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MPEG-4 AVC/H.264 信息

發(fā)布時(shí)間:2023/12/18 c/c++ 46 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 MPEG-4 AVC/H.264 信息 小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.
作者:haibara????來源:pcicp.com

本FAQ由(haibara)翻譯,期間受到kaito_mkid(pcicp)幫助,在此感謝,由于Newbie的關(guān)系,如有翻譯錯(cuò)誤,還請(qǐng)各位指出,由Doom9的bond編撰的原文

譯者注:基本專業(yè)名稱我都以小括號(hào)形式加以解釋,詳細(xì)信息請(qǐng)自行查閱資料。

什么是MPEG-4?

MPEG-4(ISO 14496)是由制定了我們熟知的MPEG-1(MP3, VCD)和MPEG-2(DVD, SVCD)標(biāo)準(zhǔn),并力于使各種音頻/視頻壓縮格式和更多內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(International Organization for Standardization/ISO)的工作組,即運(yùn)動(dòng)圖像專家組(Moving Picture Experts Group/MPEG)發(fā)展的廣泛的開放標(biāo)準(zhǔn)。
本質(zhì)上MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)不僅把目標(biāo)定為標(biāo)準(zhǔn)化某些有發(fā)展前途的產(chǎn)品(例如達(dá)到DVD性能),而且含蓋了一個(gè)能讓產(chǎn)品供應(yīng)商根據(jù)需要選擇適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行的廣泛的次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

MPEG-4標(biāo)準(zhǔn),如上所說,被分成許多不同的次級(jí)標(biāo)準(zhǔn),在Doom9里我們使用者可能最感興趣的部分如下:
- ISO 14496-1(Systems/系統(tǒng)),動(dòng)畫/交互性(類DVD菜單)
- ISO 14496-2(Video/視頻),如Advanced Simple Profile(ASP/高級(jí)簡(jiǎn)單類),由XviD, DivX5, 3ivx...執(zhí)行
- ISO 14496-3(Audio/音頻),Advanced Audio Coding(AAC/先進(jìn)音頻編碼)
- ISO 14496-10(Video/視頻),Advanced Video Coding(AVC/進(jìn)階視頻編碼),著名有H.264
- ISO 14496-14(Container/容器),MP4容器格式(使用.mp4作擴(kuò)展名)
- ISO 14496-17(Subtitles/字幕),MPEG-4時(shí)標(biāo)文本字幕格式

這些信息頁(yè)面正力于提供這些標(biāo)準(zhǔn)的大部分有用的信息,尤其是作為焦點(diǎn)的MPEG-4 ASP和AVC/H.264。


與封閉格式如Micro$oft的Windows Media相比,象MPEG-4一樣的開放標(biāo)準(zhǔn)有什么可能的優(yōu)勢(shì)?

開放標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)好處是當(dāng)創(chuàng)建產(chǎn)品時(shí)允許向所有人開放并遵循它。因此我們已經(jīng)有許多不同的符合MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)并可互相兼容的產(chǎn)品。
其次是互通性和大范圍的產(chǎn)品選擇性,一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng),對(duì)顧客而言這意味著產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中能更好地提高品質(zhì),更少的價(jià)格和更關(guān)注顧客需求。

但不要忘記這也許對(duì)我們來說最重要的一點(diǎn):
一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)允許開源發(fā)展,例如我們熟知的XviD。

ISO 14496-10 (Video) - 進(jìn)階視頻編碼(Advanced Video Coding/AVC)

有著AVC/H.264的MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)擁有最新,最高技術(shù)的實(shí)用的,充滿尖端科技的視頻編碼格式。

