1  前言

　　隨著信息世界的變短發(fā)展，數(shù)字視頻產(chǎn)品需求近些年出現(xiàn)猛增。主流應(yīng)用包括視頻通信、安全監(jiān)控與工業(yè)自動(dòng)化，而熱門的要算娛樂(lè)應(yīng)用，如 DVD、HDTV、衛(wèi)星電視、高清（HD）機(jī)頂盒、因特網(wǎng)視頻流、數(shù)碼相機(jī)與 HD 攝像機(jī)、視頻光盤庫(kù)（video jukebox）、高端顯示器（LCD、等離子顯示器、DLP）以及個(gè)人攝像機(jī)等。眾多精彩的新應(yīng)用目前也處于設(shè)計(jì)或前期部署中，例如針對(duì)家庭與手持設(shè)備及地面／衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)（DVB-T、DVB-H、DMB）的高清 DVD（藍(lán)光／HD-DVD）和數(shù)字視頻廣播、高清視頻電話、數(shù)碼相機(jī)以及IP機(jī)頂盒。由于手持終端計(jì)算能力的提高以及電池技術(shù)與高速無(wú)線連接的發(fā)展，終產(chǎn)品的移動(dòng)性與集成性也在不斷提高。

　　頻壓縮是所有令人振奮的、新型視頻產(chǎn)品的重要?jiǎng)恿Α嚎s－解壓（編解碼）算法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻的存儲(chǔ)與傳輸。典型的編解碼器要么采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如 MPEG2、MPEG4、H.264/AVC 與 AVS，要么采用專有算法，如 On2、Real Video、Nancy與Windows Media Video（WMV）等。編解碼技術(shù)在過(guò)去十年中不斷改進(jìn)。的編解碼技術(shù)（H.264/AVC與VC-1）代表著第三代視頻壓縮技術(shù)。這兩種編解碼技術(shù)利用如可編程DSP與ASIC等低成本IC的處理能力，都能夠達(dá)到極高的壓縮比。不過(guò)，為具體應(yīng)用選擇正確的編解碼器并優(yōu)化其實(shí)時(shí)處理仍然是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。的設(shè)計(jì)必須權(quán)衡壓縮效率及可用的計(jì)算能力。此外，如何在計(jì)算能力有限的情況下獲得壓縮效率也是一門大學(xué)問(wèn)。

　　本文我們要討論的就是關(guān)于視頻壓縮技術(shù)的一些問(wèn)題。首先概述視頻編碼的主要概念，同時(shí)介紹傳統(tǒng)壓縮標(biāo)準(zhǔn)。然后我們重點(diǎn)介紹其中包括 H.264/AVC、WMV9/VC-1與AVS 等在內(nèi)的編解碼技術(shù)的功能，此外，還將深入探討壓縮能力與復(fù)雜性之間的權(quán)衡。，討論市場(chǎng)中可能會(huì)影響主流視頻編解碼器未來(lái)的實(shí)時(shí)處理與主要趨勢(shì)。

　　2  視頻壓縮挑戰(zhàn)

　　數(shù)字視頻的主要挑戰(zhàn)在于原始或未壓縮的視頻需要存儲(chǔ)或傳輸大量數(shù)據(jù)。例如，標(biāo)準(zhǔn)清晰度的NTSC視頻的數(shù)字化一般是每秒30幀速率，采用 4:2:2 YcrCb 及 720（480，其要求超過(guò) 165Mbps 的數(shù)據(jù)速率。保存 90 分鐘的視頻需要110GB空間，或者說(shuō)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)DVD-R存儲(chǔ)容量的25倍。即使是視頻流應(yīng)用中常用的低分辨率視頻也需要超過(guò) 36.5Mbps 的數(shù)據(jù)速率，這是ADSL或3G無(wú)線等寬帶網(wǎng)絡(luò)速度的許多倍。目前的寬帶網(wǎng)可提供1～10Mbps的持續(xù)傳輸能力。顯然數(shù)字視頻的存儲(chǔ)或傳輸需要采用壓縮技術(shù)。

　　視頻壓縮的目的是對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行編碼——在保持視頻質(zhì)量的同時(shí)占用盡可能少的空間。編解碼技術(shù)理論依據(jù)為信息理論的數(shù)學(xué)原理。不過(guò)，開發(fā)實(shí)用的編解碼技術(shù)需要藝術(shù)性的精心考慮。

　　3  壓縮權(quán)衡

　　在選擇數(shù)字視頻系統(tǒng)的編解碼技術(shù)時(shí)需要考慮諸多因素。主要因素包括應(yīng)用的視頻質(zhì)量要求、傳輸通道或存儲(chǔ)介質(zhì)所處的環(huán)境（速度、時(shí)延、錯(cuò)誤特征）以及源內(nèi)容的格式。同樣重要的還有預(yù)期分辨率、目標(biāo)比特率、色彩深度、每秒幀數(shù)以及內(nèi)容和顯示是逐行掃描還是隔行掃描。壓縮通常需要在應(yīng)用的視頻質(zhì)量要求與其他需求之間做出取舍。首先，用途是存儲(chǔ)還是單播、多播、雙向通信或廣播？對(duì)于存儲(chǔ)應(yīng)用，到底有多少可用的存儲(chǔ)容量以及存儲(chǔ)時(shí)間需要多久？對(duì)于存儲(chǔ)之外的應(yīng)用，比特率是多少？對(duì)于雙向視頻通信，時(shí)延容差或容許的端到端系統(tǒng)延遲是多少？如果不是雙向通信，內(nèi)容需要在脫機(jī)狀態(tài)提前完成編碼還是需要實(shí)時(shí)編碼？網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)的容錯(cuò)能力如何？根據(jù)基本目標(biāo)應(yīng)用，不同壓縮標(biāo)準(zhǔn)以不同方式處理這些問(wèn)題的權(quán)衡。

　　另一方面是需要權(quán)衡編解碼實(shí)時(shí)處理的成本。如H.264/AVC或WMV9/VC-1等能夠?qū)崿F(xiàn)較高壓縮比的新算法需要更高的處理能力，這會(huì)影響編解碼器件的成本、系統(tǒng)功耗以及系統(tǒng)內(nèi)存。

