H.264和AVS核心技術分析

　　H.264和以前的標準一樣，還是采用的混合編碼的框架，AVS視頻標準采用了與H.264類似的技術框架，包括變換、量化、熵編碼、幀內預測、幀間預測、環路濾波等模塊。他們核心技術的不同包括以下幾點：

　　一、變換和量化

　　H.264對殘差數據采用基于塊的變換編碼，去除原始圖像的空間冗余，使圖像能力集中在小部分系數上，直流系數值一般來說是最大的，這樣可以提高壓縮比、增強抗干擾能力。先前標準一般采用DCT變換，這種變換的缺點是會出現失配現象，原始數據經過變換和反變換恢復后會有一個差值，由于是實數運算計算量也比較大。H.264采用的是基于4×4塊的整數變換。

　　AVS采用8×8的整數變換，可以在16位處理器上無失配地實現。對高分辨率的視頻圖像去相關性要比4×4變換有效，采用了64級量化，可以適應不同的應用和業務對碼流和質量的要求。

　　二、幀內預測

　　H.264和AVS技術都采用幀內預測的方式，用相鄰的像素預測當前塊，采用代表空間域紋理的多種預測模式。H.264的亮度預測有4×4塊和16×16塊2種預測方式，對于4×4的塊：從-135度到+22.5度方向加上一個直流預測一共是9種預測方向;對于16×16塊：有4種預測方向。色度預測是8×8塊，有4種預測模式，類似于幀內16×16預測的4種模式，其中DC為模式0、水平為模式1、垂直為模式2、平面為模式3。

　　三、幀間預測

　　H.264幀間預測是利用以編碼視頻幀和基于塊的運動補償的預測模式，與以往標準幀間預測的區別在于塊尺寸范圍更廣、亞像素運動矢量的使用和多參考幀的運用。

　　H.264有16×16、16×8、8×16、8×8、8×4、4×8和4×4一共8種宏塊及子宏塊劃分，而AVS只有16×16、16×8、8×16和8×8一共4種宏塊劃分方式。

　　H.264支持使用多個不同的參考幀對幀間宏塊和片進行預測，AVS中P幀可以利用至多2幀的前向參考幀，B幀采用前后各一個參考幀。

　　四、熵編碼

　　H.264制定了基于信息量的熵編碼效率，一種是對所有的待編碼的符號采用統一的可變長編碼(UVLC)，另一種是采用基于內容的自適應二進制算術編碼(CABAC, Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)，大大減少了塊編碼相關性冗余，提高了編碼效率。UVLC計算復雜度較低，主要針對對編碼時間很嚴格的應用，缺點就是效率低，碼率較高。CABAC是一種效率很高的熵編碼方法，其編碼效率比UVLC編碼高50%。

　　AVS熵編碼采用自適應變長編碼技術。在AVS熵編碼過程中，所有的語法元素和殘差數據都是以指數哥倫布碼的形式映射成二進制比特流。

　　采用指數哥倫布碼的優勢在于：一方面，它的硬件復雜度比較低，可以根據閉合公式解析碼子，無需查表;另一方面，它可以根據編碼元素的概率分布靈活地確定以K階指數哥倫布碼編碼，如果K選得恰當，則編碼效率可以逼近信息熵。

　　對預測殘差的塊變換系數，經掃描形成(level、run)對串，level、run不是獨立事件，而存在著很強的相關性，在AVS中level、run采用二維聯合編碼，并根據當前level、run的不同概率分布趨勢，自適應改變指數哥倫布碼的階數。

　　另外，在AVS中沒有SI、SP幀?？梢赃@樣說，AVS是在H.264的基礎上發展起來的，吸收了H.264的精華，但為了繞過專利的困擾，又不得不放棄H.264的一些核心算法。換來的代價就是，編碼效率稍微降低一點的情況下，復雜度極大得降低了。