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ITU-T的H.26x視頻壓縮編碼系列標準

瀏覽:7391  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,所采用的電話網絡為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)。經過5年多驚心研究和努力,終于在1989年完成了第一個數字視頻編碼標準-- H.261建議,199012月正式發布為《p×64kbit/s視聽業務的視頻編解碼器》。

1992CCITT改組為ITU-T后,其中第16研究組(SG16)負責與多媒體服務、系統和終端的標準制定工作,SG16又下設不同的工作組(WP)從事著該方面不同的研究工作,開始陸續制定了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為特定的應用和特定的傳輸網絡量體裁衣而定做的,被用于量體的一個最重要對象就是ISDN網絡上的視頻傳輸,被限制在p ×64kbit/s比特率上(對應的比特率為64~1920kbit/s),它不是針對具有多種不同應用和在不同網絡環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是有所區別的。

H.261標準的制定和頒布,在視頻編碼技術的歷史發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 變換去處空間相關性,以幀間運動補償預測去處時間相關性的混合編碼模式;H.261標準規范的數據格式、編碼器模塊結構、編碼輸出碼流的層次結構、開放的編碼控制與實現策略等技術,對后來制定的視頻編碼標準產生了深遠的影響。同時,H.261標準的頒布為不同生產廠商的設備互通打下了基礎,促進了視頻通信的產業化發展,使得數字視頻通信在較短的時間內得到了很大的普及。反過來會議電視系統在20世紀90年代世界各國的廣泛應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、復用、語音編碼等標準,可以實現在DDNISDNPSTN網絡的多媒體通信,被公認為是以像素為基礎的第一代混合編碼技術方案所能達到的最佳結果。H.263標準為了適應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、基于語法的算術編碼、高級預測模式,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、高視頻質量的領域中得到應用的編碼標準,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保證的包交換網絡的多媒體通信系統。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絡和包交換網絡通信環境下的視頻編碼國際標準,在學術界和工業界形成共識。H.263+包含了可以在誤碼突發環境下和不保證QoS網絡下提高視頻傳輸質量的許多措施,使傳輸網絡從PSTNISDN拓寬到無線網絡、Internet,應用范圍也不針對某個特定的領域。ITU-T制定的出發點是準備將H.263+標準作為在各種不同網絡環境條件下和各種應用領域中視頻通信的靈丹妙藥。它涉及到改善圖像質量、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,在實際應用中根據需要進行選擇。

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個協議子集,極大方便了設備的互連互通和減少實現這些設備的復雜性。

在修改H.263的同時,ITU-T根據長期的研究計劃,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聯合成立JVT,共同制定“AVC”標準,并以H. 26L為基礎。在2003年公布結果,ITU-T稱之為H.264MPEG稱之為MPEG-4 Part10,全稱為H.264/MPEG-4 Part10。它不僅含有一個規定視頻編碼算法的視頻編碼層(VCLVideo Coding Layer),還包括一個規定網絡傳輸規范的網絡提取層(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所產生的決定性的結果,而是多種新技術所產生的細微的效果積累而致。這些新技術包括:多種新的幀內預測方法、可變尺寸塊的運動補償技術、多參考幀的運動補償技術、4×4整數變換技術、新的環路濾波技術等。它允許在Internet中以1Mbit/s的速率傳送電視質量的視頻信號,它可以使8 MHz的模擬帶寬中容納兩倍于MPEG-2編碼的數字電視頻道,它使無線視頻通信成為可能,它對傳統的數字媒體存儲技術也將產生巨大的影響。

ITU-T相關H.26x視頻編碼標準發展過程如表1所示。

可進一步了解ITU-T相關H.26x視頻編碼技術的請進入

1ITU-T相關H.26x視頻編碼標準發展過程

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