　　4  標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)

　　在視頻編解碼技術(shù)定義方面有兩大標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）致力于電信應(yīng)用，已經(jīng)開發(fā)了用于低比特率視頻電話的 H.26x標(biāo)準(zhǔn)，其中包括 H.261、H.262、H.263與 H.264；國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）主要針對(duì)消費(fèi)類應(yīng)用，已經(jīng)針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像壓縮定義了MPEG標(biāo)準(zhǔn)。MPEG標(biāo)準(zhǔn)包括 MPEG1 、MPEG2 與 MPEG4。圖1說(shuō)明了視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程。

　　MPEG與ISO根據(jù)基本目標(biāo)應(yīng)用往往做出稍有不同的取舍。有時(shí)它們也會(huì)開展合作，如：聯(lián)合視頻小組（JVT），該小組定義了 H.264 編解碼技術(shù)，這種技術(shù)在 MPEG 系列中又被稱為 MPEG4-Part 10 或 MPEG4 視頻編解碼 （AVC）。我們?cè)诒疚闹袑⑦@種聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)稱為 H.264/AVC。同樣，H.262對(duì)應(yīng) MPEG2，而 H.263 基本規(guī)范類（Baseline Profile）技術(shù)在原理方面與MPEG4簡(jiǎn)單類（Simple Profile）編解碼技術(shù)存在較多重復(fù)。

　　標(biāo)準(zhǔn)對(duì)編解碼技術(shù)的普及至關(guān)重要。出于規(guī)模經(jīng)濟(jì)原因，用戶根據(jù)可承受的標(biāo)準(zhǔn)尋找相應(yīng)產(chǎn)品。由于能夠保障廠商之間的互操作性，業(yè)界樂(lè)意在標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行投資。而由于自己的內(nèi)容可以獲得較長(zhǎng)的生命周期及廣泛的需求，內(nèi)容提供商也對(duì)標(biāo)準(zhǔn)青睞有加。盡管幾乎所有視頻標(biāo)準(zhǔn)都是針對(duì)少數(shù)特定應(yīng)用的，但是在能夠適用的情況下，它們?cè)谄渌麘?yīng)用中也能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

　　圖1：ITU 與 MPEG 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程

　　為了實(shí)現(xiàn)更好的壓縮及獲得新的市場(chǎng)機(jī)遇，ITU與MPEG一直在不斷發(fā)展壓縮技術(shù)和開發(fā)新標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)近開發(fā)了一種稱為 AVS 的國(guó)家視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，我們?cè)诤竺嬉矔?huì)做一介紹。目前正在開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)包括 ITU/MPEG 聯(lián)合可擴(kuò)展視頻編碼 （Joint Scalable Video Coding）（對(duì) H264/ AVC 的修訂）和MPEG 多視角視頻編碼（Multi-view Video Coding）。另外，為了滿足新的應(yīng)用需求，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)也在不斷發(fā)展。例如，H.264近定義了一種稱為高拓展 （Fidelity Range Extensions）的新模式，以滿足新的市場(chǎng)需求，如數(shù)字編輯、HD-DVD 與無(wú)損編碼等。

　　除了ITU 與ISO開發(fā)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以外，還出現(xiàn)了幾種專用于因特網(wǎng)流媒體應(yīng)用、廣受歡迎的專有解決方案，其中包括 Real Networks Real Video （RV10）、Microsoft Windows Media Video 9 （WMV9） 系列、ON2 VP6 以及 Nancy。由于這些格式在內(nèi)容中得到了廣泛應(yīng)用，因此專有編解碼技術(shù)可以成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。2003年9月，微軟公司向電影與電視工程師學(xué)會(huì)（SMPTE）提議在該機(jī)構(gòu)的支持下實(shí)現(xiàn) WMV9 位流與語(yǔ)法的標(biāo)準(zhǔn)化。該提議得到了采納，現(xiàn)在 WMV9已經(jīng)被SMPTE作為VC-1實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

　　5  視頻編碼原理

　　我們感興趣的所有視頻標(biāo)準(zhǔn)都采用基于模塊的處理方式。每個(gè)宏模塊一般包含4個(gè)8（8的光度塊和2個(gè)8（8的色度塊（4:2:0 色度格式）。視頻編碼基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)（MC）原理錯(cuò)誤！未找到引用源。，變換與量化及熵編碼。圖 2 說(shuō)明的是一種典型的、基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊曨l編解碼技術(shù)。在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償中，通過(guò)預(yù)測(cè)與編碼的視頻幀處于同一區(qū)域的視頻幀中各宏模塊的像素來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮。例如，背景區(qū)域通常在各幀之間保持不變，因此不需要在每個(gè)幀中重新傳輸。運(yùn)動(dòng)估計(jì)（ME）是確定當(dāng)前幀——即與它相似的參考幀的16（16區(qū)域中每個(gè)MB 的過(guò)程。ME 通常是視頻壓縮中消耗性能的功能。有關(guān)當(dāng)前幀中各模塊相似區(qū)域相對(duì)位置的信息（"運(yùn)動(dòng)矢量"）被發(fā)送至解碼器。

　　MC之后的殘差部分分為8（8的模塊，各模塊綜合利用變換編碼、量化編碼與可變長(zhǎng)度編碼技術(shù)進(jìn)行編碼。變換編碼（如：離散余弦變換或 DCT" target="_blank">DCT）利用殘差信號(hào)中的空間冗余。量化編碼可以消除感知冗余 （perceptual redundancy）并且降低編碼殘差信號(hào)所需要的數(shù)據(jù)量。可變長(zhǎng)度編碼利用殘差系數(shù)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。通過(guò) MC 進(jìn)行的冗余消除過(guò)程在解碼器中以相反過(guò)程進(jìn)行，來(lái)自參考幀的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與編碼后的殘差數(shù)據(jù)結(jié)合在一起產(chǎn)生對(duì)原始視頻幀的再現(xiàn)。

