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ITU-T的H.26x視頻壓縮編碼系列標準

瀏覽:7611  來源:通信人在線  日期:2010-03-29

 

早在1984年的CCITT的第15研究組成立了一個專家工作組,研究電視電話的圖像編碼問題,所采用的電話網(wǎng)絡(luò)為ISDN,目標是提出一個在傳輸速率為m×384kbit/sm=12345)的信道上傳輸圖像的視頻編碼標準。后來因為384kbit/s速率作為起始點偏高,跨度較大,廣泛性受限制,靈活性受影響,所以改為p×64kbit/sp=123,…,32)。經(jīng)過5年多驚心研究和努力,終于在1989年完成了第一個數(shù)字視頻編碼標準-- H.261建議,199012月正式發(fā)布為《p×64kbit/s視聽業(yè)務(wù)的視頻編解碼器》。

1992CCITT改組為ITU-T后,其中第16研究組(SG16)負責與多媒體服務(wù)、系統(tǒng)和終端的標準制定工作,SG16又下設(shè)不同的工作組(WP)從事著該方面不同的研究工作,開始陸續(xù)制定了H.26xH.32x等系列標準,具體分工詳見下圖1

1H.26x標準有關(guān)部門的標準化組織和研究組

H.261標準的制定初衷可以看出,H.261ITU-T為特定的應(yīng)用和特定的傳輸網(wǎng)絡(luò)量體裁衣而定做的,被用于量體的一個最重要對象就是ISDN網(wǎng)絡(luò)上的視頻傳輸,被限制在p ×64kbit/s比特率上(對應(yīng)的比特率為64~1920kbit/s),它不是針對具有多種不同應(yīng)用和在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行視頻傳輸而制定的視頻編碼標準。因此,從最初制定標準的思路上ITU-TMPEG是有所區(qū)別的。

H.261標準的制定和頒布,在視頻編碼技術(shù)的歷史發(fā)展過程中具有非常特別的意義,因為它綜合了圖像編碼過去幾十年的研究成果,首次采用了8×8塊的DCT 變換去處空間相關(guān)性,以幀間運動補償預(yù)測去處時間相關(guān)性的混合編碼模式;H.261標準規(guī)范的數(shù)據(jù)格式、編碼器模塊結(jié)構(gòu)、編碼輸出碼流的層次結(jié)構(gòu)、開放的編碼控制與實現(xiàn)策略等技術(shù),對后來制定的視頻編碼標準產(chǎn)生了深遠的影響。同時,H.261標準的頒布為不同生產(chǎn)廠商的設(shè)備互通打下了基礎(chǔ),促進了視頻通信的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,使得數(shù)字視頻通信在較短的時間內(nèi)得到了很大的普及。反過來會議電視系統(tǒng)在20世紀90年代世界各國的廣泛應(yīng)用又進一步推動了視頻通信的標準化研究步伐。于是ITU-TH.261的基礎(chǔ)上于19965月正式頒布H.263國際標準,稱為《低比特率通信視頻編碼》。它仍然采用類似于H.261的混合編碼器,加上H.324中的控制、復(fù)用、語音編碼等標準,可以實現(xiàn)在DDNISDNPSTN網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信,被公認為是以像素為基礎(chǔ)的第一代混合編碼技術(shù)方案所能達到的最佳結(jié)果。H.263標準為了適應(yīng)極低碼率的傳輸要求,去掉了信道編碼部分,并在許多方面作了改進,增加了非限制的運動矢量模式、基于語法的算術(shù)編碼、高級預(yù)測模式,PB-幀模式這四個高級選項。這些改進的措施和高級選項的使用進一步提高了編碼效率,在低碼率下獲得了較好的圖像質(zhì)量。

在進一步修改H.261,制定H.263標準的過程中,ITU-T曾決定采用MPEG-2標準ISO/IEC 13818-2的視頻編碼思想,希望制定能在高比特率、高視頻質(zhì)量的領(lǐng)域中得到應(yīng)用的編碼標準,稱之為H.262建議。然而,由于與MPEG-2的思想、方法和應(yīng)用重疊及其他原因,H.262最后沒有成為正式標準。

