H.264的四种画质（BP、EP、MP、HP）和 Profile、Level、Encoder

简介

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首先要阐明所谓的AVC其实就是H.264标准，是由ITU-T和ISO/IEC组成的联合视频组（JVT，Joint Video Team）一起开发的，ITU-T给这个标准命名为H.264（以前叫做H.26L），而ISO/IEC称它为MPEG-4 高级视频编码（Advanced Video Coding，AVC）它定位于覆盖整个视频应用领域，包括：低码率的无线应用、标准清晰度和高清晰度的电视广播应用、Internet上的视频流应用，传输高清晰度的DVD视频以及应用于数码相机的高质量视频应用等等。

AVC的三种规格

从低到高分别为：Baseline、Main、High。
Baseline（最低Profile）级别支持I/P 帧，只支持无交错（Progressive）和CAVLC，一般用于低阶或需要额外容错的应用，比如视频通话、手机视频等；
Main（主要Profile）级别提供I/P/B 帧，支持无交错（Progressive）和交错（Interlaced），同样提供对于CAVLC 和CABAC 的支持，用于主流消费类电子产品规格如低解码（相对而言）的mp4、便携的视频播放器、PSP和Ipod等；
High（高端Profile，也叫FRExt）级别在Main的基础上增加了8x8 内部预测、自定义量化、无损视频编码和更多的YUV 格式（如4：4：4），用于广播及视频碟片存储（蓝光影片），高清电视的应用。
AVC 的规格主要是针对兼容性的，不同的规格能在相同级别上的平台应用。至于Baseline@L x.x、Main@L x.x、High@L x.x形式则是在不同级别下的码流级别，数值越大码流就越大，更耗费资源。所以就码流而言High@L3.0<High@L4.0<High@L5.1。

BP、EP、MP、HP

H.264有四种画质级别,分别是BP、EP、MP、HP：

1、BP-Baseline Profile：基本画质。支持I/P 帧，只支持无交错（Progressive）和CAVLC；

2、EP-Extended profile：进阶画质。支持I/P/B/SP/SI 帧，只支持无交错（Progressive）和CAVLC；

3、MP-Main profile：主流画质。提供I/P/B 帧，支持无交错（Progressive）和交错（Interlaced），也支持CAVLC 和CABAC 的支持；

4、HP-High profile：高级画质。在main Profile 的基础上增加了8x8内部预测、自定义量化、无损视频编码和更多的YUV 格式；

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想要说明H.264 HP与H.264 MP的区别就要讲到H.264的技术发展了。JVT于2003年完成H.264基本部分标准制定工作，包含Baseline profile、Extended profile和Main profile，分别包括不同的编码工具。之后JVT又完成了H.264 FRExt（即：Fidelity Range Extensions）扩展部分（Amendment）的制定工作，包括High profile（HP）、High 10 profile（Hi10P）、High 4:2:2 profile（Hi422P）、High 4:4:4 profile（Hi444P）4个profile。

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H.264 Baseline profile、Extended profile和Main profile都是针对8位样本数据、4:2:0格式的视频序列，FRExt将其扩展到8～12位样本数据，视频格式可以为4:2:0、4:2:2、4:4:4，设立了High profile（HP）、High 10 profile（Hi10P）、High 4:2:2 profile（Hi422P）、High 4:4:4 profile（Hi444P） 4个profile，这4个profile都以Main profile为基础。

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在相同配置情况下，High profile（HP）可以比Main profile（MP）节省10%的码流量，比MPEG-2 MP节省60%的码流量，具有更好的编码性能。根据应用领域的不同，Baseline profile多应用于实时通信领域，Main profile多应用于流媒体领域，High profile则多应用于广电和存储领域。

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H.264 Baseline Profile对应MPEG-4 SP
H.264 Main Profile对应MPEG-4 ASP
H.264 Extended Profile对应MPEG-4 ARTS or FGS
H.264 Baseline Profile对应MPEG-4 Studio。

CAVLC和CABAC简介

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熵编码压缩是一种无损压缩，其实现原理是使用新的编码来表示输入的数据，从而达到压缩的效果。常用的熵编码有游程编码，哈夫曼编码和CAVLC编码等。

（1）CAVLC

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CAVLC(Context Adaptive VariableLength Coding)是在H.264/MPEG-4AVC中使用的熵编码方式。在H.264中，CAVLC以zig-zag顺序用于对变换后的残差块进行编码。CAVLC是CABAC的替代品，虽然其压缩效率不如CABAC，但CAVLC实现简单，并且在所有的H.264profile中都支持。
（2）CABAC

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CABAC(ContextAdaptive Binary Arithmatic Coding)也是 H.264/MPEG-4AVC中使用的熵编码算法。CABAC在不同的上下文环境中使用不同的概率模型来编码。其编码过程大致是这样：首先，将欲编码的符号用二进制bit表示；然后对于每个bit，编码器选择一个合适的概率模型，并通过相邻元素的信息来优化这个概率模型；最后，使用算术编码压缩数据。