　　圖 2：標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償視頻編碼

　　在視頻編解碼器中，單個(gè)幀可以采用三個(gè)模式中的一個(gè)進(jìn)行編碼 —— 即 I、P 或 B 幀模式（見圖 3）。幾個(gè)稱為 Intra（I） 的幀單獨(dú)編碼，無(wú)需參考任何其他幀（無(wú)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償）。某些幀可以利用 MC 編碼，以前一個(gè)幀為參考（前向預(yù)測(cè)）。這些幀稱為預(yù)測(cè)幀 （P）。

　　B幀或雙向預(yù)測(cè)幀通過(guò)之前的幀以及當(dāng)前幀的后續(xù)幀進(jìn)行預(yù)測(cè)。B 幀的優(yōu)勢(shì)是能夠匹配堵塞在采用前向預(yù)測(cè)的上一幀中的背景區(qū)域。雙向預(yù)測(cè)通過(guò)平衡前向及后向預(yù)測(cè)可以降低噪聲。在編碼器中采用這種功能會(huì)要求更多處理量，因?yàn)楸仨毻瑫r(shí)針對(duì)前向及后向預(yù)測(cè)執(zhí)行 ME，而這會(huì)明顯使運(yùn)動(dòng)估計(jì)計(jì)算需求加倍。為了保存兩個(gè)參考幀，編碼器與解碼器都需要更多內(nèi)存。B 幀工具需要更復(fù)雜的數(shù)據(jù)流，因?yàn)橄鄬?duì)采集及顯示順序而言，幀不按順序解碼。這個(gè)特點(diǎn)會(huì)增加時(shí)延，因此不適合實(shí)時(shí)性較高的應(yīng)用。B 幀不用于預(yù)測(cè)，因此可以針對(duì)某些應(yīng)用進(jìn)行取舍。例如，在低幀速應(yīng)用中可以跳過(guò)它們而不會(huì)影響隨后 I 與 P 幀的解碼。

　　圖3：I、P 與 B 幀間預(yù)測(cè)圖示

　　6  傳統(tǒng)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)

　　H.261

　　ITU編制的H.261標(biāo)準(zhǔn)是個(gè)主流視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。H.261標(biāo)準(zhǔn)是為ISDN設(shè)計(jì)，主要針對(duì)實(shí)時(shí)編碼和解碼設(shè)計(jì)，壓縮和解壓縮的信號(hào)延時(shí)不超過(guò)150ms，碼率px64kbps（p=1~30）。

　　H.261標(biāo)準(zhǔn)主要采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)、DCT變換、自適應(yīng)量化、熵編碼等壓縮技術(shù)。 只有I幀和P幀，沒(méi)有B幀，運(yùn)動(dòng)估計(jì)只到像素級(jí)。支持兩種圖像掃描格式：QCIF和CIF。

　　基于標(biāo)準(zhǔn)塊的編碼終產(chǎn)生模塊化視頻。H.261標(biāo)準(zhǔn)利用環(huán)路濾波避免這種現(xiàn)象。在模塊邊緣采用的簡(jiǎn)單2D FIR濾波器用于平滑參考幀中的量化效應(yīng)。必須同時(shí)在編碼器及解碼器中地對(duì)每個(gè)比特應(yīng)用上述濾波。

　　MJPEG

　　MJPEG（Motion JPEG）壓縮技術(shù)，主要是基于靜態(tài)視頻壓縮發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，它的主要特點(diǎn)是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化，只單獨(dú)對(duì)某一幀進(jìn)行壓縮。 　　MJPEG壓縮技術(shù)可以獲取清晰度很高的視頻圖像，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整幀率、分辨率。但由于沒(méi)有考慮到幀間變化，造成大量冗余信息被重復(fù)存儲(chǔ)，因此單幀視頻的占用空間較大，目前流行的MJPEG技術(shù)的也只能做到3K字節(jié)/幀，通常要8~20K！

　　MPEG-1/2

　　MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)用于數(shù)字存儲(chǔ)體上活動(dòng)圖像及其伴音的編碼，其數(shù)碼率為1.5Mb/s。 MPEG-1的視頻原理框圖和H.261的相似。

　　MPEG-1視頻壓縮技術(shù)的特點(diǎn)：1. 隨機(jī)存取；2. 快速正向/逆向搜索；3 .逆向重播；4. 視聽同步；5. 容錯(cuò)性；6. 編/解碼延遲。MPEG-1視頻壓縮策略：為了提高壓縮比，幀內(nèi)/幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)必須同時(shí)使用。幀內(nèi)壓縮算法與JPEG壓縮算法大致相同，采用基于DCT的變換編碼技術(shù)，用以減少空域冗余信息。幀間壓縮算法，采用預(yù)測(cè)法和插補(bǔ)法。預(yù)測(cè)誤差可在通過(guò)DCT變換編碼處理，進(jìn)一步壓縮。幀間編碼技術(shù)可減少時(shí)間軸方向的冗余信息。

　　MPEG-2被稱為“21世紀(jì)的電視標(biāo)準(zhǔn)”，它在MPEG-1的基礎(chǔ)上作了許多重要的擴(kuò)展和改進(jìn)，但基本算法和MPEG-1相同。

　　H.263

　　H.263在 H.261 之后得到開發(fā)，主要是為了以更低的比特率實(shí)現(xiàn)更高的質(zhì)量。其主要目標(biāo)之一是基于普通 28.8Kbps 電話調(diào)制解調(diào)器的視頻。目標(biāo)分辨率是 SQCIF （128（96）～CIF （352（288）。其基本原理與 H.261 大同小異。

　　H.263標(biāo)準(zhǔn)是甚低碼率的圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它一方面以H.261為基礎(chǔ)，以混合編碼為，其基本原理框圖和H.261十分相似，原始數(shù)據(jù)和碼流組織也相似；另一方面，H.263也吸收了MPEG等其它一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中有效、合理的部分，如：半像素的運(yùn)動(dòng)估計(jì)、PB幀預(yù)測(cè)等，使它性能優(yōu)于H.261。

　　H.263使用的位率可小于64Kb/s,且傳輸比特率可不固定（變碼率）。H.263支持多種分辨率： SQCIF（128x96）、 QCIF、CIF、4CIF、16CIF。