2003年,ISO的MPEG(Moving Pictures Experts Group/運(yùn)動(dòng)圖像專家組)與聯(lián)合國(guó)(United Nations/UNO)下設(shè)的ITU(International Telecommunication Union/國(guó)際電信聯(lián)盟)的VCEG(Video Coding Experts Group/視頻編碼專家組)這2大組織最終完成并共同規(guī)定了AVC/H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),其中后者曾標(biāo)準(zhǔn)化H.263格式(現(xiàn)主用于視頻會(huì)議)。
AVC/H.264標(biāo)準(zhǔn)它自身是由MPEG和VCEG的專家構(gòu)成的Joint Video Team(JVT/聯(lián)合視頻組)發(fā)展的。

由MPEG來看,該標(biāo)準(zhǔn)被叫做MPEG-4 Part 10(ISO 14496-10);由ITU來看,它叫做H.264(ITU的公文號(hào)) 其中作為后者已廣泛流傳開來。
新標(biāo)準(zhǔn)選擇Advanced Video Coding(AVC/進(jìn)階視頻編碼)作為“官方”名 - 因?yàn)閷?duì)應(yīng)視頻的音頻格式是Advanced Audio Coding(AAC/先進(jìn)音頻編碼)。


AVC/H.264 Profile

AVC/H.264定義了4種不同的Profile(類):Baseline(基線類), Main(主要類), Extended(擴(kuò)展類)和High Profile(高端類)(它們各自下分成許多個(gè)層):

- Baseline Profile 提供I/P幀,僅支持progressive(逐行掃描)和CAVLC
- Extended Profile 提供I/P/B/SP/SI幀,僅支持progressive(逐行掃描)和CAVLC
- Main Profile 提供I/P/B幀,支持progressive(逐行掃描)和interlaced(隔行掃描),提供CAVLC或CABAC
- High Profile (也就是FRExt)在Main Profile基礎(chǔ)上新增:8x8 intra prediction(8x8 幀內(nèi)預(yù)測(cè)), custom quant(自定義量化), lossless video coding(無損視頻編碼), 更多的yuv格式(4:4:4...)

只有未來會(huì)告訴我們哪一種框架和工具最可能被用于DVD備份,但是我猜想會(huì)是有著以下的工具大力幫助的Main和/或High Profile(同樣請(qǐng)核實(shí)MPEG-4 ASP的工具描述,除了GMC,所有的工具在AVC下都是可用的):

CAVLC/CABAC:
AVC/H.264定義了2種先進(jìn)的重構(gòu)數(shù)據(jù)流(包括macroblock-type(宏塊), motionvectors(運(yùn)動(dòng)矢量) + reference-index(參考索引)...)的熵編碼工具,一舉超越MPEG-4 ASP:
Context-Adaptive Variable Length Coding(CAVLC/上下文自適應(yīng)變長(zhǎng)編碼)和 Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding(CABAC/上下文自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼)
CABAC,與AVC/H.264中只是默認(rèn)算法的CAVLC(也叫UVLC)相比,是個(gè)壓縮率更強(qiáng)大的算法,據(jù)說能額外降低10-15%的比特率(特別在高碼率)。CABAC(同CAVLC一樣)是一種無損算法,因此不會(huì)降低質(zhì)量,但會(huì)減緩編碼和解碼速度。

Loop/Deblocking Filter(循環(huán)/去塊濾波器):
與預(yù)處理濾波器(例如通過avisynth作用于輸入端),或后處理濾波器(通過解碼器作用于最終輸出端)相反,循環(huán)濾波器在編碼過程中對(duì)每楨進(jìn)行濾波,編碼完成后被用于下一楨的參考。它能消除塊效應(yīng),尤其在低碼率時(shí),但同樣會(huì)減緩編碼和解碼速度。

Variable Block Sizes/Macroblock Partitions(塊大小可變/宏塊劃分):
與MPEG-4 ASP(僅Inter4V/4MV能作16x16和8x8塊變換)相比,AVC/H.264把動(dòng)態(tài)搜尋精度(Motion Search Precision)提高到4x4(包含的步驟有8x4...)。子塊大小是自適應(yīng)/可變的,一個(gè)優(yōu)秀的編碼器應(yīng)能對(duì)每個(gè)宏塊明智地作出最恰當(dāng)?shù)膭澐执笮?決定。

