一、什么是H.264壓縮格式？  
    H.264是ITU-T的視頻編碼專家組（VCEG）和ISO/IEC的活動圖像編碼專家組（MPEG）的聯(lián)合視頻組（JVT：joint videoteam）開發(fā)的一個新的數(shù)字視頻編碼標準，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。H.264和以前的標準一樣，也是DPCM加變換編碼的混合編碼模式。JVT（JointVideoTeam，視頻聯(lián)合工作組）于2001年12月在泰國Pattaya成立。它由ITU-T和ISO兩個標準化組織的有關視頻編碼的專家聯(lián)合組成。JVT的工作目標是制定一個新的視頻編碼標準，以實現(xiàn)視頻的高壓縮比、高圖像質(zhì)量、良好的網(wǎng)絡適應性等目標。目前JVT的工作已被ITU-T接納，新的視頻壓縮編碼標準稱為H.264標準，該標準也被ISO接納，稱為 AVC（Advanced Video Coding）標準，是MPEG-4的第10部分。H.264標準可分為三檔： 
    A、基本檔次（其簡單版本，應用面廣）； 
    B、 主要檔次（采用了多項提高圖像質(zhì)量和增加壓縮比的技術措施，可用于SDTV、HDTV和DVD等）； 
    C、 擴展檔次（可用于各種網(wǎng)絡的視頻流傳輸）。 
     H.264標準壓縮系統(tǒng)由視頻編碼層（VCL）和網(wǎng)絡提取層（Network Abstraction Layer，NAL）兩部分組成。VCL中包括VCL編碼器與VCLjiemaqi，主要功能是視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼和解碼，它包括運動補償、變換編碼、熵編碼等壓縮單元。NAL則用于為VCL提供一個與網(wǎng)絡無關的統(tǒng)一接口，它負責對視頻數(shù)據(jù)進行封裝打包后使其在網(wǎng)絡中傳送，它采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，包括單個字節(jié)的包頭信息、多個字節(jié)的視頻數(shù)據(jù)與組幀、邏輯信道信令、定時信息、序列結束信號等。包頭中包含存儲標志和類型標志。存儲標志用于指示當前數(shù)據(jù)不屬于被參考的幀。類型標志用于指示圖像數(shù)據(jù)的類型。VCL可以傳輸按當前的網(wǎng)絡情況調(diào)整的編碼參數(shù)。 
    二、H.264的特點  
    H.264和H.261、H.263一樣，也是采用DCT變換編碼加DPCM的差分編碼，即混合編碼結構。同時，H.264在混合編碼的框架下引入了新的編碼方式，提高了編碼效率，更貼近實際應用。H.264沒有繁瑣的選項，而是力求簡潔的“回歸基本”，它具有比H.263++更好的壓縮性能，又具有適應多種信道的能力。H.264的應用目標廣泛，可滿足各種不同速率、不同場合的視頻應用，具有較好的抗誤碼和抗丟包的處理能力。H.264的基本系統(tǒng)無需使用版權，具有開放的性質(zhì)，能很好地適應IP和
無線網(wǎng)絡的使用，這對目前因特網(wǎng)傳輸多媒體信息、移動網(wǎng)中傳輸寬帶信息等都具有重要意義。盡管H.264編碼基本結構與H.261、H.263是類似的，但它在很多環(huán)節(jié)做了改進，現(xiàn)列舉如下。  
    1、多種更好的運動估計  
    一是高精度估計  