　　與H.261和H.263相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；

　　與H.261有關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；

　　H.320：窄帶可視電話系統(tǒng)和終端設(shè)備；

　　H.221：視聽電信業(yè)務(wù)中64~1 920Kb/s信道的幀結(jié)構(gòu)；

　　H.230：視聽系統(tǒng)的幀同步控制和指示信號(hào)；

　　H.242：使用直到2Mb/s數(shù)字信道的視聽終端的系統(tǒng)。

　　與H.263有關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；

　　H.324：甚低碼率多媒體通信終端設(shè)備；

　　H.223：甚低碼率多媒體通信復(fù)合協(xié)議；

　　H.245：多媒體通信控制協(xié)議；

　　G.723.1.1：傳輸速率為5.3Kb/s和6.3Kb/s的語(yǔ)音編碼器。

　　JVT

　　新一代的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)JVT是由ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG成立的聯(lián)合視頻工作組（Joint Video Team），致力于新一代數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的制定。

　　JVT標(biāo)準(zhǔn)在ISO/IEC中的正式名稱為：MPEG-4 AVC（part10）標(biāo)準(zhǔn)；在ITU-T中的名稱：H.264（早期被稱為H.26L）

　　MPEG-4

　　MPEG-4由 ISO 提出，以延續(xù) MPEG-2 的成功。一些早期的目標(biāo)包括：提高容錯(cuò)能力以支持無(wú)線網(wǎng)、對(duì)低比特率應(yīng)用進(jìn)行更好的支持、實(shí)現(xiàn)各種新工具以支持圖形對(duì)象及視頻之間的融合。大部分圖形功能并未在產(chǎn)品中受到重視，相關(guān)實(shí)施主要集中在改善低比特率壓縮及提高容錯(cuò)性上……

　　MPEG-4 簡(jiǎn)化類 （SP） 以H.263為基礎(chǔ)，為改善壓縮增加了新的工具，包括：

　　無(wú)限制的運(yùn)動(dòng)矢量：支持對(duì)象部分超出幀邊界時(shí)的預(yù)測(cè)。

　　可變塊大小運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償：可以在 16（16 或 8（8 粒度下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。

　　上下文自適應(yīng)幀內(nèi) DCT DC/AC 預(yù)測(cè)：可以通過(guò)當(dāng)前塊的左右相鄰塊預(yù)測(cè) DC/AC DCT 系數(shù)。

　　擴(kuò)展量化 AC 系數(shù)的動(dòng)態(tài)范圍，支持高清視頻：從 H.263 的 [-127:127] 到 [-2047, 2047]。

　　增加了容錯(cuò)功能，以支持丟包情況下的恢復(fù)，包括：

　　片斷重同步 （Slice Resynchronization）：在圖像內(nèi)建立片斷 （slice），以便在出現(xiàn)錯(cuò)誤后更快速的進(jìn)行重新同步。與 MPEG-2 數(shù)據(jù)包大小不同，MPEG4 數(shù)據(jù)包大小與用于描述 MB 的比特?cái)?shù)量脫離了聯(lián)系。因此，不管每個(gè) MB 的信息量多少，都可以在位流中按相同間隔進(jìn)行重新同步。

　　數(shù)據(jù)分割：這種模式允許利用的運(yùn)動(dòng)邊界標(biāo)記將視頻數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)分割成運(yùn)動(dòng)部分和 DCT 數(shù)據(jù)部分。這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)更嚴(yán)格的檢查。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，我們可以更清楚地了解錯(cuò)誤之處，從而避免在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤情況下拋棄所有運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

　　可逆 VLC：VLC 編碼表允許后向及前向解碼。在遇到錯(cuò)誤時(shí)，可以在下一個(gè)slice進(jìn)行同步，或者開始編碼并且返回到出現(xiàn)錯(cuò)誤之處。

　　新預(yù)測(cè)（NEWPRED）：主要用于在實(shí)時(shí)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)快速錯(cuò)誤恢復(fù)，這些應(yīng)用中的解碼器在出現(xiàn)丟包情況下采用逆向通道向解碼器請(qǐng)求補(bǔ)充信息。

　　MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)并非是MPEG-2的替代品，它著眼于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。MPEG-4的制定初衷主要針對(duì)視頻會(huì)議、可視電話超低比特率壓縮（小于64Kb/s）的需求。在制定過(guò)程中，MPEG組織深深感受到人們對(duì)媒體信息，特別是對(duì)視頻信息的需求由播放型轉(zhuǎn)向基于內(nèi)容的訪問(wèn)、檢索和操作。

　　MPEG-4與前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同，它為多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼提供了更為廣闊的平臺(tái)，它定義的是一種格式、一種框架，而不是具體算法，它希望建立一種更自由的通信與開發(fā)環(huán)境。于是MPEG-4新的目標(biāo)就是定義為：支持多種多媒體的應(yīng)用，特別是多媒體信息基于內(nèi)容的檢索和訪問(wèn)，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求，現(xiàn)場(chǎng)配置解碼器。編碼系統(tǒng)也是開放的，可隨時(shí)加入新的有效的算法模塊。應(yīng)用范圍包括實(shí)時(shí)視聽通信、多媒體通信、遠(yuǎn)地監(jiān)測(cè)/監(jiān)視、VOD、家庭購(gòu)物/娛樂(lè)等。

　　工具與壓縮增益

　　當(dāng)我們查看 H.261、MPEG1、MPEG2 與 H.263 視頻編解碼技術(shù)中引入的功能時(shí)，明顯可以發(fā)現(xiàn)幾種基本技巧提供了大部分壓縮增益。圖4說(shuō)明這些技巧及其相關(guān)效果。與 4 個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量以及四分之一像素運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙ぞ呦啾龋\(yùn)動(dòng)補(bǔ)償（整數(shù)像素與半像素）的效果顯然更為突出。

