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开源计算机图形学社区(Open Source Computer Graphics Community) |OpenGPU Forum (2007-2013)| OpenGPU Project

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[BOOK]新一代视频压缩编码标准 H264/AVC [复制链接]

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2010-5-22
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128
发表于 2010-5-27 14:37:57 |显示全部楼层
目 录
前 言 ..................................................................................................................................................... 2
第1 章 绪 论 ................................................................................................................................... 9
1.1 信息化与视频通信 ........................................................................................................................ 9
1.1.1 什么是信息 ............................................................................................................................. 9
1.1.2 什么是信息化 ......................................................................................................................... 9
1.1.3 我国的信息化和视频通信 .................................................................................................... 9
1.2 视频信息和信号的特点 ............................................................................................................. 10
1.2.1 直观性 ................................................................................................................................. 10
1.2.2 确切性 ................................................................................................................................. 10
1.2.3 高效性 ................................................................................................................................. 10
1.2.4 广泛性 ................................................................................................................................. 10
1.2.5 视频信号的高带宽性 .......................................................................................................... 10
1.3 视频压缩编码要求和可能性 ..................................................................................................... 11
1.3.1 视频压缩编码目标 .............................................................................................................. 11
1.3.2 视频压缩的可能性 .............................................................................................................. 11
1.4 视频压缩编码技术综述 ............................................................................................................. 12
1.4.1 基本结构 .............................................................................................................................. 12
1.4.2 基于波形的编码 .................................................................................................................. 12
1.4.3 基于内容的编码 .................................................................................................................. 13
1.4.4 三维(立体)视频编码 ...................................................................................................... 13
参考文献 ........................................................................................................................................... 14
第2 章 数字视频 ................................................................................................................................. 15
2.1 数字电视的基本概念 ................................................................................................................. 15
2.1.1 数字电视的优越性 .............................................................................................................. 15
2.1.2 数字电视的PCM原理 ......................................................................................................... 16
2.2 数字电视信号 ............................................................................................................................. 18
2.2.1 电视信号的时间和空间取样 .............................................................................................. 18
2.2.2 彩色空间 .............................................................................................................................. 19
2.2.3 彩色电视取样格式 .............................................................................................................. 19
2.2.4 数字电视信号的编码参数 .................................................................................................. 20
2.3 视频信号的预处理 ..................................................................................................................... 21
2.3.1 色彩插值(Color Interpolation) ....................................................................................... 21
2.3.2 色彩校正(Color Correction) ........................................................................................... 22
2.3.3 伽马校正(Gamma Correction) ....................................................................................... 23
2.3.4 图像增强(Image Enhancement) ..................................................................................... 24
2.3.5 白平衡(White Balance) .................................................................................................. 27
2.4 视频质量 .................................................................................................................................... 29
2.4.1 主观质量的评定 .................................................................................................................. 29
2.4.2 客观质量的测量 .................................................................................................................. 29
参考文献 ........................................................................................................................................... 31
第3 章 视频压缩编码的基本原理 .................................................................................................. 32
3.1 预测编码 .................................................................................................................................... 32
3.1.1 预测编码的基本概念 .......................................................................................................... 32
3.1.2 帧内预测编码 ...................................................................................................................... 33
3.1.3 帧间预测编码 ...................................................................................................................... 37
3.1.4 运动估计 .............................................................................................................................. 41
3.2 变换编码 .................................................................................................................................... 54
3.2.1 变换编码的基本概念 .......................................................................................................... 54
3.2.2 K-L变换 ............................................................................................................................. 54
3.2.3 离散余弦变换DCT .............................................................................................................. 55
3.2.4 锯齿形扫描和游程编码 ...................................................................................................... 57
3.3 变换编码与预测编码的比较 ..................................................................................................... 58
3.4 熵编码 ........................................................................................................................................ 59
3.4.1 变长编码 .............................................................................................................................. 59
3.4.2 算术编码 .............................................................................................................................. 59
参考文献 ........................................................................................................................................... 62
第4 章 视频编码标准简介 .................................................................................................................. 63
4.1 视频编码发展简史 ...................................................................................................................... 63
4.2 H.261 标准 .................................................................................................................................. 63
4.2.1 图像格式 .............................................................................................................................. 63
4.2.2 H.261 视频编解码器 ............................................................................................................ 64
4.3 H.263 标准 .................................................................................................................................. 68
4.3.1 H.263 标准图像格式 ............................................................................................................ 68
4.3.2 H.263 视频信源编码算法 .................................................................................................... 69
4.4 MPEG-1 标准 ............................................................................................................................... 69
4.4.1 功能 ..................................................................................................................................... 69
4.4.2 图像类型和编码结构 .......................................................................................................... 69
4.5 MPEG-2 ....................................................................................................................................... 70
