avs视频与mpeg标准都采用混合编码框架

时间:2012-03-26信息来源:监狱信息网作者:

技术对比

 

 

    avs视频与mpeg标准都采用混合编码框架(见图1),包括变换、量化、熵编码、帧内预测、帧间预测、环路滤波等技术模块,这是当前主流的技术路线。avs的主要创新在于提出了一批具体的优化技术,在较低的复杂度下实现了与国际标准相当的技术性能,但并未使用国际标准背后的大量复杂的专利。avs-视频当中具有特征性的核心技术包括:8x8整数变换、量化、帧内预测、1/4精度像素插值、特殊的帧间预测运动补偿、二维熵编码、去块效应环内滤波等。
 
    avs视频编码器框图如下图所示

 
    avs视频标准定义了i帧、p帧和b帧三种不同类型的图像,i帧中的宏块只进行帧内预测,p帧和b帧的宏块则需要进行帧内预测或帧间预测,图中s0是预测模式选择开关。预测残差进行8×8整数变换(ict)和量化,然后对量化系数进行zig-zag扫描(隔行编码块使用另一种扫描方式),得到一维排列的量化系数,最后对量化系数进行熵编码。avs视频标准的变换和量化只需要加减法和移位操作,用16位精度即可完成。

    avs视频标准使用环路滤波器对重建图像滤波,一方面可以消除方块效应,改善重建图像的主观质量;另一方面能够提高编码效率。滤波强度可以自适应调整。

    avs标准支持多种视频业务,考虑到不同业务之间的互操作性,avs标准定义了档次(profile)和级别(level)。档次是avs定义的语法、语义及算法的子集;级别是在某一档次下对语法元素和语法元素参数值的限定集合。为了满足高清晰度/标准清晰度数字电视广播、数字存储媒体等业务的需要,avs视频标准定义了基准档次(jizhun profile)和4个级别(4.0、4.2、6.0和6.2),支持的最大图像分辨率从720×576到1920×1080,最大比特率从10 mbit/s到30 mbit/s。
 
    表1 avs与mpeg-2、mpeg-4 avc/h.264使用的技术对比和性能差异估计
 
视频编码标准
mpeg-2视频
mpeg-4 avc/h.264视频
avs视频
avs视频与avc/h.264性能差异估计
(采用信噪比db估算,括号内的百分比为码率差异)
帧内预测
只在频域内进行dc系数差分预测
基于4×4块,9种亮度预测模式,4种色度预测模式
基于8×8块,5种亮度预测模式,4种色度预测模式
基本相当
多参考帧预测
只有1帧
提高0.2-0.3db
(5%)
b帧宏块双向预测模式
编码前后两个运动矢量
编码前后两个运动矢量
称为对称预测模式,只编码一个前向运动矢量,后向运动矢量由前向导出
基本相当
4分之1像素运动补偿
仅在半像素位置进行双线性插值
二分之一像素位置采用6拍滤波,4分之1像素位置线性插值
二分之一像素位置采用4拍滤波,4分之1像素位置采用4拍滤波、线性插值
基本相当
变换与量化
8×8浮点dct变换,除法量化
4×4整数变换,编解码端都需要归一化,量化与变换归一化相结合,通过乘法、移位实现
8×8整数变换,编码端进行变换归一化,量化与变换归一化相结合,通过乘法、移位实现
提高约0.1db(2%)
熵编码
单一vlc表,适应性差
cavlc:与周围块相关性高,实现较复杂
cabac:计算较复杂
上下文自适应2d-vlc,编码块系数过>
降低约0.5db(10-15%)
环路滤波
基于
基于8×8块边缘进行,??度低
――
容错编码
简单的条带划分
数据分割、复杂的fmo/aso等宏块、条带组织机制、强制intra块刷新编码、约束性帧内预测等
简单的条带划分机制足以满足广播应用中的错误隐藏、恢复需求
――
 
    dct(discrete cosine transform):离散余弦变换
    vlc(variable length coding):变长编码
    cavlc(context-based adaptive variable length coding):基于上下文的自适应变长码
    cabac(context-based adaptive binary arithmetic coding):基于上下文的自适应二进制算术编码
    fmo(flexible macroblock ordering):灵活的宏块排序
    aso(arbitrary slice ordering):任意条带排列
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