　　圖 4：基本技巧的效果：

　　1 無(wú) MC；

　　2 增加 Skip 模式構(gòu)成 CR 編碼器；

　　3 僅允許零 MV；

　　4 允許整數(shù)像素 MC；

　　5 允許半像素 MC；

　　6 允許 4-MV；

　　7 允許四分之一像素MC。

　　7  H.264/ MPEG4-AVC

　　從簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)H.264就是一種視頻編碼技術(shù)，與微軟的WMV9都屬于同一種技術(shù)也就是壓縮動(dòng)態(tài)圖像數(shù)據(jù)的“編解碼器”程序。

　　一般來(lái)說(shuō)，如果動(dòng)態(tài)圖像數(shù)據(jù)未經(jīng)壓縮就使用的話，數(shù)據(jù)量非常大，容易造成通信線路故障及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量緊張。因此，在發(fā)送動(dòng)態(tài)圖像時(shí)、或者把影像內(nèi)容保存在DVD上時(shí)、以及使用存儲(chǔ)介質(zhì)容量較小的數(shù)碼相機(jī)或相機(jī)手機(jī)拍攝映像時(shí)，就必須使用編解碼器。雖然編解碼器有許多種類，但DVD-Video與微波數(shù)字電視等使用的主要是MPEG2，數(shù)碼相機(jī)等攝像時(shí)主要使用MPEG4。

　　既然作為壓縮視頻編碼技術(shù)，H.264的作用對(duì)視頻的壓縮了。我們熟悉的MPEG2也就是常用的DVD視頻編碼技術(shù)已經(jīng)比較落后。

　　對(duì)于希望看到的HDTV的節(jié)目如果播放時(shí)間在2小時(shí)左右的話，使用MPEG2只能壓縮至30GB，而使用H.264、WMV9這樣的高壓縮率編解碼器，在畫質(zhì)絲毫不降的前提下可壓縮到15GB以下。 　　上面的例子可以看出H.264的技術(shù)優(yōu)勢(shì)了，一般來(lái)說(shuō)H.264的數(shù)據(jù)壓縮率在MPEG2的2倍以上、MPEG4的1.5倍以上。從理論上來(lái)說(shuō)，在相同畫質(zhì)、相同容量的情況下，可比目前的DVD光盤多保存2倍以上時(shí)間的影像。有望作為電影與音樂(lè)會(huì)等映像內(nèi)容與便攜設(shè)備的編解碼器廣泛使用。預(yù)計(jì)支持該技術(shù)的產(chǎn)品與服務(wù)將于2004年內(nèi)問(wèn)世。

　　大家是否都能記得當(dāng)年的視頻解壓卡，也就是我們說(shuō)的DVD/VCD解壓縮卡，這個(gè)東西的原理很簡(jiǎn)單，就是板卡上安裝了DSP芯片，而這個(gè)芯片的功能就是用來(lái)針對(duì)特殊格式的編碼進(jìn)行解壓縮，當(dāng)后來(lái)顯卡的性能逐漸增強(qiáng)可以滿足視頻播放需要的時(shí)候，視頻解壓縮卡也就消失的不見了。

　　而ATI的做法就是的R520 VPU內(nèi)就包含了H.264解碼技術(shù)，這種特殊的算法直接交給顯卡VPU來(lái)運(yùn)算，而不是完全交給CPU處理，這樣就可以解放出CPU進(jìn)行更多其他復(fù)雜的運(yùn)算。 　　H.264集中了以往標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都得到突破性進(jìn)展，使得它獲得比以往標(biāo)準(zhǔn)好得多整體性能：

　　－ 和H.263+和MPEG-4 SP相比多可節(jié)省50％的碼率，使存儲(chǔ)容量大大降低；

　　－ H.264在不同分辨率、不同碼率下都能提供較高的視頻質(zhì)量；

　　－ 采用“網(wǎng)絡(luò)友善”的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法，使其更有利于網(wǎng)絡(luò)傳輸。

　　H.264采用簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)，使它比MPEG4更容易推廣，更容易在視頻會(huì)議、視頻電話中實(shí)現(xiàn)，更容易實(shí)現(xiàn)互連互通，可以簡(jiǎn)便地和G.729等低比特率語(yǔ)音壓縮組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

　　視頻編碼技術(shù)在過(guò)去幾年重要的發(fā)展之一是由ITU和ISO/IEC的聯(lián)合視頻小組（JVT）開發(fā)了 H.264/MPEG-4 AVC[8] 標(biāo)準(zhǔn)。在發(fā)展過(guò)程中，業(yè)界為這種新標(biāo)準(zhǔn)取了許多不同的名稱。ITU 在 1997 年開始利用重要的新編碼工具處理 H.26L（長(zhǎng)期），結(jié)果令人鼓舞，于是ISO決定聯(lián)手 ITU 組建 JVT 并采用一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)。因此，大家有時(shí)會(huì)聽到有人將這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)稱為 JVT，盡管它并非正式名稱。ITU 在 2003 年 5 月批準(zhǔn)了新的 H.264 標(biāo)準(zhǔn)。ISO 在 2003年10月以 MPEG-4 Part 10、視頻編碼或 AVC 的名稱批準(zhǔn)了該標(biāo)準(zhǔn)。

　　H.264/AVC 在壓縮效率方面取得了巨大突破，一般情況下達(dá)到 MPEG-2及 MPEG-4簡(jiǎn)化類壓縮效率的大約 2 倍。在 JVT進(jìn)行的正式測(cè)試中，H.264在85個(gè)測(cè)試中有 78％ 的實(shí)現(xiàn) 1.5 倍以上的編碼效率提高，77％ 的中達(dá)到 2 倍以上，部分甚至高達(dá) 4 倍。H.264 實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)創(chuàng)造了新的市場(chǎng)機(jī)遇，如：

　　* 600Kbps的VHS品質(zhì)視頻。可以通過(guò)ADSL線路實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播。

　　* 高清晰電影無(wú)需新的激光頭即可適應(yīng)普通DVD。

　　H.264標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)支持三個(gè)類別：基本類、主類及擴(kuò)展類。后來(lái)一項(xiàng)稱為高保真范圍擴(kuò)展（FRExt）的修訂引入了稱為類的4個(gè)附加類。在初期主要是基本類和主類引起了大家的興趣。基本類降低了計(jì)算及系統(tǒng)內(nèi)存需求，而且針對(duì)低時(shí)延進(jìn)行了優(yōu)化。由于 B 幀的內(nèi)在時(shí)延以及 CABAC 的計(jì)算復(fù)雜性，因此它不包括這兩者。基本類非常適合可視電話應(yīng)用以及其他需要低成本實(shí)時(shí)編碼的應(yīng)用。

