H.264视频压缩标准
进一步拓展了视频监控的应用潜力。
目录
1. 简介 3
2. H.264的发展 3
3. 视频压缩的工作原理 4
4. H.264类别和等级 5
5. 帧的基本知识 5
6. 养活数据量的基本方法 6
7. H.264的效率 7
8. 结论 9

上图说明：对于视频序列样本来说，使用H.264编码器能够比使用有运动补偿的MPEG-4编码器降低50%的比特率(
bp
s)。在没有
运动补偿的情况下，H.264编码器的效率至少比MPEG-4编码器高3倍，比M-JPEG编码器高6倍。

4. H.264类别和等级
参与制定H.264标准的联合组织致力于创建一个简单明了的解决方案，最大限度地限制选项和特性的数
量。和其它视频标准一样，H.264标准的一个重要方面是通过类别（算法特性集）和等级（性能等级）中
提供的功能，以最佳的方式支持常见应用和通用格式。
H.264有7个类别，每个类别都针对某一类特定的应用。此外，每个类别都定义了编码器能够使用哪些特
性集，并限制了解码器在实施方面的复杂性。
网络摄像机和视频编码器最有可能使用的是基准类别，此类别主要针对计算资源有限的应用。对于嵌入
在网络视频产品中的实时编码器来说，在特定的可用性能下，基准类别最为适用。此类别能够实现低延
时，这对监控视频来说是一个很重要的要求，而且对于支持PTZ网络摄像机实现实时的平移/倾斜/缩放
(PTZ)控制来说尤为重要。
H.264分为11个功能等级，对性能、带宽和内存需求进行了限制。每个等级都规定了从QCIF到HDTV等各种
分辨率所对应的比特率和编码速率（每秒宏块数）。分辨率越高，要求的等级就越高。
5. 帧的基本知识
根据H.264的不同类别，编码器会使用不同类型的帧，例如I帧、P帧和B帧。
I帧（帧内编码帧）是一种自带全部信息的独立帧，无需参考其它图像便可独立进行解码。视频序列中的
第一个帧始终都是I帧。如果所传输的比特流遭到破坏，则需要将I帧用作新查看器的起始点或重新同步
点。I帧可以用来实现快进、快退以及其它随机访问功能。如果新的客户端将参与查看视频流，编码器将
以相同的时间间隔或者根据要求自动插入I帧。I帧的缺点在于它们会占用更多的数据位，但从另一方面
看，I帧不会产生可觉察的模糊现象。
P帧（帧间预测编码帧）需要参考前面的I帧和/或P帧的不同部分才能进行编码。与I帧相比，P帧通常占用
更少的数据位，但其缺点是，由于P帧对前面的P和I参考帧有着复杂的依赖性，因此对传输错误非常敏
感。
B帧（双向预测编码帧）需要同时以前面的帧和后面的帧作为参考帧。

当视频解码器逐个帧地对比特流进行解码以便重构视频时，必须始终从I帧开始解码。如果使用了P帧和B帧，则必须与参考帧一起解码。在H.264基准类中，仅使用I帧和P帧。由于基准类没有使用B帧，所以可以实现低延时，因此是网络摄像机和视频编码器的理想选择。

6. 减少数据量的基本方法
可以通过各种方法在一个图像帧内或者在一系列帧之间减少视频数据量。
在某个图像帧内，只需要删除不必要的信息就可以减少数据量，但这样做会导致图像的分辨率下降。
在一系列的帧内，可以通过差分编码这样的方法来减少视频数据量，包括H.264在内的大多数视频压缩
标准都采用这种方法。在差分编码中，会将一个帧与参考帧（即前面的I帧或P帧）进行对比，然后只对那
些相对于参考帧来说发生了变化的像素进行编码。通过这种方法，可以降低需要进行编码和发送的像
素值。

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