    在H.263中采用了半像素估計，在H.264中則進一步采用1/4像素甚至1/8像素的運動估計。即真正的運動矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素為基本單位的。顯然，運動矢量位移的精度越高，則幀間剩余誤差越小，傳輸碼率越低，即壓縮比越高。在H.264中采用了6階FIR濾波器的內(nèi)插獲得1/2像素位置的值。當1/2像素值獲得后， 1/4像素值可通過線性內(nèi)插獲得，對于4:1:1的視頻格式，亮度信號的1/4 像素精度對應于色度部分的1/8像素的運動矢量，因此需要對色度信號進行1/8像素的內(nèi)插運算。理論上，如果將運動補償?shù)木仍黾右槐叮ɡ鐝恼袼鼐忍岣叩?/2像素精度），可有0.5bit/Sample的編碼增益，但實際驗證發(fā)現(xiàn)在運動矢量精度超過1/8像素后，系統(tǒng)基本上就沒有明顯增益了，因此，在H.264中，只采用了1/4像素精度的運動矢量模式，而不是采用1/8像素的精度。 
    二是多宏塊劃分模式估計 
    在H.264的預測模式中，一個宏塊（MB）可劃分成7種不同模式的尺寸，這種多模式的靈活、細微的宏塊劃分，更切合圖像中的實際運動物體的形狀，于是，在每個宏塊中可包含有1、2、4、8或16個運動矢量。 
    三是多參數(shù)幀估計 
   在H.264中，可采用多個參數(shù)幀的運動估計，即在編碼器的緩存中存有多個剛剛編碼好的參數(shù)幀，編碼器從其中選擇一個給出更好的編碼效果的作為參數(shù)幀，并指出是一幀被用于預測，這樣就可獲得比只用上一個剛編碼好的幀作為預測幀的更好的編碼效果。 
    2、更的幀內(nèi)預測 
在H.264中，每個4?4塊中的每個像素都可用17個zui接近先前已編碼的像素的不同加權和來進行幀內(nèi)預測。 
    3、統(tǒng)一的VLC  
    H.264中關于熵編碼有兩種方法。  
    統(tǒng)一的VLC（即UVLC：Universal VLC）。UVLC使用一個相同的碼表進行編碼，而jiemaqi很容易識別碼字的前綴，UVLC在發(fā)生比特錯誤時能快速獲得重同步。內(nèi)容自適應二進制算術編碼（CABAC：
Context Adaptive Binary Arithmetic Coding）。其編碼性能比UVLC稍好，但復雜度較高。 
    三、H.264的應用   
    SONY推出了Sony PCS-1 機頂視頻會議系統(tǒng)，其應用范圍十分廣泛，包括數(shù)字廣播、數(shù)字有線電視、寬帶內(nèi)容服務、家用錄像設備、網(wǎng)絡廣播、網(wǎng)絡會議、IP監(jiān)看等領域均可使用這一系統(tǒng)。SONY本身就是一家消費類電子產(chǎn)品的公司，因此在電子方面的應用也非常廣泛。要實現(xiàn)SONY的產(chǎn)品與其它產(chǎn)品的互通性，需要采用H.241網(wǎng)絡傳輸，而不同提供商之間則可采用H.264實現(xiàn)彼此之間的互操作性，比如在容量交換、IP上載荷格式等方面均可應用H264
    四、什么叫MPEG壓縮格式？
    MPEG格式，它的英文全稱為Moving Picture Expert Group，即運動圖像專家組格式，家里常看的VCD、SVCD、DVD就是這種格式。MPEG文件格式是運動圖像壓縮算法的標準，它采用了有損壓縮方法減少運動圖像中的冗余信息，說的更加明白一點就是MPEG的壓縮方法依據(jù)是相鄰兩幅畫面絕大多數(shù)是相同的，把后續(xù)圖像中和前面圖像有冗余的部分去除，從而達到壓縮的目的（其zui大壓縮比可達到200:1）。目前MPEG格式有三個壓縮標準，分別是MPEG－1、MPEG－2、和MPEG－4，另外，MPEG-7與MPEG-21仍處在研發(fā)階段。