之后,在1996ITU-T決定繼續(xù)改進H.263標準,希望能獲得更高的壓縮性能和支持沒有 QoS保證的包交換網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信系統(tǒng)。這就是ITU-T1998年公布的H.263第二個版本,后來被正式命名為H.263+標準,它增加了12個高級模式,是第一個能同時支持電路交換網(wǎng)絡(luò)和包交換網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境下的視頻編碼國際標準,在學術(shù)界和工業(yè)界形成共識。H.263+包含了可以在誤碼突發(fā)環(huán)境下和不保證QoS網(wǎng)絡(luò)下提高視頻傳輸質(zhì)量的許多措施,使傳輸網(wǎng)絡(luò)從PSTNISDN拓寬到無線網(wǎng)絡(luò)、Internet,應(yīng)用范圍也不針對某個特定的領(lǐng)域。ITU-T制定的出發(fā)點是準備將H.263+標準作為在各種不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境條件下和各種應(yīng)用領(lǐng)域中視頻通信的靈丹妙藥。它涉及到改善圖像質(zhì)量、提高編碼效率、增加抗誤碼性能、降低碼率等共12個選項模式,在實際應(yīng)用中根據(jù)需要進行選擇。

200011ITU-T又推出了H.263的第三版本,稱為H.263++,新增加了3個高級模式。至此,H.263的性能在各方面得到了提高,同時大大增加了復(fù)雜度。尤其是在許多高級模式中,有些模式不能同時使用,有些模式需要結(jié)合起來使用。為了方便使用者作出模式選擇,ITU-T定義了9個協(xié)議子集,極大方便了設(shè)備的互連互通和減少實現(xiàn)這些設(shè)備的復(fù)雜性。

在修改H.263的同時,ITU-T根據(jù)長期的研究計劃,于1998年著手開始征集制定低比特率的視頻通信新標準,即H. 26L標準(L表示長期Long的意思),它提供比先前的ITU-T標準更為有效的視頻壓縮。并在1999年制定了H. 26L的最初測試模式TM1Test Model)。自2001年之后,ITU-TVCEGWP3)與MPEG聯(lián)合成立JVT,共同制定“AVC”標準,并以H. 26L為基礎(chǔ)。在2003年公布結(jié)果,ITU-T稱之為H.264MPEG稱之為MPEG-4 Part10,全稱為H.264/MPEG-4 Part10。它不僅含有一個規(guī)定視頻編碼算法的視頻編碼層(VCLVideo Coding Layer),還包括一個規(guī)定網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)提取層(NALNetwork Abstraction Layer)。H.264的視頻編碼層采取的編碼框架仍然是傳統(tǒng)的混合編碼框架,H.264編碼效率的提高也不只是其中某一項新的編碼技術(shù)所產(chǎn)生的決定性的結(jié)果,而是多種新技術(shù)所產(chǎn)生的細微的效果積累而致。這些新技術(shù)包括:多種新的幀內(nèi)預(yù)測方法、可變尺寸塊的運動補償技術(shù)、多參考幀的運動補償技術(shù)、4×4整數(shù)變換技術(shù)、新的環(huán)路濾波技術(shù)等。它允許在Internet中以1Mbit/s的速率傳送電視質(zhì)量的視頻信號,它可以使8 MHz的模擬帶寬中容納兩倍于MPEG-2編碼的數(shù)字電視頻道,它使無線視頻通信成為可能,它對傳統(tǒng)的數(shù)字媒體存儲技術(shù)也將產(chǎn)生巨大的影響。

ITU-T相關(guān)H.26x視頻編碼標準發(fā)展過程如表1所示。

可進一步了解ITU-T相關(guān)H.26x視頻編碼技術(shù)的請進入

1ITU-T相關(guān)H.26x視頻編碼標準發(fā)展過程

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