　　主類提供的壓縮效率，但其要求的處理能力也比基本類高許多，因此使其難以用于低成本實(shí)時(shí)編碼和低時(shí)延應(yīng)用。廣播與內(nèi)容存儲(chǔ)應(yīng)用對(duì)主類感興趣，它們是為了盡可能以的比特率獲得的視頻質(zhì)量。

　　盡管 H.264 采用與舊標(biāo)準(zhǔn)相同的主要編碼功能，不過(guò)它還具有許多與舊標(biāo)準(zhǔn)不同的新功能，它們一起實(shí)現(xiàn)了編碼效率的提高。圖 5 的編碼器框圖總結(jié)了其主要差別，概述如下：

　　幀內(nèi)預(yù)測(cè)與編碼：H.264 采用空域幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)相鄰塊鄰近像素的 Intra-MB 中的像素。它對(duì)預(yù)測(cè)殘差信號(hào)和預(yù)測(cè)模式進(jìn)行編碼，而不是編碼塊中的實(shí)際像素。這樣可以顯著提高幀內(nèi)編碼效率。

　　幀間預(yù)測(cè)與編碼：H.264 中的幀間編碼采用了舊標(biāo)準(zhǔn)的主要功能，同時(shí)也增加了靈活性及可操作性，包括適用于多種功能的幾種塊大小選項(xiàng)，如：運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、四分之一像素運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、多參考幀、通用 （generalized） 雙向預(yù)測(cè)和自適應(yīng)環(huán)路去塊。

　　可變矢量塊大小：允許采用不同塊大小執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。可以為小至 4（4 的塊傳輸單個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量，因此在雙向預(yù)測(cè)情況下可以為單個(gè) MB 傳輸多達(dá) 32 個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量。另外還支持 16（8、8（16、8（8、8（4 和 4（8 的塊大小。降低塊大小可以提高運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)的處理能力，因而提高主觀質(zhì)量感受，包括消除較大的塊化失真。

　　四分之一像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)：通過(guò)允許半像素和四分之一像素運(yùn)動(dòng)矢量分辨率可以改善運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。

　　多參考幀預(yù)測(cè)：16 個(gè)不同的參考幀可以用于幀間編碼，從而可以改善視頻質(zhì)量的主觀感受并提高編碼效率。提供多個(gè)參考幀還有助于提高 H.264 位流的容錯(cuò)能力。值得注意的是，這種特性會(huì)增加編碼器與解碼器的內(nèi)存需求，因?yàn)楸仨氃趦?nèi)存中保存多個(gè)參考幀。

　　自適應(yīng)環(huán)路去塊濾波器：H.264 采用一種自適應(yīng)解塊濾波器，它會(huì)在預(yù)測(cè)回路內(nèi)

　　對(duì)水平和垂直區(qū)塊邊緣進(jìn)行處理，用于消除塊預(yù)測(cè)誤差造成的失真。這種濾波通常是基于 4（4 塊邊界為運(yùn)算基礎(chǔ)，其中邊界各邊的 3 個(gè)像素可通過(guò) 4 級(jí)濾波器進(jìn)行更新。

　　整數(shù)變換：采用 DCT 的早期標(biāo)準(zhǔn)必須為逆變換的固點(diǎn)實(shí)施來(lái)定義舍入誤差的容差范圍。編碼器與解碼器之間的 IDCT 失配造成的漂移是質(zhì)量損失的根源。H.264 利用整數(shù) 4（4 空域變換解決了這一問(wèn)題——這種變換是 DCT 的近似值。4（4 的小區(qū)塊還有助于減少阻塞與振鈴失真。

　　量化與變換系數(shù)掃描：變換系數(shù)通過(guò)標(biāo)量量化方式得到量化，不產(chǎn)生加大的死區(qū)。與之前的標(biāo)準(zhǔn)類似，每個(gè) MB 都可選擇不同的量化步長(zhǎng)，不過(guò)步長(zhǎng)以大約 12.5％的復(fù)合速率增加，而不是固定遞增。同時(shí)，更精細(xì)的量化步長(zhǎng)還可以用于色度成分，尤其是在粗劣量化光度系數(shù)的情況下。

　　熵編碼：與根據(jù)所涉及的數(shù)據(jù)類型提供多個(gè)靜態(tài) VLC 表的先前標(biāo)準(zhǔn)不同，H.264 針對(duì)變換系數(shù)采用上下文自適應(yīng) VLC，同時(shí)針對(duì)所有其他符號(hào)采用統(tǒng)一的 VLC （Universal VLC） 方法。主類還支持新的上下文自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼器 （CABAC）。CAVLC 優(yōu)于以前的 VLC 實(shí)施，不過(guò)成本卻比VLC高。

　　加權(quán)預(yù)測(cè)：它利用前向和后向預(yù)測(cè)的加權(quán)總和建立對(duì)雙向內(nèi)插宏模塊的預(yù)測(cè)，這樣可以提高場(chǎng)景變化時(shí)的編碼效率，尤其是在衰落情況下。

　　保真度范圍擴(kuò)展

　　2004 年 7 月，H.264 標(biāo)準(zhǔn)增加了稱為保真度范圍擴(kuò)展（FRExt）的新修訂。這次擴(kuò)展在H.264中添加了一整套工具，而且允許采用附加的色域、視頻格式和位深度。另外還增加了對(duì)無(wú)損幀間編碼與立體顯示視頻的支持。FRExt 修訂版在 H.264中引入了4種新類，即：

　　* High Profile （HP）：用于標(biāo)準(zhǔn) 4:2:0色度采樣，每分量8位彩色。

　　* High 10 Profile （Hi10P）：用于更高清晰度視頻顯示的標(biāo)準(zhǔn)4:2:0 色度采樣，10位彩色。

　　* High 4:2:2 10 bit color profile （H422P）：用于源編輯功能。

　　* High 4:4:4 12 bit color profile （H444P）：品質(zhì)的源編輯與色彩保真度，支持視頻區(qū)域的無(wú)損編碼以及與新的整數(shù)色域變換（從RGB到Y(jié)UV及黑色）。

