新一代视频压缩编码标准——H.264/AVCPDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1信息化与视频通信 1

1.1.1什么是信息 1

1.1.2什么是信息化 1

1.1.3我国的信息化和视频通信 2

1.2视频信息和信号的特点 2

1.2.1直观性 2

1.2.2确定性 2

1.2.3高效性 2

1.2.4广泛性 3

1.2.5视频信号的高带宽性 3

1.3视频压缩编码的要求和可能性 3

1.3.1视频压缩编码的目标 3

1.3.2视频压缩的可能性 3

1.4视频压缩编码技术综述 4

1.4.1基本结构 4

1.4.2基于波形的编码 5

1.4.3基于内容的编码 5

1.4.4立体（三维）视频编码 6

参考文献 6

第2章 数字视频 7

2.1数字电视的基本概念 7

2.1.1数字电视的优越性 7

2.1.2数字电视的PCM原理 8

2.2数字电视信号 11

2.2.1电视信号的时间和空间取样 11

2.2.2彩色空间 12

2.2.3彩色电视取样格式 12

2.2.4数字电视信号的编码参数 13

2.3视频信号的预处理 14

2.3.1色彩插值（Color Interpolation） 14

2.3.2色彩校正（Color Correction） 15

2.3.3伽马校正（Gamma Correction） 15

2.3.4图像增强（Image Enhancement） 17

2.3.5白平衡（White Balance） 20

2.4视频质量 22

2.4.1主观质量的评定 22

2.4.2客观质量的测量 22

参考文献 23

第3章 视频压缩编码的基本原理 24

3.1预测编码 24

3.1.1预测编码的基本概念 24

3.1.2帧内预测编码 25

3.1.3帧间预测编码 29

3.1.4运动估计 32

3.2变换编码 43

3.2.1变换编码的基本概念 43

3.2.2 K-L变换 44

3.2.3离散余弦变换（DCT） 44

3.2.4锯齿形扫描和游程编码 46

3.3变换编码与预测编码的比较 47

3.4熵编码 47

3.4.1变长编码 47

3.4.2算术编码 48

参考文献 49

第4章 视频编码标准简介 51

4.1视频编码发展简史 51

4.2 H.261标准 51

4.2.1图像格式 52

4.2.2 H.261视频编解码器 53

4.3 H.263标准 56

4.3.1 H.263标准图像格式 56

4.3.2 H.263视频信源编码算法 57

4.4 MPEG-1标准 57

4.4.1功能 57

4.4.2图像类型和编码结构 57

4.5 MPEG-2标准 58

4.5.1 MPEG-2编码复用系统 58

4.5.2 MPEG-2档次和级别 58

4.5.3 MPEG-2视频编码器 59

4.6 MPEG-4标准 61

4.6.1 MPEG-4标准构成 61

4.6.2基于VOP的视频编码 63

4.6.3 MPEG-4档次和级别 66

4.7 JPEG标准 67

4.8 JPEG2000标准 69

4.8.1 JPEG2000标准的组成和特点 69

4.8.2 JPEG2000核心编解码器 70

4.9 AVS标准 72

4.9.1 AVS标准进展情况 72

4.9.2 AVS视频编码及关键技术 72

参考文献 75

第5章H.264/AVC编码器原理 76

5.1概述 76

5.2 H.264/AVC编解码器 77

5.2.1 H.264编解码器特点 77

5.2.2 H.264编码器 78

5.2.3 H.264解码器 78

5.3 H.264/AVC的结构 78

5.3.1名词解释 78

5.3.2档次和级 79

5.3.3编码数据格式 79

5.3.4参数图像 81

5.3.5片和片组 81

5.4帧内预测 83

5.4.1 4×4亮度预测模式 84

5.4.2 16× 16亮度预测模式 86

5.4.3 8 × 8色度块预测模式 86

5.4.4帧内预测模式的选择和编码 87

5.5帧间预测 89

5.5.1可变尺寸块运动补偿 89

5.5.2运动矢量 90

5.5.3 MV预测 91

5.5.4 B片预测 92

5.5.5加权预测 95

5.6 H.264的SP/SI帧技术 95

5.6.1 SP/SI帧的应用 96

5.6.2 SP/SI帧的基本原理 98

5.6.3实验结果和性能分析 101

5.7整数变换与量化 103

5.7.1整数变换 103

5.7.2量化 106

5.7.3 DCT直流系数的变换量化 108

5.8 CAVLC（基于上下文自适应的可变长编码） 109

5.8.1熵编码的基本原理 109

5.8.2 CAVLC的基本原理 110

5.8.3 CAVLC的上下文模型 110

5.8.4 CAVLC的编码过程 110

5.8.5 CAVLC的解码过程 112

5.8.6 CAVLC编解码过程实例 114

5.8.7 CAVLC与UVLC比较 115

5.9 CABAC（基于上下文的自适应二进制算术熵编码） 117

5.9.1自适应算术编码 117

5.9.2上下文模型 120

5.9.3对输入流预编码 122

5.9.4初始化 123

5.9.5结论 123

5.10码率控制 124

5.10.1基于Lagrangian优化算法的H.264编码控制模型 124

5.10.2实验结果和性能分析 126

5.11去方块滤波 129

5.11.1去方块滤波基本概念 129

