H.264编码技术发展状况及与MPEG-4的比较分析
H.264是由ITU-T的VCEG（视频编码专家组）和ISO/IEC的MPEG（活 动图像编码专家组）联合组建的联合视频组（JVT：joint video team）提出的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。 而国内业界通常所说的MPEG-4是MPEG-4的第2部分。H.264标准从1998年1月份开始草案征集，到2003年7月，整套H.264 （ISO/IEC 14496-10）规范定稿。2005年1月，MPEG组织正式发布了H.264验证报告，从各个方面论证了H.264的可用性以及各种工具集的效果，从 标准的角度，印证H.264的成熟性。
从标准制定到颁布，H.264一直是ITU、MPEG、DVD、DVB、3GPP等工业化组织共同推进的视频编码国际标准，可以想 见，在众多行业巨擘的推动下，H.264技术的应用将迅速进入到视频服务、媒体制作发行、固定及移动运营网络、平台开发、设备终端制造、芯片开发等多个领 域。
2、 H.264视频编码技术先进性
H.264使图像压缩技 术上升到了一个更高的阶段，能够在较低带宽上提供高质量的图像传输，该优点非常适合国内运营商用户量大、接入网/骨干网带宽相对有限的状况。在同等的画质 下，H.264比上一代编码标准MPEG2平均节约64％的传输码流，而比MPEG4 ASP要平均节约39％的传输码流。全球很多IPTV业务运营商都将H.264作为编解码格式的标准，包括比利时电信，荷兰KPN，泰国ADC电信，中国电信等等。
根据中国电信上海研究院的实际测试结果表明：国内普遍采用的MPEG-4编码技术在3Mbps的带宽下尚达不到标清的图像质量，而 H.264编码技术可以在2M带宽下提供要求的图像效果。因而运营商希望引入更先进的H.264编码技术，在有限的带宽资源下进一步提高图像质量。
3、 H.264和MPEG-4的比较
目前国内业界主要倾向的两种编码标准是H.264和MPEG-4，关于采用这两种编码技术的优劣势比较如下：
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MPEG4过渡到H.264 |
直接采用H.264方案 |
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对网络影响 |
MPEG4方案提供标清质量节目至少需要2.5M的带宽，一般需要给用户开3M的带宽，而且几乎没有改进的可能。 |
H.264方案提供标清质量节目仅需要1.5M的带宽，因此只需要给用户开2M的带宽。同时，随着H.264编码技术的发展，今后有望发展在1M以下提供DVD质量的标清图像。 |
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初期投资 |
MPEG4方案投资初期会略低于H.264方案 |
H.264方案初期投资会略高于MPEG4方案 |
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升级对业务的影响 |
由MPEG4方案升级到H.264方案，需要 1)更换直播头端， 2)升级点播服务器， 3)更换机顶盒， 4)如采用DRM系统，需要对其进行升级 5)同时所有业务需要重新开发，移h植到新的机顶盒上。 所有以上工作将不可避免的带来业务的中断。 |
只是编码算法更新时，部分设备软件升级，对系统设备的硬件和机顶盒硬件没有影响，因此对业务几乎没有影响。 |
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业务的 支持 |
支持点播、直播、时移、信息浏览类等业务 |
除了MPEG4提供的业务外，还支持独有的 § 视频通信业务 § 网络录像机 § 节目提醒 § …… |
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增值业务开发 |
§ 基于机顶盒底层平台进行开发 § 每个增值业务都要针对所有机顶盒进行开发，可移植性较差 § 极大的增加开发的复杂性和新业务的推出时间 |
§ 基于通用的中间件平台 § 增值业务只需要一次开发，就可以部署到所有机顶盒上 § 基于JAVA的开发，可以使得运营商以最快的速度开发和推出新业务 |
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运营维护 |
由MPEG4方案升级到H.264方案，将增加很大运营维护成本，如： § 上门为用户更换机顶盒 § 新业务开发 § 系统割接 § …… |
无须升级，节省用户的运营维护成本。 |
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总拥有 成本 |
虽然初期投资略低，但系统及机顶盒几乎需要完全更换，再加上对业务的影响以及运营维护成本，总拥有成本非常高。而且，由于升级到MPEG-4方案需要到用户家中更换机顶盒，可能会影响终端用户对电信服务的满意度。 |
虽然初期投资略高，但系统无需升级，总拥有成本远低于MPEG4方案 |
我视频编码国家标准AVS与国际标准MPEG的比较
数字音视频编解码技术标准工作组 黄铁军
本文从技术角度对MPEG-2的视频标准、MPEG-4 AVC/H.264和AVS视频(GB/T 200090.2) 三个视频标准进行对比，包括技术方案、主观测试、客观测试、复杂度等四个方面。
一、技术对比
AVS视频与MPEG标准都采用混合编码框架（见图1），包括变换、量化、熵编码、帧内预测、帧间预测、环路滤波等技术模块，这是当前主流的技术路线。AVS的主要创新在于提出了一批具体的优化技术，在较低的复杂度下实现了与国际标准相当的技术性能，但并未使用国际标准背后的大量复杂的专利。AVS-视频当中具有特征性的核心技术包括：8x8整数变换、量化、帧内预测、1/4精度像素插值、特殊的帧间预测运动补偿、二维熵编码、去块效应环内滤波等。
熵编码 反量化 反变换 控制数据量化后的变换系数运动数据帧内/帧间 编码控制解码器 运动估计变换/量化 - 环滤波 帧内 预测 运动补偿预测
图 1 典型视频编码框架
AVS视频编码器框图如下图所示。
AVS视频标准定义了I帧、P帧和B帧三种不同类型的图像，I帧中的宏块只进行帧内预测，P帧和B帧的宏块则需要进行帧内预测或帧间预测，图中S0是预测模式选择开关。预测残差进行8×8整数变换（ICT）和量化，然后对量化系数进行zig-zag扫描（隔行编码块使用另一种扫描方式），得到一维排列的量化系数，最后对量化系数进行熵编码。AVS视频标准的变换和量化只需要加减法和移位操作，用16位精度即可完成。
AVS视频标准使用环路滤波器对重建图像滤波，一方面可以消除方块效应，改善重建图像的主观质量；另一方面能够提高编码效率。滤波强度可以自适应调整。
AVS标准支持多种视频业务，考虑到不同业务之间的互操作性，AVS标准定义了档次（profile）和级别（level）。档次是AVS定义的语法、语义及算法的子集；级别是在某一档次下对语法元素和语法元素参数值的限定集合。为了满足高清晰度/标准清晰度数字电视广播、数字存储媒体等业务的需要，AVS视频标准定义了基准档次（Jizhun profile）和4个级别（4.0、4.2、6.0和6.2），支持的最大图像分辨率从720×576到1920×1080，最大比特率从10 Mbit/s到30 Mbit/s。
表1 AVS与MPEG-2、MPEG-4 AVC/H.264使用的技术对比和性能差异估计
作者:周文 更新日期:2006-11-09
来源:Tail
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