　　在新的應(yīng)用領(lǐng)域中，H.264 HP 對(duì)廣播與 DVD 尤為有利。某些試驗(yàn)顯示出 H.264 HP的性能比MPEG2提高了3倍。下面介紹 H.264 HP中引入的主要附加工具。

　　自適應(yīng)殘差塊大小與整數(shù) 8變換：用于變換編碼的殘差塊可以在8與 4之間切換。引入了用于8塊的新16位整數(shù)變換。較小的塊仍然可以采用以前的4變換。

　　8亮度幀內(nèi)預(yù)測(cè)：增加了8種模式，除之前的16和4塊以外，使亮度內(nèi)部宏模塊還能夠?qū)?塊進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)。

　　量化加權(quán)：用于量化8變換系數(shù)的新量化加權(quán)矩陣。

　　單色：支持黑／白視頻編碼。

　　8  Windows Media Video 9 /VC-1

　　Windows Media 是提供網(wǎng)上音樂(lè)與視頻預(yù)訂服務(wù)與視頻流的主要格式。微軟公司于 2002 年推出了 Windows Media Video 9 系列編解碼器，實(shí)現(xiàn)了視頻壓縮效率的顯著提高。WMV9 另外還作為 VC-1 在 SMPTE 中實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。

　　與H.264 類似，它包含許多編碼工具，不過(guò)種類有所不同。除了支持半象素雙線性插值之外，WMV9 的 ME 還允許 1/4 象素雙立方插值（采用 4 抽頭近似雙立方濾波器）。另外它還包含與 H.264 類似的環(huán)內(nèi)去塊濾波器，不過(guò)濾波器和決策細(xì)節(jié)不同。其他部分功能包括：

　　多個(gè)VLC表：WMV9 主類包含多套針對(duì)不同類型內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化的 VLC 表。這些表可以在幀級(jí)切換，以適應(yīng)輸入視頻的特征。

　　DCT/IDCT變換切換：WMV9 支持多種 DCT 塊大小，包括：8（8、8（4、4（8 和 4（4。其采用專用的 16 位整數(shù)變換與逆變換。

　　量化：采用一般基于步長(zhǎng)的量化和死區(qū)量化。死區(qū)量化可以在低比特率時(shí)實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)省。

　　另一個(gè)有趣的功能是能夠在涉及衰落的情況下采用明確的衰落補(bǔ)償。它可以提高這些情況下運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量。

　　WMV9/VC-1 在性能方面與 MPEG-2 和 MPEG-4 簡(jiǎn)化類相比有顯著提高，相對(duì)于 H.264，其知覺質(zhì)量感受也非常[13]。不過(guò)，在提供相似壓縮效率情況下，WMV9/VC-1 與 H.264 主類相比復(fù)雜性要求較低。WMV9 廣泛應(yīng)用于個(gè)人電腦環(huán)境，而且已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)設(shè)備中的重要技術(shù)。WMV9/VC-1 在好萊塢和獨(dú)立制片業(yè)正日益受寵，多部電影的發(fā)行開始采用WMV9/VC-1 進(jìn)行編碼，以實(shí)現(xiàn) PC DVD 上的高清晰播放。此外，WMV9 已經(jīng)作為新興的 HD-DVD 格式壓縮選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。

　　9  AVS

　　2002年，中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部成立的音視頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（AVS）工作組宣布準(zhǔn)備針對(duì)移動(dòng)多媒體、廣播、DVD等應(yīng)用編寫一份國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該視頻標(biāo)準(zhǔn)稱為 AVS [14]，由兩個(gè)相關(guān)部分組成 - 針對(duì)移動(dòng)視頻應(yīng)用的 AVS-M 和針對(duì)廣播與 DVD 的 AVS1.0。AVS 標(biāo)準(zhǔn)與 H.264 相似。

　　AVS1.0同時(shí)支持隔行和逐行掃描模式。AVS中P幀可以利用2幀的前向參考幀，同時(shí)允許 B 幀采用前后各一個(gè)幀。在隔行模式下，4 個(gè)場(chǎng)可以用作參考。可以僅在幀級(jí)執(zhí)行隔行模式中的幀／場(chǎng)編碼，這一點(diǎn)與 H.264 不同，其中允許此選項(xiàng)的 MB 級(jí)自適應(yīng)。AVS 具有與 H.264相似的環(huán)路濾波器，可以在幀級(jí)關(guān)閉。另外，B 幀還無(wú)需環(huán)路濾波器。幀內(nèi)預(yù)測(cè)是以 8塊為單位進(jìn)行。MC 允許對(duì)亮度塊進(jìn)行1／4象素補(bǔ)償。ME的塊大小可以是16或8。變換方式是基于16位的8整數(shù)變換（與WMV9相似）。VLC 是基于上下文自適應(yīng) 2D 運(yùn)行／級(jí)別編碼。采用 4 個(gè)不同的 Exp-Golomb 編碼。用于每個(gè)已量化系數(shù)的編碼自適應(yīng)到相同8塊中前面的符號(hào)。由于 Exp-Golomb 表是參數(shù)化的表，因此表較小。用于逐行視頻序列的 AVS 1.0 的視頻質(zhì)量在相同比特率時(shí)稍遜于 H.264 主類。

　　AVS-M 主要針對(duì)移動(dòng)視頻應(yīng)用，與 H.264 基本規(guī)范存在交叉。它僅支持逐行視頻、I與P幀，不支持 B 幀。主要 AVS-M 編碼工具包括基于4塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)、1／４　象素運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、整數(shù)變換與量化、上下文自適應(yīng) VLC 以及高度簡(jiǎn)化的環(huán)路濾波器。與H.264基本規(guī)范相似，AVS-M 中的運(yùn)動(dòng)矢量塊大小降至4，因此 MB 可擁有多達(dá) 16 個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量。采用多幀預(yù)測(cè)，但僅支持 2 個(gè)參考幀。此外，AVS-M 中還定義了 H.264 HRD／SEI 消息的子集。AVS-M的編碼頻率約為 0.3dB，在相同設(shè)置下稍遜于 H.264 基本規(guī)范，而解碼器的復(fù)雜性卻降低了大約20％。