    MPEG－1：制定于1992年，它是針對1.5Mbps以下數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲媒體運動圖像及其伴音編碼而設計的標準。也就是我們通常所見到的VCD制作格式。使用MPEG-1的壓縮算法，可以把一部120分鐘壓縮到1.2GB左右大小。這種視頻格式的文件擴展名包括.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg及VCD光盤中的.dat文件等。
    MPEG－2：制定于1994年，設計目標為工業(yè)標準的圖像質(zhì)量以及更高的傳輸率。這種格式主要應用在DVD/SVCD的制作（壓縮）方面，同時在一些HDTV（高清晰電視廣播）和一些高要求視頻編輯、處理上面也有相當?shù)膽谩Ｊ褂肕PEG-2的壓縮算法，可以把一部120分鐘壓縮到4到8GB的大小。這種視頻格式的文件擴展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盤上的.vob文件等。
    MPEG－4：制定于1998年，MPEG－4是為了播放流式媒體的高質(zhì)量視頻而專門設計的，它可利用很窄的帶度，通過幀重建技術，壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求使用zui少的數(shù)據(jù)獲得*的圖像質(zhì)量。目前MPEG-4zui有吸引力的地方在于它能夠保存接近于DVD畫質(zhì)的小體積視頻文件。另外，這種文件格式還包含了以前MPEG壓縮標準所不具備的比特率的可伸縮性、動畫精靈、交互性甚至版權保護等一些特殊功能。這種視頻格式的文件擴展名包括.asf、.mov和DivX AVI等。
    細心的用戶一定注意到了，這中間怎么沒有MPEG－3編碼？實際上，大家熟悉的MP3就是采用的
MPEG－3（MPEG Layeur3）編碼。
    五、MPEG4與MPEG1,2的區(qū)別
    MPEG1、2的文件擴展名為mpg或mpeg！而MPEG4則是avi，微軟的asf格式也采用了MPEG4壓縮技術. 關于畫質(zhì)，MPEG 2要優(yōu)于MPEG4但體積巨大，MPEG4的畫質(zhì)與體積較為平衡，是一種折中方案，MPEG4支持流媒體播放. 
    六、視頻壓縮技術應用環(huán)境和壓縮比例參考： 
    MPEG1、MPEG2、MPEG4標準比較 
    MPEG1的標準制定于1992年左右，它是將視頻數(shù)據(jù)壓縮成1-2MB/S的標準數(shù)據(jù)流，對于動作不激烈的視頻信號能獲得較好的圖像質(zhì)量。但如果圖像對象動作激烈時，圖像有可能產(chǎn)生馬賽克現(xiàn)象，此種標準沒有定義用于額外數(shù)據(jù)流進行編碼的格式，它主要用于家用VCD，并且它需要的存儲空間較大，  以下舉例說明： 
    如果用清晰度為352x288的彩色畫面，采用25幀/每秒，壓縮比為50:1時，實際錄像一小時，經(jīng)測算得知需存儲空間為600MB左右，若實現(xiàn)8路監(jiān)控每天錄像10個小時，每月30天的話，則需硬盤空間為1440GB，這很難讓人接受。 
    MPEG2制定于1994年，它的出現(xiàn)是為了進一步爭取更高的分辨率（720x480），提供廣播級視頻和CD級的音效，它是非常高質(zhì)的影音編碼系統(tǒng)。傳輸速率在3-10Mbit/S之間，并可支持隔行掃描視頻格式和其他*功能，可應用于各種速率和各種分辨率的場合。但zui大的缺點還是數(shù)據(jù)量過大。
MPEG4制定于1998年，視頻質(zhì)量及分辨率很高，而數(shù)據(jù)速率相對較低。主要原因在于：采用ACE技術，它是一套針對應用于MPEG4的編碼運算規(guī)則。與ACE有關的目標定向可以啟用很低的數(shù)據(jù)率。與MPEG2相比，可節(jié)約存儲空間。還可以在聲視頻流中廣泛的升級。當視頻在5Kb/S-10Mb/S之間變化時，聲頻可以在2Kb/S-24Kb/S 之間進行處理。 
