H264_AVC技术进展及其务实发展策略思考.doc

H.264/AVC技术进展及其务实发展策略思考0 前言 　　随着NGN、3G及3G演进和NGBW等对视频、多媒体业务与网络应用的飞速发展需求，作为视频业务及存储应用核心技术的高效率 视频数字压缩编(译码)技术，愈来愈引起人们的关注，成为目前广播、视频与多媒体通信领域中的亮点与热点。 制定视频编码标准的两大组织为ITU-T的视频编码专家组(VCEG)及ISO/IEC的活动图像专家组(MPEG)。 　　ITU-T于1993年制定了第一个视频编码标准H.261，其输出速率为p×64 kbit/s，主要用于ISDN及ATM等准宽带及宽带信道视频，不适宜于PSTN及移动通信等窄带及带宽有限的信道与网络上应用。为满足低速率视频通信需要，ITU-T于1996年又推出了适合在小于64 kbit/s速率的信道上传输的视频编码标准H.263。1998年又推出了H.263的第二版H.263+，提供了12种可选模式及其他特征，进一步提高了压缩编码性能;同时又开始制定进一步改进性能的近期与远期目标。其近期目标即为2000年制定的H.263第三版H.263++，其远期目标即所谓标准H.26x，为H.264标准的制定奠定基础。 　　在ITU-T推出H.26x系列标准的同时，ISO/IEC主导的相应视频编码标准，包括其业务管理在内，亦在积极推进，形成了众所周知的MPEG-x系列标准(MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等)，并获得了较广泛运用。 　　2001年，MPEG认识到H.26L的潜在优势及与VCEG联合工作的必要性，从而两者合作成立联合视频组(JVT)。2001年9月，在JVT的第一次会议上制定了以H.26L为基础的H.264标准草案和测试模型TML-9。2003年3月，在泰国Pattaya举行的第七次JVT会议上，JVT形成了最终标准草案，分别提交ITU-T及ISO/IEC审批，从而形成了2003年第二季度发布的统一标准H.264/AVC。该标准在ITU-T称为H.264;在ISO/IEC则称为MPEG4-Part 10 AVC(Advanced Video Coding，第10部分，先进视频编码)。这便是H.264/AVC的基本由来。 　　H.264/AVC在压缩编码效率、视频内容自适性处理能力方面及网络层面，特别是对IP网络及移动网络的自适应处理能力、抗干扰能力与顽健性等方面，相比H.263/MPEG-4均有大幅度提高，因而自2003年未以来，视频业界一些厂商与人士开始对H.264/AVC寄予极高的期望，甚至达到近乎狂热般追捧的境地。不是说高的期望值不对，H.264/AVC的应用确属相当广泛，包括固定或移动的可视电话、移动电话、实时视频会议、视频监控、流媒体、多媒体(超媒体)视频、Internet视频及多媒体(超媒体)、IPTV、手机电视、宽带电话以及视频信息存储等，但对其成熟过程、复杂性及指定时期内的确切市场定位，亦必须要有一个冷静、理智的估计，才能确保其积极、稳妥、科学、务实地健康发展。基于这一初衷，笔者拟结合NGN及3G演进的固定、移动视频业务实际需求状况，就H.264/AVC的重要技术进展及其务实发展策略谈一些个人看法，供分析参考。 1 H.264/AVC的重要技术进展 　　NGN及3G、3G演进和NGBW发展的一个主要目标即为包括视频在内的多媒体应用。对此，H.264/AVC定义了3种视频服务类型，即会话型服务(如可视电话、视频会议等)、现场或先期录制的视频流型服务和多媒体消息类服务MMS。 　　为适应NGN IP网络及带宽资源有限的时变型移动/无线信道的传输需要，H.264/AVC无论从网络层匹配自适应能力、提高源压缩编码效率及信道抗干扰能力等方面均进行了较精心的设计，有较大幅度的性能增强与改进。 1.1 视频编译码结构的分层设计 　　视频编译码结构从功能和算法上分为两层设计，即视频编码层(VCL)及网络适配层(NAL)。VCL负责高效率视频编码压缩;NAL负责网络的适配，即提供对不同网络性能匹配的自适应处理能力，它针对下层网络的特性对数据进行封装，包括成帧、发送相应信号给逻辑信道、利用同步信息进行处理等。NAL从VCL获得数据信息，包括头信息、段结构信息及实际净荷信息，进而将它们映射到下层的各传输协议上。这些协议诸如H.320、H.323、H.324、MPEG-2等。NAL单元按RTP序列号顺序传送，序列号设置可发现丢失的是哪一个VCL单元，即使基本编码图像丢失，借助冗余编码图像，仍可获得较“粗糙”的图像恢复。同时，借助图像的片(Slice)、片组、宏块(MB)结构及黑白宏块非扫描顺序的灵活宏块顺序(FMO)，安排与切换P帧(SP)、切换I帧(SI)的流切换、流拼接、随机接入与差错恢复等，都有利于