H.264是一種高度壓縮的數(shù)字視頻編解碼器標準，是MPEG-4標準的第10部分（即MPEG-4 Part 10或MPEG-4 AVC），由國際電信聯(lián)盟（ITU-T）的視頻編碼專家組（VCEG）和國際標準化組織/國際電工委員會（ISO/IEC）的動態(tài)圖像專家組（MPEG）聯(lián)合組成的聯(lián)合視頻組（JVT）共同開發(fā)。H.264標準是網(wǎng)絡視頻的主要壓縮技術之一，其主要支持者是微軟的IE瀏覽器和蘋果公司的系列產(chǎn)品，前者保證了H.264在桌面設備市場的優(yōu)勢，后者保證了H.264在便攜設備市場的優(yōu)勢。

H.264優(yōu)勢

「高效壓縮」

• 低碼率：在同等圖像質(zhì)量下，H.264技術壓縮后的數(shù)據(jù)量遠低于其他標準。數(shù)據(jù)量只有MPEG-2的1/8，MPEG-4的1/3，在相同的帶寬條件下，H.264可以傳輸更高質(zhì)量的視頻內(nèi)容。
• 高壓縮率：H.264的壓縮比達到驚人的102:1，得益于其先進的編碼技術和算法。在去除視頻數(shù)據(jù)中的冗余信息，H.264能夠在保證圖像質(zhì)量的同時，大幅度減少數(shù)據(jù)量。

「高質(zhì)量圖像」

• 連續(xù)、流暢的高質(zhì)量圖像：H.264能夠提供連續(xù)、流暢的高質(zhì)量圖像，滿足對視頻清晰度和流暢度的需求。
• 多種畫質(zhì)級別：H.264提供了四種畫質(zhì)級別，分別是BP（基本畫質(zhì)）、EP（進階畫質(zhì)）、MP（主流畫質(zhì)）和HP（高級畫質(zhì)）?？梢愿鶕?jù)不同的應用場景和需求進行選擇，滿足不同的視頻質(zhì)量需求。

「網(wǎng)絡適應性強」

• 網(wǎng)絡抽象層（NAL）：H.264提供了網(wǎng)絡抽象層，H.264文件能夠容易地在不同網(wǎng)絡上傳輸，如互聯(lián)網(wǎng)、CDMA、GPRS、WCDMA等。增強了H.264的網(wǎng)絡適應性，能夠廣泛應用于各種網(wǎng)絡環(huán)境。
• 支持流媒體傳輸：H.264支持網(wǎng)絡中的視頻流媒體傳輸，有利于視頻內(nèi)容的實時傳輸和播放。

「容錯能力強」

• 抗誤碼特性：H.264碼流具有較強的抗誤碼特性，能夠適應丟包率高、干擾嚴重的信道中的視頻傳輸。保證了在不穩(wěn)定網(wǎng)絡環(huán)境下視頻傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。
• 參數(shù)集結(jié)構：H.264采用了參數(shù)集結(jié)構來傳輸頭部信息，關鍵信息能夠分開處理，提高了傳輸?shù)目煽啃院挽`活性。

「靈活性」

• 多種幀類型：H.264定義了多種類型的幀，包括I幀、P幀和B幀等。幀類型可以根據(jù)需要進行選擇和組合，滿足不同的編碼效率和圖像質(zhì)量要求。
• 可變塊大小運動補償：H.264支持可變塊大小的運動補償，使得運動補償更加靈活和精確。有助于提高編碼效率和圖像質(zhì)量。

「廣泛應用」

• H.264廣泛應用于網(wǎng)絡視頻、高清電視廣播、數(shù)字視頻錄像、視頻會議等多個領域。其高效、高質(zhì)量的特點使得它成為這些領域中的主流視頻編碼標準。

主要技術

H.264是在MPEG-4技術的基礎之上建立起來的，其編解碼流程主要包括5個部分：幀間和幀內(nèi)預測、變換和反變換、量化和反量化、環(huán)路濾波、熵編碼。

「編碼結(jié)構」

圖片

• 「混合編碼結(jié)構」：H.264采用了DPCM（差分脈沖編碼調(diào)制）加變換編碼的混合編碼結(jié)構。結(jié)合了空間和時間上的冗余性，提高了編碼效率。
• 「網(wǎng)絡提取層（NAL）和視頻編碼層（VCL）」：H.264在視頻編碼層（VCL）和網(wǎng)絡提取層（NAL）之間進行概念性分割。VCL是視頻內(nèi)容的核心壓縮內(nèi)容之表述，而NAL則是通過特定類型網(wǎng)絡進行遞送的表述，這樣的結(jié)構便于信息的封裝和對信息進行更好的優(yōu)先級控制。

「預測編碼」

• 「幀內(nèi)預測編碼」：用于縮減圖像的空間冗余。H.264提供多種模式進行宏塊預測，包括直流預測和方向預測，提高幀內(nèi)編碼的效率。
• 「幀間預測編碼」：利用連續(xù)幀中的時間冗余來進行運動估計和補償。H.264支持多種宏塊分割模式和更精細的運動估計，如1/4或1/8像素精度的運動估值，以及多幀預測功能，提高了幀間編碼的效率和圖像質(zhì)量。

「變換與量化」

• 「整數(shù)離散余弦變換（DCT）」：H.264使用基于4×4像素塊的類似于DCT的變換，采用整數(shù)為基礎的空間變換，減少了運算量和復雜度，并有利于向定點DSP移植。
• 「量化」：H.264提供了多種量化步長，以適應不同的編碼需求。量化后的數(shù)據(jù)經(jīng)過熵編碼，形成最終的碼流。

「熵編碼」

• 「通用可變長編碼（UVLC）」：一種基于變長編碼的壓縮方法，用于對量化后的數(shù)據(jù)進行進一步壓縮。
• 「基于文本的自適應二進制算術編碼（CABAC）」：相比UVLC，CABAC提供了更高的壓縮效率，但計算復雜度也更高。H.264允許編碼器在UVLC和CABAC之間進行選擇，以平衡壓縮效率和計算復雜度。

「其他關鍵技術」

• 「去塊效應濾波器」：H.264定義了自適應去除塊效應的濾波器，以減少預測環(huán)路中的方塊效應，提高圖像質(zhì)量。
• 「參數(shù)集結(jié)構」：H.264采用了序列參數(shù)集（SPS）和圖像參數(shù)集（PPS）來傳輸頭部信息，這種結(jié)構提高了傳輸?shù)目煽啃院挽`活性。
• 「靈活的宏塊順序（FMO）」：允許編碼器以不同的順序?qū)陦K進行編碼和解碼，以進一步提高編碼效率和容錯能力。

H.264通過采用混合編碼結(jié)構、多種預測編碼技術、整數(shù)DCT變換與量化、高效的熵編碼方法以及去塊效應濾波器等關鍵技術，實現(xiàn)了高壓縮比、高質(zhì)量圖像、強網(wǎng)絡適應性和強容錯能力的視頻編碼標準。這些技術的綜合應用使得H.264在視頻編碼領域占據(jù)了重要地位，并得到了廣泛應用。