一、視頻編碼技術(shù)的發(fā)展歷程

視頻編碼技術(shù)基本是由ISO/IEC制定的MPEG-x和ITU-T制定的H.26x兩大系列視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的推出。從H.261視頻編碼建議，到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一個(gè)共同的不斷追求的目標(biāo)，即在盡可能低的碼率（或存儲(chǔ)容量）下獲得盡可能好的圖像質(zhì)量。而且，隨著市場(chǎng)對(duì)圖像傳輸需求的增加，如何適應(yīng)不同信道傳輸特性的問題也日益顯現(xiàn)出來(lái)。于是IEO/IEC和ITU-T兩大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)手制定了視頻新標(biāo)準(zhǔn)H.264來(lái)解決這些問題。

H.261是最早出現(xiàn)的視頻編碼建議，目的是規(guī)范ISDN網(wǎng)上的會(huì)議電視和可視電話應(yīng)用中的視頻編碼技術(shù)。它采用的算法結(jié)合了可減少時(shí)間冗余的幀間預(yù)測(cè)和可減少空間冗余的DCT變換的混合編碼方法。和ISDN信道相匹配，其輸出碼率是p×64kbit/s。p取值較小時(shí)，只能傳清晰度不太高的圖像，適合于面對(duì)面的電視電話；p取值較大時(shí)（如 p＞6），可以傳輸清晰度較好的會(huì)議電視圖像。H.263 建議的是低碼率圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，在技術(shù)上是H.261的改進(jìn)和擴(kuò)充，支持碼率小于64kbit/s的應(yīng)用。但實(shí)質(zhì)上H.263以及后來(lái)的H.263+和H.263++已發(fā)展成支持全碼率應(yīng)用的建議，從它支持眾多的圖像格式這一點(diǎn)就可看出，如Sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF甚至16CIF等格式。

 MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)的碼率為1.2Mbit/s左右，可提供30幀CIF（352×288）質(zhì)量的圖像，是為CD-ROM光盤的視頻存儲(chǔ)和播放所制定的。MPEG-l標(biāo)準(zhǔn)視頻編碼部分的基本算法與H.261/H.263相似，也采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)、二維DCT、VLC游程編碼等措施。此外還引入了幀內(nèi)幀（I）、預(yù)測(cè)幀（P）、雙向預(yù)測(cè)幀（B）和直流幀（D）等概念，進(jìn)一步提高了編碼效率。在MPEG-1的基礎(chǔ)上，MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)在提高圖像分辨率、兼容數(shù)字電視等方面做了一些改進(jìn)，例如它的運(yùn)動(dòng)矢量的精度為半像素；在編碼運(yùn)算中（如運(yùn)動(dòng)估計(jì)和DCT）區(qū)分"幀"和"場(chǎng)"；引入了編碼的可分級(jí)性技術(shù)，如空間可分級(jí)性、時(shí)間可分級(jí)性和信噪比可分級(jí)性等。近年推出的MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)引入了基于視聽對(duì)象（AVO：Audio-Visual Object）的編碼，大大提高了視頻通信的交互能力和編碼效率。 MPEG-4中還采用了一些新的技術(shù)，如形狀編碼、自適應(yīng)DCT、任意形狀視頻對(duì)象編碼等。但是MPEG-4的基本視頻編碼器還是屬于和H.263相似的一類混合編碼器。

總之，H.261建議是視頻編碼的經(jīng)典之作，H.263是其發(fā)展，并將逐步在實(shí)際上取而代之，主要應(yīng)用于通信方面，但H.263眾多的選項(xiàng)往往令使用者無(wú)所適從。MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)從針對(duì)存儲(chǔ)媒體的應(yīng)用發(fā)展到適應(yīng)傳輸媒體的應(yīng)用，其核心視頻編碼的基本框架是和H.261一致的，其中引人注目的MPEG-4的"基于對(duì)象的編碼"部分由于尚有技術(shù)障礙，目前還難以普遍應(yīng)用。因此，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新的視頻編碼建議H.264克服了兩者的弱點(diǎn)，在混合編碼的框架下引入了新的編碼方式，提高了編碼效率，面向?qū)嶋H應(yīng)用。同時(shí)，它是兩大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的共同制定的，其應(yīng)用前景應(yīng)是不言而喻的。

二、H.264/ AVC的產(chǎn)生

H.264是ITU-T的VCEG（視頻編碼專家組）和ISO/IEC的MPEG（活動(dòng)圖像編碼專家組）的聯(lián)合視頻組（JVT：joint video team）開發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。1998年1月份開始草案征集，1999年9月，完成第一個(gè)草案，2001年5月制定了其測(cè)試模式TML-8，2002年6月的 JVT第5次會(huì)議通過(guò)了H.264的FCD板。2003年3月正式發(fā)布。

