一、簡介

　　在2004年7月，JVT又完成了H.264FRExt(即：FidelityRangeExtensions)擴展部分(Amendment)的制定工作，包括High profile(HP)、High 10 profile(Hi10P)、High 4:2:2 profile(Hi422P)、High 4:4:4 profile(Hi444P) 4個profile。此外，JVT于2005年1月開始進行H.264的一個新擴展部分分層編碼SVC的標準制定工作，計劃于2006年底完成。本文主要介紹H.264 FRExt中的主要技術點及其應用情況。

　　當今編碼性能最好的視頻編碼國際標準H.264為ISO/IEC之下的MPEG標準組與ITU-TSG16之下的VCEG標準組聯(lián)合組建的工作組JVT所制定，ITU稱之為H.264，MPEG稱之為MPEG-4Part10，此外還可以稱為AVC、H.26L、JVT標準。JVT于2003年5月完成H.264基本部分標準制定工作，包含Baselineprofile、Extended profile和Main profile，分別包括不同的編碼工具，如表1所示。

　　二、FRExt技術特點

　　1.FRExt4個profile

　　H.264Baselineprofile、Extendedprofile和Main profile都是針對8位樣本數(shù)據(jù)、4:2:0格式的視頻序列，F(xiàn)RExt將其擴展到8～12位樣本數(shù)據(jù)，視頻格式可以為4:2:0、4:2:2、4:4:4，設立了High profile(HP)、High 10 profile(Hi10P)、High 4:2:2 profile(Hi422P)、High 4:4:4 profile(Hi444P) 4個profile，這4個profile都以Main profile為基礎，并且為逐漸擴展的包含關系，其所包含的編碼工具和相互關系如表2所示。

　　2.變換方法

　　由于FRExt針對高分辨率的視頻圖象，因此，為了得到更好的編碼效率，在FRExt里增加了一種整數(shù)8%8變換方法，變換矩陣為：

　　其計算精度為(8+n)位，其中輸入視頻樣本為n位精度。該變換方法可以通過蝶形方式快速實現(xiàn)，其計算復雜度比H.264中的4%4變換方法稍多一點，見表3所示。

　　在編碼過程中，對于每個宏塊MB編碼器選擇采用4%4變換還是8%8變換，但是，對于幀間宏塊，如果采用8%8子劃分方式(即采用4%8、8%4、4%4模式)，則亮度分量采用4%4變換方法;而對于幀內(nèi)宏塊，如果亮度分量采用8%8預測方法，則亮度分量采用8%8變換方法。3.幀內(nèi)預測方法

　　在H.264基本部分中，有16%16和4%4兩種預測模式，前者包括4個預測方向，后者包括9個預測方向，F(xiàn)RExt增加8%8預測模式，包括與4%4類似的9個預測方向，并且，8%8預測還增加了對參考樣本點的預濾波處理過程，即在預測前對參考樣本點進行低通濾波處理。

　　4.量化方法

　　類似于MPEG-2，F(xiàn)RExt量化方法采用了基于感知的量化因子矩陣，包括針對幀內(nèi)和幀間塊的兩種類型矩陣。該方法不以提高客觀質(zhì)量(如PSNR值)為目標，而以提高主觀質(zhì)量為考慮點。

　　5.熵編碼方法

　　與4%4類似，F(xiàn)RExt中8%8掃描方式也包括zig-zag和場掃描兩種掃描方式。FRExt對CABAC編碼的上下文模型(contextmodels)進行了擴展。

　　6.色度空間

　　與以前的視頻編碼標準一樣，H.264基本部分是按照YCbCr色度空間進行編碼的，其轉(zhuǎn)換方法為：

　　例如，可取KR=0.2126，KB=0.0722。

　　FRExt采用了一種新的色度空間YCgCo，其變換方法為：

　　YCgCo可以減少轉(zhuǎn)換過程的計算復雜度、提高編碼效率。

　　7.無損編碼

　　在H.264基本部分里，通過PCM宏快模式可以支持無損編碼或者對某一區(qū)域進行無損編碼。在PCM宏快模式里，樣本值將直接進行編碼，而不需要進行預測、變換和量化。FRExt采用了更為有效的無損編碼方法，不進行變換，但對樣本值采用預測和熵編碼的方法。

　　三、FRExt編碼性能和應用分析

　　經(jīng)測試，就高清視頻編碼來說，在相同配置情況下，Highprofile(HP)可以比Mainprofile(MP)節(jié)省10%的碼流量，比MPEG-2MP節(jié)省60%的碼流量。就單色靜止圖象壓縮來說，當采用全幀內(nèi)編碼(INTRA)模式時，H.264 HP可以比JPEG-2000平均提高0.5dB。幾個具體測試數(shù)據(jù)可以參見圖1、圖2和圖3。

　　由于H.264FRExt(Highprofile)具有更好的編碼性能，因此，自從JVT完成H.264FRExt標準制定工作后，原來采用H.264 Main profile的應用(例如，高清電視、HD-DVD等)都傾向于采用High profile，例如，DVB在TS 101 154 和TS 102 005中采用HP為衛(wèi)星、光纜和地面廣播中的視頻標準，DVD論壇的HD-DVD規(guī)定HP為每一個解碼器的強制標準之一，藍光標準協(xié)會(Blu-Ray Disc Association)BDA在其BD規(guī)范中規(guī)定HP為每一個解碼器的強制標準之一?？梢灶A見，H.264 FRExt(High profile)標準將會在高清視頻應用領域獲得廣泛的應用。

　　四、結束語

　　針對不同的應用領域，H.264視頻標準提供了Baseline、Extended、Main、High、High10、High4:2:2和High4:4:4一共7個profile，其中Baseline profile已經(jīng)應用于3GPP、會議電視、可視電話等實時通信領域，Main profile已經(jīng)應用于ISMA等流媒體領域，High profile已經(jīng)應用于DVB、HD-DVD等廣電和存儲領域。