H.264/AVC視頻壓縮編碼標準的新進展

　　H .264/AVC是由ISO/IEC與ITU-T組成的聯合視頻組(JVT)制定的新一代視頻壓縮編碼標準，于2003年5月完成制訂。相對于先前的標準，H.264/AVC無論在壓縮效率、還是在網絡適應性方面都有明顯的提高，因此，業界普遍預測其將在未來的視頻應用中替代現有的視頻壓縮標準。

　　但是，H.264/AVC標準由于對視頻源的限制，僅支持娛樂級視頻質量。為了進一步擴大其應用范圍，使其適應高保真視頻壓縮的應用，JVT于2004年7月對H.264/AVC做了重要的補充擴展，稱為FRExt(Fidelity Range Extensions)。

FRExt概述

　　H.264/AVC標準第一版支持的源圖像為每象素8b，且采樣方式僅限于4∶2∶0；而新近擴展的FRExt部分則擴大了標準的應用范圍，如專業級的視頻應用、高分辨率/高保真的視頻壓縮等。FRExt對H.264/AVC的改善主要在：(1)進一步引入一些先進的編碼工具，提高了壓縮效率；(2)視頻源的每個樣值均可超過8b，最高可達12b；(3)增加了4∶2∶2與4∶4∶4的采樣格式；(4)更高的比特率，更高的圖像分辨率；(5)可達到圖像高保真的要求，支持無損壓縮；(6)支持RGB格式的壓縮，同時避免了色度空間轉換的舍入誤差。

圖1 FRExt 編碼工具

　　FRExt增加了4個新的類：(1)High Profile(HP)，支持8b、4∶2∶0采樣；(2)High 10 Profile(Hi10P)，支持10b、4∶2∶0采樣；(3)High 4∶2∶2 Profile(H422P)，支持10b、4∶2∶2采樣；(4)High 4∶4∶4 Profile (H444P)，支持12b、4∶4∶4采樣、無損編碼與多種色彩空間的編碼。

　　H.264/AVC FRExt詳細說明了一組4個新的類，它們如同性能的嵌套子集一樣被創立。這4個類全都繼承了主類的工具集，就像它們的公共交集；而高類(HP)還額外地包含了所有能夠提高編碼效率的主要的新工具。相對于主類(MP)，這些工具在算法復雜度上只是稍有提高。因此，在數字視頻應用中，在4∶2∶0色度采樣格式中使用8b視頻的高類有可能代替主類。

　　增加了高類之后，H.264/AVC各類的關系如圖2所示，具體所包含的編碼工具如下：

圖2 H.264 各個類的關系

　　1.所有類的共同部分：I片、P片、CAVLC；

　　2.基本類(Baseline)：FMO、ASO、冗余片；

　　3.主類(Main)：B片、加權預測、CABAC、隔行編碼；

　　4.擴展類(Extended)：包含基本類的所有部分(FMO、ASO、冗余片)、SP片、SI片、數據分割、B片、加權預測；

　　5.高類(High)：包含主類的所有部分(B片、加權預測、CABAC、隔行編碼)、自適應變換塊尺寸(4×4或8×8整數變換)、量化矩陣。
FRExt增加的關鍵算法

　　FRExt之所以能進一步提高編碼效率及保真度，是因為加入了一些有效的編碼工具。其中大部分是在取樣點比特深度和色度格式方面；而在提高編碼效率方面，主要是利用8×8的亮度幀內預測、4×4變換及8×8變換、量化矩陣等技術。