔ)基準(zhǔn)畫面,以實(shí)現(xiàn)多畫面緩沖器中的畫面間預(yù)測(cè)。

　　基于以上特別的先進(jìn)技術(shù),與其他現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)相比,H.264/AVC所帶來(lái)的益處顯而易見。例如,與MPEG-2、MPEG-4 ASP 和H.263 HLP等現(xiàn)有的編碼標(biāo)準(zhǔn)相比,在使用H.264/AVC播放DVD品質(zhì)的電視或進(jìn)行HD視頻編碼時(shí),相關(guān)的位率可節(jié)省2.25 到2.5,如表1所示。

　　AVS開創(chuàng)MEPG-4發(fā)展新境界

　　隨著中國(guó)數(shù)字音頻/視頻多媒體設(shè)備和系統(tǒng)市場(chǎng)的發(fā)展,為建立全國(guó)性的壓縮、處理和數(shù)字版權(quán)管理標(biāo)準(zhǔn),中國(guó)數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組(中國(guó)AVS工作組)開發(fā)了數(shù)字音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)(AVS),并于2002年6月由中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部科學(xué)技術(shù)司批準(zhǔn)通過。2003年12月,AVS工作組針對(duì)高清和高質(zhì)量數(shù)字廣播、數(shù)字存儲(chǔ)媒體及其他相關(guān)應(yīng)用制定的首個(gè)AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)問世。

　　由于采用的模塊相同,AVS與H.264/AVC編碼器的架構(gòu)看起來(lái)比較類似。但是,考慮到目標(biāo)應(yīng)用與MPEG-2的向后兼容性以及解碼復(fù)雜程度等因素, AVS音視頻編碼解碼器中模塊還是采用了獨(dú)到的技術(shù),實(shí)現(xiàn)了編碼效率的進(jìn)一步大幅提升。

　　AVS需要對(duì)輸入宏塊進(jìn)行預(yù)測(cè),圖4所示的開關(guān)S0 用于選擇幀間和幀內(nèi)宏塊所需的正確預(yù)測(cè)方法。幀內(nèi)預(yù)測(cè)源自左上方塊中的相鄰像素。由于采用的是8×8整數(shù)轉(zhuǎn)換,因此空間預(yù)測(cè)的單元大小也是8×8。幀間預(yù)測(cè)則源自解碼幀和解碼場(chǎng)。AVS支持16×16、16×8、8×16和8×8這4種尺寸的塊,但總體而言,高分辨率視頻很少使用小尺寸的塊。AVS幀間塊的活動(dòng)矢量精度為四分之一像素。

　　在AVS中,預(yù)測(cè)剩余誤差需通過8×8整數(shù)轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。漸進(jìn)塊仍然按照之字形順序進(jìn)行掃描,與MPEG-2中的掃描順序相似。但AVS卻通過自適應(yīng)VLC編碼技術(shù)在逐行掃描塊中定義了一種新的掃描順序,四種不同類型的Exp-Golomb密碼本也分別對(duì)應(yīng)不同的分配方式。此外,AVS還定義了一些映射表,可將編碼符號(hào)映射到特殊編碼及其成分中。

　　預(yù)測(cè)與當(dāng)前重建錯(cuò)誤圖像的總數(shù)構(gòu)成了重建基準(zhǔn)。AVS在活動(dòng)補(bǔ)償環(huán)路中使用了一個(gè)去塊濾波器,能夠根據(jù)塊的工作情況與QP參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

　　由于MPEG-2編碼解碼器與系統(tǒng)在現(xiàn)有的廣播系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用,因此AVS的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)也特別采用了與MPEG-2類似的設(shè)計(jì),因此能夠直接應(yīng)用于現(xiàn)有的MPEG-2系統(tǒng)。

　　目前,AVS可支持YUV 4:2:0和YUV 4:2:2采樣結(jié)構(gòu),以及8位樣本精度,用于色度格式的2位無(wú)正負(fù)整數(shù)則為諸如YUV 4:4:4 或RGB 4:4:4之類的其他順序格式保留了應(yīng)用空間。

 

　　圖4 AVS 視頻編碼器框圖

 

　　圖5 PR8185單芯片解決方案

　　實(shí)現(xiàn)AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)

　　平均信息量編碼

　　首先,AVS 采用了 序列Exp-Golomb編碼表 (k=0, 1, 2, 3)、CBP、宏塊編碼模式和活動(dòng)矢量, 并通過 序列 Exp-Golomp 編碼表進(jìn)行解碼。由于對(duì)Exp-Golomp 編碼表進(jìn)行了調(diào)整,AVS解碼器并不需要存儲(chǔ)這些編碼表。而語(yǔ)法元素可以利用帶有可選擇查找表的簡(jiǎn)單分析進(jìn)行解碼。 AVS定義的19 個(gè)映射表盡管只占用了不到2k 字節(jié)的空間,卻能很好地適應(yīng)不同的分配,并具有很高的編碼能力。

　　轉(zhuǎn)換和量化

　　與 H.264/AVC 和 MPEG-2不同的是, AVS 采用8×8 整數(shù)轉(zhuǎn)換。為了減少解量化和逆轉(zhuǎn)換中的取整誤差,AVS還專門設(shè)置了一種特殊程序,并且各種操作均可在16 位內(nèi)完成。

　　幀內(nèi)預(yù)測(cè)

　　AVS 視頻標(biāo)準(zhǔn)采用了幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù),改進(jìn)了幀內(nèi)編碼的宏塊性能。與AVC/H.264相比, AVS 定義了5種用于8×8亮度塊的模式和 4種用于8×8 色度塊的模式。