　　10  各編解碼器的功能與工具對(duì)比

　　表1概述我們介紹的視頻標(biāo)準(zhǔn)采用的主要壓縮功能與工具。

　　表 1：標(biāo)準(zhǔn)編解碼器中的主要壓縮功能

　　11  市場(chǎng)趨勢(shì)與應(yīng)用

　　視頻壓縮正在市場(chǎng)中催生數(shù)量日益增長(zhǎng)的數(shù)字視頻產(chǎn)品。采用數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的終端設(shè)備范圍廣泛，從電池驅(qū)動(dòng)的便攜設(shè)備到高性能基礎(chǔ)設(shè)備。表 2 概述部分應(yīng)用、主要需求、采用的典型視頻編解碼器及其在這些應(yīng)用中的發(fā)展趨勢(shì)。

　　表 2：標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用采用的典型編解碼器與發(fā)展趨勢(shì)

　　12  實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)

　　數(shù)字視頻的處理器解決方案取決于具體的目標(biāo)應(yīng)用。TI 擁有可支持多種標(biāo)準(zhǔn)并滿足主要設(shè)計(jì)及系統(tǒng)約束需求的各種 DSP。TI 的解決方案范圍廣泛，其中包括低功耗 c5000 DSP 與移動(dòng)OMAP 應(yīng)用處理器、高性能 c6000 DSP 與視頻優(yōu)化的高性能 DM64x 和 DM644x 數(shù)字媒體處理器。目前倍受關(guān)注的處理器之一是未面世的 DM6446，我們將在本節(jié)中進(jìn)行介紹。

　　德州儀器（TI）的DM系列處理器專門針對(duì)高端視頻系統(tǒng)的需求而設(shè)計(jì)。該系列的處理器是功能強(qiáng)大的 DM6446[15]，其采用了 TI 的達(dá)芬奇 （DaVinci） 技術(shù)[16]。DM6446 的雙內(nèi)核架構(gòu)兼具 DSP 和 RISC 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，集成了時(shí)鐘頻率達(dá) 594MHz 的 c64x+ DSP 內(nèi)核與 ARM926EJ-S內(nèi)核。新一代 c64x+ DSP 是 TMS320C6000（tm）DSP平臺(tái)中性能的定點(diǎn) DSP，并建立在 TI 開發(fā)的第二代高性能 VLIW 架構(gòu)的增強(qiáng)版之上。c64x+ 與前代 C6000 DSP 平臺(tái)代碼兼容。DM644x 等可編程數(shù)字媒體處理器可以支持所有的現(xiàn)有業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)以及采用單個(gè)可編程數(shù)字媒體處理器的專有視頻格式。DM6446 還具有片上內(nèi)存，包括一個(gè) 2 級(jí)高速緩存和眾多具有視頻專用功能的外設(shè)。DM6446 還包含一種視頻／影像協(xié)處理器 （VICP），用于減輕相關(guān)算法（如：JPEG、H.264、MPEG4 與 VC-1）的 DSP 內(nèi)核繁重的視頻與影像處理負(fù)擔(dān)，從而使更多的 DSP MIPS 能夠用于視頻后處理或者其他并行運(yùn)行等功能。

　　表3說(shuō)明 DM6446 在各種標(biāo)準(zhǔn)下保持 D1 （720（480） 分辨率大約所需要的頻率。

　　表3：?jiǎn)纹琓I DM6446 平臺(tái)處理 D 1 30fps（720（480）、YUV 4:2:0 性能所需要頻率典型值。

　　表解碼器性能數(shù)據(jù)是針對(duì)差情況下的比特流。解碼器性能隨所采用功能組合的變化而變化。上述例子中假定為高品質(zhì)的編碼。DM6446 上的 c64x+ 可達(dá)到 594MHz 的時(shí)鐘頻率。

　　其中要我們注意的是所顯示的編碼頻率數(shù)據(jù)是根據(jù)現(xiàn)有／計(jì)劃實(shí)施而得出的典型測(cè)試數(shù)據(jù)。另外，編碼器負(fù)載隨目標(biāo)應(yīng)用不同而存在顯著差異。壓縮標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需要的語(yǔ)法與可用的工具，不過(guò)許多算法結(jié)果取決于具體實(shí)施情況。主要變量包括：比特率控制算法、單通道與多通道編碼、I/B/P 幀比率、運(yùn)動(dòng)搜索范圍、運(yùn)動(dòng)搜索算法、以及選用的個(gè)別工具與模式。這種靈活性允許我們?cè)谟?jì)算負(fù)載和改進(jìn)質(zhì)量之間做出不同取舍。顯然所有編碼器都可以采用或高或低的頻率實(shí)現(xiàn)不同的視頻質(zhì)量水平。

　　13  結(jié)論

　　隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)可以針對(duì)具體終應(yīng)用提供越來(lái)越高的壓縮效率和越來(lái)越豐富的工具。另外，向網(wǎng)絡(luò)化連接發(fā)展的趨勢(shì)意味著許多產(chǎn)品越來(lái)越需要支持多種標(biāo)準(zhǔn)。多種標(biāo)準(zhǔn)和專有算法的流行也使我們難以選擇單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在硬件決策經(jīng)常超前于產(chǎn)品部署的情況下。不僅如此，每個(gè)視頻編碼算法都提供豐富的工具與功能選擇，以平衡壓縮效率的復(fù)雜性。工具和功能的選擇是與特定應(yīng)用和用例息息相關(guān)的重復(fù)過(guò)程。由于必須支持的編解碼器數(shù)量的增多以及針對(duì)具體解決方案和應(yīng)用而對(duì)編解碼器進(jìn)行優(yōu)化的選擇范圍更為廣泛，因此在數(shù)字視頻系統(tǒng)中采用靈活的媒體處理器是大勢(shì)所趨。