H.264與AVS視頻標準核心技術比較

自適應殘差塊大小與整數8(8變換：用于變換編碼的殘差塊可以在8(8與4(4之間切換。引入了用于8(8塊的新16位整數變換。較小的塊仍然可以采用以前的4(4變換。

8(8亮度幀內預測：增加了8種模式，除之前的16(16和4(4塊以外，使亮度內部宏模塊還能夠對8(8塊進行幀內預測。

量化加權 ：用于量化8(8變換系數的新量化加權矩陣。

單色：支持黑/白視頻編碼。

AVS

2002 年，中國信息產業部成立的音視頻技術標準 (AVS)工作組宣布準備針對移動多媒體、廣播、DVD等應用編寫一份國家標準。該視頻標準稱為AVS [14]，由兩個相關部分組成針對移動視頻應用的AVS-M和針對廣播與DVD的AVS1.0。AVS標準與H.264相似。

AVS1.0同時支持隔行和逐行掃描模式。AVS中P幀可以利用2幀的前向參考幀，同時允許B幀采用前后各一個幀。在隔行模式下，4個場可以用作參考。可以僅在幀級執行隔行模式中的幀/場編碼，這一點與H.264不同，其中允許此選項的MB級自適應。AVS具有與H.264相似的環路濾波器，可以在幀級關閉。另外，B幀還無需環路濾波器。幀內預測是以8(8塊為單位進行。MC允許對亮度塊進行1/4象素補償。ME的塊大小可以是16(16、16(8、8(16或8(8。變換方式是基于16位的8(8整數變換(與WMV9相似)。VLC是基于上下文自適應2D運行/級別編碼。采用4個不同的Exp-Golomb編碼。用于每個已量化系數的編碼自適應到相同8(8塊中前面的符號。由于Exp-Golomb表是參數化的表，因此表較小。用于逐行視頻序列的AVS 1.0的視頻質量在相同比特率時稍遜于H.264主類。

AVS-M主要針對移動視頻應用，與H.264基本規范存在交叉。它僅支持逐行視頻、I與P幀，不支持B幀。主要AVS-M編碼工具包括基于4(4塊的幀內預測、1/4象素運動補償、整數變換與量化、上下文自適應VLC以及高度簡化的環路濾波器。與H.264基本規范相似AVS-M中的運動矢量塊大小降至4(4，因此MB可擁有多達16個運動矢量。采用多幀預測，但僅支持2個參考幀。此外，AVS-M中還定義了H.264 HRD/SEI消息的子集。AVS-M的編碼頻率約為0.3dB，在相同設置下稍遜于H.264基本規范，而解碼器的復雜性卻降低了大約20%。

H.264和AVS的背景

H.264/MPEG-4AVC是ITU-T的VCG(Video Coding Experts Group)和ISO/IEC的MPEG(Moving Picture Experts Group)聯合開發的新一代視頻編碼標準。應用范圍包括可視電話、視頻會議等。H.264的主要特色就是極大得提高了壓縮率，是MPEG-2及MPEG-4壓縮效率的一倍以上。H.264核心技術與之前標準相同，仍采用基于預測變換的混合編碼框架，但是在細節的實現上有很大不同，就是細節上的改進導致壓縮效率極大得提高。而且新一代視頻編碼標準H.264具有良好的網絡適應性和容錯等特點。

AVS的誕生可以說是一個歷史的機遇，面對H.264以及MPEG-2等標準高額的專利費，我國數字視頻產業面臨嚴重挑戰。加上我國致力于提高國內數字音視頻產業的核心競爭力，由國家信息產業部科學技術司于2006年6月批準成立了“數字音視頻編解碼技術標準工作組”，聯合國內從事數字音視頻編解碼技術研發的科研機構和企業，針對我國音視頻產業的需求，提出了我國自主知識產權的信源編碼標準DDD《信息技術 先進音視頻編碼》系列標準，簡稱AVS(audio video coding standard).自主的AVS標準在技術和性能上處于國際先進水平，如果抓住這次機遇，我國在技術-專利-標準-芯片-系統-產業這個產業鏈上，就有可能具有全面的主動權。

H.264和AVS核心技術分析及對比

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。