Multiple Reference Frames(多重參考楨):
與MPEG-4 ASP(僅允許當(dāng)前楨的前一楨作為參考楨)相比,AVC/H.264使用幀間搜索方式并提供成倍的參考楨選擇,它意味著AVC/H.264編碼能決定是否 只是簡(jiǎn)單地參考前一楨或甚至參考比前楨更過去的楨。因此(例如某個(gè)P楨能參考最近I楨前的某楨)不得不提出一種新型楨型:IDR楨,是種其后的楨不允許參 考其前的楨的I楨。使用多重參考楨會(huì)減慢編碼和解碼速度并且可能導(dǎo)致只能在IDR楨剪切。

Weighted Prediction(加權(quán)預(yù)測(cè)):
有了加權(quán)預(yù)測(cè)就能對(duì)參考楨進(jìn)行加權(quán)(例如你能測(cè)量前一幅圖象的亮度程度)。它特別有助于在那些隨時(shí)可能淡入或淡出的場(chǎng)景中前后圖象極為相似,只是畫面變暗 的圖象的處理。WP對(duì)于同時(shí)出現(xiàn)淡入及淡出的圖象沒有效果(例如當(dāng)圖象從一個(gè)場(chǎng)景轉(zhuǎn)到另一個(gè)場(chǎng)景就會(huì)同時(shí)出現(xiàn)淡入及淡出)。

Rate Distortion Optimisation(RDO/碼率-失真/損耗最佳化):
只要編碼器不得不在眾多選擇中作出絕擇時(shí),RDO允許選擇最有效的編碼方式(例如面臨采用楨間/楨內(nèi)的動(dòng)態(tài)搜尋的決定...)
RDO不是AVC/H.264本身定義的工具,它是第一個(gè)由H.264參考軟件引入的工具,可謂一種新的途徑。其他的編碼也能利用RDO,如XviD'的VHQ模式能使用RDO


AVC/H.264與其他流行的視頻編碼格式的比較測(cè)評(píng):
?

現(xiàn)有的AVC/H.264編碼

可用于終端用戶的AVC/H.264執(zhí)行者有x264, Nero, Apple, Sorenson, Elecard, Moonlight, VSS, mpegable, Envivio, Hdot264 (binary), DSPR, JM (參考軟件) (binary), ffmpeg, Philips, FastVDO, Skal, Sony和更多