    在這里要特別強調(diào)的是MPEG4標準是針對對象的壓縮方式，不同于MPEG1, MPEG2簡單地將圖像分成一些像塊，而是根據(jù)圖像內(nèi)容，將其中的對象（物品、人物、背景）分離出來，并分別進行幀內(nèi)、幀間編碼壓縮，并允許在不同的對象之間靈活分配碼率，對重要的對象分配較多的字節(jié)，對次要的對象分配較少的字節(jié)，從而大大提高了壓縮比，使其在較低的碼率下獲得較好的效果。 
MPEG4的面向?qū)ο蟮膲嚎s方式也使圖像探測功能和準確性更加充分體現(xiàn)，由于圖像探測功能使硬盤錄像機 target=_blank>硬盤錄像機系統(tǒng)具有較之以往更的視頻移動報警功能。 
    MPEG4是一種嶄新的低碼率、高壓縮比的視頻編碼標準，傳輸速率為4.8-64kbit/S，使用時占用
的存儲空間比較小，例如：對于清晰度352x288的彩色畫面，其每幀占用空間為1.3KB時，選25幀/每秒，則一小時需120KB，每天10小時、每月30天，則每路每月需36GB、兩路需72GB、四路需144GB若是8路則需288GB，這顯然是可以為用戶所接受的。
    h.264使圖像壓縮技術上升到了一個更高的階段，能夠在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸，這正好適應了目前國內(nèi)運營商接入網(wǎng)帶寬還非常有限的狀況。在不久前中國電信舉行的IPTV解決方案測試中，已經(jīng)把能否支持端到端的h.264編解碼作為考察的一項重點。在此次IPTV測試中，h.264解決方案表現(xiàn)zui為優(yōu)異，在211條的功能性測試中，總體通過率。參加此次測試的一位中國電信上海研究院研究員由此表示，從目前來看，h.264是*的選擇，很多IPTV業(yè)務運營商和視頻壓縮方案解決商都將h.264作為編解碼格式的標準。

    MPEG組織于1994年推出MPEG-2壓縮標準，以實現(xiàn)視/音頻服務與應用互操作的可能性。MPEG-2標準是針對標準數(shù)字電視和高清晰度電視在各種應用下的壓縮方案和系統(tǒng)層的詳細規(guī)定，編碼碼率從每秒3兆比特～100兆比特，標準的正式規(guī)范在ISO/IEC13818中。MPEG-2不是MPEG-1的簡單升級，MPEG-2在系統(tǒng)和傳送方面作了更加詳細的規(guī)定和進一步的完善。MPEG-2特別適用于廣播級的數(shù)字電視的編碼和傳送，被認定為SDTV和HDTV的編碼標準。 
　　MPEG-2圖像壓縮的原理是利用了圖像中的兩種特性：空間相關性和時間相關性。這兩種相關性使得圖像中存在大量的冗余信息。如果我們能將這些冗余信息去除，只保留少量非相關信息進行傳輸，就可以大大節(jié)省傳輸頻帶。而接收機利用這些非相關信息，按照一定的解碼算法，可以在保證一定的圖像質(zhì)量的前提下恢復原始圖像。一個好的壓縮編碼方案就是能夠zui大限度地去除圖像中的冗余信息。 
　　MPEG-2的編碼圖像被分為三類，分別稱為I幀，P幀和B幀。 
　　I幀圖像采用幀內(nèi)編碼方式，即只利用了單幀圖像內(nèi)的空間相關性，而沒有利用時間相關性。P幀和B幀圖像采用幀間編碼方式，即同時利用了空間和時間上的相關性。P幀圖像只采用前向時間預測，可以提高壓縮效率和圖像質(zhì)量。P幀圖像中可以包含幀內(nèi)編碼的部分，即P幀中的每一個宏塊可以是前向預測，也可以是幀內(nèi)編碼。B幀圖像采用雙向時間預測，可以大大提高壓縮倍數(shù)。 
　　MPEG-2的編碼碼流分為六個層次。為更好地表示編碼數(shù)據(jù)，MPEG-2用句法規(guī)定了一個層次性結構。它分為六層，自上到下分別是：圖像序列層、圖像組（GOP）、圖像、宏塊條、宏塊、塊。 