5.11.2边界分析 130

5.11.3滤波过程 132

5.12其余特征 135

5.12.1参考图像的管理 135

5.12.2重排序 135

5.12.3隔行视频 135

5.12.4数据分割片 136

5.12.5 H.264传输 136

参考文献 137

第6章H.264的句法和语义 140

6.1句法 140

6.1.1句法元素的分层结构 140

6.1.2句法的表示方法 143

6.2句法表 145

6.3语义 158

6.3.1 NAL层语义 158

6.3.2序列参数集语义 160

6.3.3图像参数集语义 162

6.3.4片头语义 164

6.3.5参考图像序列重排序的语义 168

6.3.6加权预测的语义 169

6.3.7参考图像序列标记（Marking）操作的语义 169

6.3.8片数据的语义 170

6.3.9宏块层的语义 171

6.3.10宏块预测的语义 175

6.3.11子宏块预测的语义 175

6.3.12用CAVLC方式编码的残差数据的语义 176

6.3.13用CABAC方式编码的残差数据的语义 176

6.4总结 177

参考文献 177

第7章H.264/AVC解码器的原理和实现 179

7.1解码器原理 179

7.2 NAL单元 180

7.2.1 NAL单元结构 180

7.2.2 NAL单元解码过程 180

7.3图像序列号的计算 181

7.3.1图像序列号（POC） 181

7.3.2 POC类型为0的POC计算 183

7.3.3 POC类型为1的POC计算 183

7.3.4 POC类型为2的POC计算 185

7.4宏块片组映射图的产生 186

7.5片数据分割的解码 188

7.6参考图像列表的初始化 189

7.6.1图像序号的计算 189

7.6.2参考图像列表的初始化 189

7.6.3参考帧列表的重排序 193

7.7解码的参考图像的标记过程 195

7.7.1 frame_ num不连续的解码过程 196

7.7.2参考图像滑窗标记过程 196

7.7.3参考图像的自适应内存控制标记过程 197

7.8帧内预测 199

7.8.1 4×4亮度块预测方式的推导 199

7.8.2 4×4亮度块的帧内预测编码方式 200

7.8.3 16×16亮度块的帧内预测方式 204

7.8.4 8×8色度块的帧内预测方式 205

7.9帧间预测解码处理 207

7.9.1 MV分量及参考索引获取 208

7.9.2帧间预测像素解码处理 210

7.10变换系数解码 216

7.10.1变换系数逆扫描过程 217

7.10.2 DCT变换系数中直流系数的逆变换量化 217

7.10.3残差变换系数的反量化 219

7.10.4残差变换系数的逆DCT变换 219

7.10.5去方块滤波前的图像恢复与重建 219

7.11 SP片中的P宏块和SI片中的SI宏块的解码过程 220

7.11.1主SP片中P宏块的解码过程 220

7.11.2辅SP/SI片的解码过程 221

参考文献 223

第8章H.264视频编码传输及其在移动通信中的应用 224

8.1概述 224

8.2 H.264/AVC在无线通信中的传输 224

8.2.1 H.264/AVC在无线通信中的应用 224

8.2.2 H.264分层传输结构 225

8.2.3 H.264分组交换业务传输协议栈 226

8.3 H.264视频编码的容错技术 227

8.3.1 H.264的视频编码层的错误恢复 228

8.3.2 H.264的网络提取层的错误恢复 229

8.4移动无线信道中的精确码率控制算法 232

8.4.1宏块能量的提取 232

8.4.2与宏块能量相结合，在宏块级别分配码率 234

8.4.3计算编码量化参数Qp 234

8.5移动互联网中多媒体业务平台的设计 235

8.5.1移动互联网的多媒体业务核心平台 235

8.5.2编转码系统 236

8.5.3设计流分发服务器 236

8.5.4客户端 238

8.5.5系统小结 238

参考文献 238

第9章 高质量视频编码 241

9.1 H.264＋与H 265 241

9.1.1视频编码的需求 241

9.1.2视频编码标准及其应用简史 241

9.1.3 H.264+和H.265最近研究方向 241

9.1.4 H.265主要特征与KTA 242

9.1.5 H.265的几个方向性课题 244

9.2 H.264的高保真范围扩展FRExt 244

9.2.1引言 244

9.2.2自适应分块 245

9.2.3空间域的残差变换 246

9.2.4帧内预测方法 246

9.2.5基于视觉的量化缩放矩阵 247

9.2.6色度空间的残差色度变换 247

9.2.7无失真宏块模式 247

9.2.8 FRExt的测试结果 247

9.3本章结论 248

参考文献 248

第10章H.264的可伸缩编码SVC 249

10.1概述 249

10.2 SVC的基本原理 250

10.2.1传统可伸缩编码 251

10.2.2精细粒度可伸缩编码 253

10.2.3渐进精细粒度可伸缩编码 253

10.3 H.264的SVC 254

10.3.1空域可伸缩性 255

10.3.2时域可伸缩性 257

10.3.3质量可伸缩性 259

10.3.4 H.264的扩展 260

10.4性能与分析 262

参考文献 263

缩略语 266

附录一CAVLC相关码表 270

附录二CABAC相关码表 275

附录三H.264档次和级 283