編碼器

- x264:第一個(gè)公開的可使用High Profile的編碼器,開源(GPL)(源碼),使用VFW的有:x264vfw, ffdshow(輸出.avi),命令行的:x264cli(輸出raw的.mp4), mencoder(輸出raw的.avi)(Doom9的MeGUI)或ffmpeg
x264支持2pass, CABAC, 循環(huán)濾波, 多重B幀, 雙向參考(B-Reference), 多重參考楨, 4x4 P幀塊變換, 8x8 B幀塊劃分, 失真信號(hào)化(anamorphic signalling)和High Profile:8x8 dtc(離散余弦變換)與幀內(nèi)預(yù)測(cè), 無損視頻編碼和自定義無損量化矩陣(custom quant matrix)
- NeroDigital AVC:Nero Recode2內(nèi)含,輸出為.mp4
ND AVC支持2pass, CABAC, 自適應(yīng)循環(huán)濾波, 多重B幀, 多重參考楨, 加權(quán)預(yù)測(cè), 8x8 B幀塊劃分, 16x16 B幀塊劃分, 自適應(yīng)量化(高度Psy)
- Sorenson:Sorenson Squeeze 4內(nèi)含,輸出.mp4,
Sorenson支持2pass, 最大2連續(xù)B幀, 雙向參考, 循環(huán)濾波和多重Slice
- Apple:Quicktime 7內(nèi)含,輸出.mp4, .3gp和.mov,編碼速度很慢
支持2pass, 最大1連續(xù)B幀, 循環(huán)濾波(0,0), 8x8 P幀塊變換, 8x8 B幀塊變換, 4x4 I幀塊變換, 自適應(yīng)量化, 5級(jí)Slice, 沒有CABAC, 沒有加權(quán)預(yù)測(cè), 沒有多重參考楨
- JM: 此AVC參考軟件v9.3版提供Main和High Profile:B/SP幀, CABAC, 循環(huán)濾波器, 4x4 塊劃分, 多重參考楨, 自適應(yīng)量化, 差錯(cuò)修復(fù)(Error Resilience), RDO, 無損視頻編碼, 自定義量化), 比率控制(Rate Control)等...
- Hdot264:由doom9會(huì)員charact3r發(fā)展的開源(GPL)的VFW版參考軟件,仍然以很老的參考軟件(JM 4.0c)為基礎(chǔ)
- VSS:免費(fèi)的VFW編碼器(可預(yù)覽5天),以參考編碼器為基礎(chǔ)
- Elecard: Elecard Mobile Converter內(nèi)含,輸出.mp4, MainConcept's v2 encoder也內(nèi)含,輸出.264和.mpg PS/TS
不再公開的:
- Moonlight:Moonlight的OneClick Compressor v1.1和CyberLink的PowerEncoder內(nèi)含,輸出.mpg
Moonlight支持1pass(VBR/CBR/預(yù)設(shè) 量化), CABAC, 循環(huán)濾波, 最大2連續(xù)B幀, 8x8 B幀塊劃分, 自適應(yīng)量化, 自動(dòng)調(diào)整PAR(Pixel Aspect Ratio/象素縱橫比), 隔行掃描
- MainConcept:免費(fèi)的編碼器(有水印),輸出.264和.mpg PS/TS
1pass(CBR/VBR/預(yù)設(shè) 量化), P幀重排(P-Frame Reorder), CABAC, 循環(huán)濾波, 多重B-Vops(Bidirectional Video Object Planes/雙向視頻對(duì)象平面), 多重參考楨, 4x4 P幀塊劃分), PAR, RDO
- mpegable:提供試用有限的免費(fèi)VFW編碼器(不以參考軟件為基礎(chǔ)),不支持YV12
mpegable支持僅限P幀的1pass(預(yù)設(shè)量化), 8x8 P幀塊劃分, 只支持CAVLC, 循環(huán)濾波
- Envivio:4Coder內(nèi)含,輸出.mp4

解碼器 (比較測(cè)評(píng))

- ffmpeg:開源(LGPL),包含在ffdshow(VFW和DShow編碼器), mplayer和VideoLAN等
支持B幀, 雙向參考, CABAC, 循環(huán)濾波, 加權(quán)預(yù)測(cè)和High Profile (8x8 dct與幀內(nèi)預(yù)測(cè), 無損視頻編碼)
- Apple:Quicktime 7支持AVC解碼,支持.mp4/.mov,解碼速度很慢
僅支持最大1連續(xù)B幀, CABAC, 不作后幀參考的循環(huán)濾波, 多重B幀和隔行掃描
- NeroDigital AVC:Recode2附帶DShow解碼器和.mp4 Parser
支持Main和High Profile
- VSS:VFW解碼器 (預(yù)覽5天) 和DShow解碼器 (限制30天)
VSS DShow支持.avi (支持VSSH和H264 fourcc), CABAC, 循環(huán)濾波, B幀
- Elecard:Elecard's MPEG Player v4.0和MainConcept's v2 encoder內(nèi)含
- Envivio:有個(gè)名叫EnvivioTV的非免費(fèi)AVC DShow解碼器,(從2.0版開始,當(dāng)前版本為2-1-181)支持混合AVC的.mp4
- Philips:AVC Alliance播放器內(nèi)含免費(fèi)的DShow AVC解碼器(只支持raw AVC)
- FastVDO:有時(shí)間限制(每個(gè)視頻文件5分鐘)的High Profile DShow解碼器
- Pegasus:這里有發(fā)展不成熟的DShow AVC解碼器
- Basic AVC Decoder用C編寫,是一所大學(xué)的工程,見這里
不再公開的:
- Moonlight:DShow解碼器/Parser支持混合AVC的.mpg, .mp4和.264 Moonlight's MPEG Player v3.0內(nèi)含
支持Main和High Profile
- MainConcept:v1預(yù)覽版提供免費(fèi)DShow AVC解碼器(有水印) 并且Parser支持AVC和.mpg PS/TS
- mpegable:提供試用有限的VFW解碼器 (可用于DShow),支持.avi (支持 DAVC fourcc)