H.264/AVC項(xiàng)目最初的目標(biāo)是希望新的編解碼器能夠在比相對(duì)以前的視頻標(biāo)準(zhǔn)（比如MPEG-2或者H.263）低很多的碼率下（比如說(shuō)，一半或者更少）提供很好的視頻質(zhì)量；同時(shí)，并不增加很多復(fù)雜的編碼工具，使得硬件難以實(shí)現(xiàn)。另外一個(gè)目標(biāo)是可適應(yīng)性，即該編解碼器能夠在一個(gè)很廣的范圍內(nèi)使用（比如說(shuō)，即包含高碼率也包含低碼率，以及不同的視頻分辨率），并且能在各種網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)上（比如組播，DVD存儲(chǔ)，RTP/IP包網(wǎng)絡(luò)，ITU-T多媒體電話系統(tǒng)）工作。

三、H.264的應(yīng)用及前景

在標(biāo)準(zhǔn)方面,2004年3月, 日本最大的六家電視廣播公司決定采納AVC/H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，用于向移動(dòng)終端發(fā)送數(shù)字電視廣播,日本電視廣播公司預(yù)計(jì)將在2006年3月以前開始提供面向移動(dòng)接收的數(shù)字地面服務(wù)(Terrestrial Digital Service)。

2004年3月 Envivio公司在HNS衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)上第一次發(fā)布H.264(MPEG-4 AVC) 編碼內(nèi)容。這次直播的源內(nèi)容采用1.2Mbps碼流。傳統(tǒng)的MPEG-2系統(tǒng)要用兩倍的帶寬來(lái)提供同等質(zhì)量的內(nèi)容。

2004年6月,DVD論壇正式批準(zhǔn)了HD_DVD光盤物理格式version 1.0, H.264/MPEG-4 AVC 成為主要的編碼格式之一。

2004年9月新一代光盤規(guī)格之一的藍(lán)光光盤宣布將正式支持影像編碼技術(shù)H.264/MPEG-4 AVC。

2004年11月,DVB組織正式批準(zhǔn)接納H.264為下一代SDTV,HDTV編碼標(biāo)準(zhǔn)之一。

2003-2004年 H.264被3GPP逐步采納。

在工業(yè)界,到2004年底,業(yè)內(nèi)領(lǐng)前的一些大公司如Cisco、Apple、Envivio、Tandberg、Polycom等陸續(xù)發(fā)布了支持H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)的媒體服務(wù)平臺(tái)及解決方案。

Sony、Toshiba等開始發(fā)布藍(lán)光高清、HD DVD播放機(jī)，并獲得好萊塢制片商支持。

而其他半導(dǎo)體公司,Broadcom,Conexant,LSI logic,STM也陸續(xù)發(fā)布了H.264 專用解碼芯片的樣片和最新成果?？梢灶A(yù)見,2005年,基于H.264的專用解碼芯片將正式進(jìn)入商用。而到2006年，這類芯片的需求將會(huì)進(jìn)入高速增長(zhǎng)。用意法半導(dǎo)體的家庭娛樂部總經(jīng)理Christos Lagomichos話來(lái)說(shuō)，業(yè)界對(duì)H.264芯片的需求由來(lái)已久，他相信H.264芯片的初期需求將大得"難以置信"。

在帶寬受限或緊缺的應(yīng)用場(chǎng)合，H.264大大降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬需要，同時(shí)其自適應(yīng)傳輸能力大大提高了系統(tǒng)抗抖動(dòng)性能，將使得以前無(wú)法滿足客戶需要的視頻服務(wù)成為現(xiàn)實(shí)，并且顯著提高畫面質(zhì)量，或降低后端服務(wù)器建造成本,這些領(lǐng)域包括:移動(dòng)掌上電視(Mobile TV、DVB-H)、網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV/IPVOD）、數(shù)字電視廣播（DVB-S/DVB-T/HDTV），固定和移動(dòng)可視電話（Videophone）、IP 視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。

而在存儲(chǔ)代價(jià)敏感的應(yīng)用場(chǎng)合，H.264的高壓縮比技術(shù)將大大降低系統(tǒng)和終端產(chǎn)品存儲(chǔ)容量，這項(xiàng)優(yōu)勢(shì)將被廣泛應(yīng)用于：高清DVD播放機(jī)(HD DVD/藍(lán)光高清)、DVD錄像機(jī)(DVR/PVR)、便攜式媒體播放機(jī)（PMP）、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)（DV）、數(shù)字監(jiān)控（Surveillance）等領(lǐng)域。

在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，電信運(yùn)營(yíng)商、內(nèi)容提供商目前正在進(jìn)行IPTV、IPVOD服務(wù)的開局試驗(yàn)，包括此前央視網(wǎng)絡(luò)電視分別落地北京、上海，中國(guó)網(wǎng)通獲得IPTV運(yùn)營(yíng)牌照等業(yè)內(nèi)事件，都是預(yù)示著基于互聯(lián)網(wǎng)的互動(dòng)媒體時(shí)代即將到來(lái)的前兆。

四、H.264的在應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

1、技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)：在同等的畫質(zhì)下，H.264比上一代編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG2平均節(jié)約64％的傳輸碼流，而比MPEG4 ASP要平均節(jié)約39％的傳輸碼流。這是全球數(shù)百名優(yōu)秀專家6年多的工作成果，也是自MPEG2以來(lái)視頻編碼技術(shù)又一次真正革命性的突破。

2、多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織的支持：H.264是ITU、MPEG、DVD、DVB、3GPP等工業(yè)化組織共同推進(jìn)的下一