　　MPEG-2標準在廣播電視領域中的主要應用如下： 
    （1）視音頻資料的保存 
　　一直以來，電視節(jié)目、音像資料等都是用磁帶保存的。這種方式有很多弊端：易損，占地大，成本高，難于重新使用。更重要的是難以長期保存，難以查找、難以共享。隨著計算機技術和視頻壓縮技術的發(fā)展，高速寬帶計算機網(wǎng)絡以及大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)給電視臺節(jié)目的網(wǎng)絡化存儲、查詢、共享、交流提供了可能。 
　　采用MPEG-2壓縮編碼的DVD視盤，給資料保存帶來了新的希望。電視節(jié)目、音像資料等可通過MPEG-2編碼系統(tǒng)編碼，保存到低成本的CD-R光盤或高容量的可擦寫DVD-RAM上，也可利用DVD編著軟件（如Daikin Scenarist NT、Spruce DVDMaestro等）制作成標準的DVD視盤，既可節(jié)約開支，也可節(jié)省存放空間。 
    （2）電視節(jié)目的非線性編輯系統(tǒng)及其網(wǎng)絡 
　　在非線性編輯系統(tǒng)中，節(jié)目素材是以數(shù)字壓縮方式存儲、制作和播出的, 視頻壓縮技術是非線性編輯系統(tǒng)的技術基礎。目前主要有M-JPEG和MPEG-2兩種數(shù)字壓縮格式。 
　　M-JPEG技術即運動靜止圖像（或逐幀）壓縮技術，可進行到幀的編輯，但壓縮效率不高。 
　　MPEG-2采用幀間壓縮的方式，只需進行I幀的幀內(nèi)壓縮處理，B幀和P幀通過偵測獲得，因此，傳輸和運算的數(shù)據(jù)大多由幀之間的時間相關性得到，相對來說，數(shù)據(jù)量小，可以實現(xiàn)較高的壓縮比。隨著逐幀編輯問題的解決，MPEG-2將廣泛應用于非線性編輯系統(tǒng)，并大大地降低編輯成本，同時MPEG-2的解壓縮是標準的,不同廠家設計的壓縮器件壓縮的數(shù)據(jù)可由其他廠家設計解壓縮器來解壓縮,這一點保證了各廠家的設備之間能*兼容。 
　　由于采用MPEG-2 IBP視頻壓縮技術，數(shù)據(jù)量成倍減少，降低了存儲成本，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，減少了對計算機總線和網(wǎng)絡帶寬的壓力，可采用純以太網(wǎng)組建非線性編輯網(wǎng)絡系統(tǒng)已成為可能，而在目前以太網(wǎng)是zui為成熟的網(wǎng)絡，系統(tǒng)管理比較完善，價格也比較低廉。 
　　基于MPEG-2的非線性編輯系統(tǒng)及非線性編輯網(wǎng)絡將成為未來的發(fā)展方向。 
    （3）衛(wèi)星傳輸 
　　MPEG-2已經(jīng)通過ISO認可，并在廣播領域獲得廣泛的應用，如數(shù)字衛(wèi)星視頻廣播（DVB-S）、DVD視盤和視頻會議等。目前，有數(shù)以千萬計的DVB-S用戶，DVB-S信號采用MPEG-2壓縮格式編碼，通過衛(wèi)星或微波進行傳輸，在用戶端經(jīng)MPEG-2衛(wèi)星接收jiemaqi解碼，以供用戶觀看。此外，采用MPEG-2壓縮編碼技術，還可以進行遠程電視新聞或節(jié)目的傳輸和交流。 
    （4）電視節(jié)目的播出 
　　在整個電視技術中播出是一個承上啟下的環(huán)節(jié)，對播出系統(tǒng)進行數(shù)字化改造是非常必要的，其中zui關鍵一步就是構建硬盤播出系統(tǒng)。MPEG-2硬盤自動播出系統(tǒng)因編播簡便、儲存容量大、視頻指標高等優(yōu)點，而為人們所青睞。但以往MPEG-2播出設備因非常昂貴，而只有少量使用。隨著MPEG-2技術的發(fā)展和相關產(chǎn)品成本的下降，MPEG-2硬盤自動系統(tǒng)播出可望得到普及。