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。

H.264 Profile、Level、Encoder三张简图

(1)h.264 profile
在这里插入图片描述
(2)h.264 level
在这里插入图片描述
(3)h.264 software encoder
在这里插入图片描述

文章转载自:罗索实验室 [http://www.rosoo.net]
文章地址:http://www.rosoo.net/a/201209/16262.html

 

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