預(yù)覽樣本

NeroDigital:mp4, mp4
Sorenson:mp4
AVC Alliance:raw
Moonlight:raw/中碼率, raw/低碼率, raw, mpg
FastVDO:raw/high profile
Apple:mov
Videosoft: avi, avi/新, avi/老
Lead:ogm


當(dāng)前AVC/H.264的爭(zhēng)論

- 互通性:大多數(shù)執(zhí)行者支持多種容器格式:
.mp4:由MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)(ISO 14496-15)定義的AVC容器,Apple, Nero, Sorenson, Envivio, Elecard/Moonlight和x264都支持
.mpg PS/TS:由MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)(ISO 13818-1, AMD3)定義的AVC容器,Mainconcept和Elecard/Moonlight支持
.avi:采取AVC-in-AVI的方式非標(biāo)準(zhǔn),因此會(huì)造成不兼容問題。AVI和VFW的局限(如關(guān)于B幀或任意幀的編碼順序),混合這兩種格式混合會(huì)完全阻礙AVC提供的所有可能特性的執(zhí)行,因此可能降低質(zhì)量,或至少降低處理速度和互通性,其競(jìng)爭(zhēng)性也因此下降。當(dāng)前VSS和x264(mencoder 和vfw)支持使用AVI
.264/.h264:未混合入容器的原始數(shù)據(jù)流。JM參考軟件, x264cli, mencoder和mainconcept都可輸出

- 速度:當(dāng)前一些執(zhí)行者編碼器速度不敢恭維,依然只有x264和NeroDigital's AVC的編碼器看上去能提供不俗的速度與品質(zhì)。但這不會(huì)改變AVC是種先進(jìn)的視頻編碼方式的事實(shí)。所以老的CPU編解碼AVC會(huì)非常耗時(shí)


MPEG-4 AVC/H.264的硬件應(yīng)用化 - HD-DVD/藍(lán)光(Blu-ray)

DVD論壇(DVD Forum)和藍(lán)光光盤協(xié)會(huì)(Blu-ray Disc Association)正在討論能支持高清晰(High Definition)內(nèi)容(存儲(chǔ)容量完全超過當(dāng)前的DVD)下一代DVD格式的繼承人選:HD-DVD和BD-ROM

據(jù)這里報(bào)道HD-DVD會(huì)強(qiáng)制采用MPEG-4 AVC/H.264,而藍(lán)光支持老早被MPEG-4 AVC/H.264 High Profile納入-這里

因此AVC/H.264極有可能成為下一代視頻格式,會(huì)被廣泛地使用和支持,就象今天MPEG-2(用于DVD)的情形一樣


更多的文檔

關(guān)于MPEG-4 AVC/H.264的文檔:詳細(xì)說明-這里,摘要信息-這里或這里,
執(zhí)行者清單
AVC的測(cè)試結(jié)論參看這里
下載完整的AVC/H.264標(biāo)準(zhǔn)詳述這里(Draft from the 7-14 March 2003)
藍(lán)光的技術(shù)信息參看這里

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的MPEG-4 AVC/H.264 信息的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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