4.5.1 MPEG-2 编码复用系统 ....................................................................................................... 70
4.5.2 档次和级别 .......................................................................................................................... 71
4.5.3 MPEG-2 视频编码器 ........................................................................................................... 72
4.6 JPEG标准 .................................................................................................................................... 73
参考文献 ........................................................................................................................................... 76
第5 章 MPEG-4 压缩编码标准 .......................................................................................................... 77
5.1 MPEG4 标准概述 ........................................................................................................................ 77
5.1.1 MPEG-4 标准特性 ............................................................................................................... 77
5.1.2 AVO及数据结构 ................................................................................................................... 77
5.2 MPEG-4 标准构成 ....................................................................................................................... 78
5.2.1 系统 ..................................................................................................................................... 78
5.2.2 音频 ..................................................................................................................................... 80
5.2.3 视频 ..................................................................................................................................... 80
5.2.4 网格动画 .............................................................................................................................. 84
5.2.5 其余 ..................................................................................................................................... 85
5.3 MPEG-4 编码技术 ....................................................................................................................... 85
5.3.1 形状编码 .............................................................................................................................. 85
5.3.2 可扩展性编码 ...................................................................................................................... 87
5.3.3 sprite编码 ........................................................................................................................... 90
5.3.4 视频系统合成 ...................................................................................................................... 91
5.4 MPEG-4 档次和级 ....................................................................................................................... 93
参考文献 ........................................................................................................................................... 96
第6 章H.264/AVC编码器原理 ............................................................................................................. 97
6.1 H.264/AVC的应用 ....................................................................................................................... 97
6.2 H.264/AVC编解码器 ................................................................................................................... 98
6.2.1 H.264 编解码器特点 ............................................................................................................ 98
6.2.2 H.264 编码器 ........................................................................................................................ 98
6.2.3 H.264 解码器 ........................................................................................................................ 99
6.3 H.264/AVC的结构 ....................................................................................................................... 99
6.3.1 名词解释 .............................................................................................................................. 99
6.3.2 档次和级 .............................................................................................................................. 99
6.3.3 编码数据格式 .................................................................................................................... 100
6.3.4 参数图像 ............................................................................................................................. 102
6.3.5 片和片组 ............................................................................................................................ 102
6.4 帧内预测 .................................................................................................................................. 104
6.4.1 4×4 亮度预测模式.............................................................................................................. 105
6.4.2 16×16 亮度预测模式 .......................................................................................................... 107
6.4.3 8×8 色度块预测模式 .......................................................................................................... 109
6.4.4 信号化帧内预测模式 ........................................................................................................ 109
6.5 帧间预测 .................................................................................................................................. 110
6.5.1 树状结构运动补偿 ............................................................................................................ 110
6.5.2 运动矢量 ............................................................................................................................ 111
6.5.3 MV预测 .............................................................................................................................. 113
6.5.4 B片预测 .............................................................................................................................. 114
6.5.5 加权预测 ............................................................................................................................. 117
6.6 H.264 的SP/SI帧技术(SP片或SI宏块的P宏块) .................................................................. 117
6.6.1 SP/SI帧的应用 .................................................................................................................... 118
6.6.2 SP/SI帧的基本原理 ............................................................................................................ 120
6.6.3 实验结果和性能分析 ........................................................................................................ 123
6.7 整数变换与量化 ....................................................................................................................... 124
6.7.1 整数变换 ............................................................................................................................ 125
6.7.2 量化 ................................................................................................................................... 129
6.7.3 DCT直流系数的变换量化 ................................................................................................. 131
6.8 CAVLC(基于上下文自适应的可变长编码) ............................................................................. 132
6.8.1 熵编码的基本原理 ............................................................................................................. 132
6.8.2 CAVLC的基本原理 ............................................................................................................ 133
6.8.3 CAVLC的上下文模型 ........................................................................................................ 133
6.8.4 CAVLC的编码过程 ............................................................................................................ 133
6.8.5 CAVLC解码过程 ................................................................................................................ 135
6.8.6 CAVLC编解码过程实例 ................................................................................................ 138
6.8.7 CAVLC 与UVLC比较 ................................................................................................... 139
6.9 CABAC(基于上下文的自适应二进制算术熵编码) ................................................................ 141
6.9.1 自适应算术编码 ................................................................................................................ 141
6.9.2 上下文模型 ........................................................................................................................ 144
6.9.3 对输入流预编码 ................................................................................................................ 146
6.9.4 初始化 ............................................................................................................................... 147
6.9.5 结论 ................................................................................................................................... 147
6.10 码率控制 ................................................................................................................................ 148
6.10.1 基于Lagrangian优化算法的H.264 编码控制模型 .......................................................... 148
6.10.2 实验结果和性能分析 ...................................................................................................... 151
6.11 去方块滤波 ............................................................................................................................. 153
6.11.1 去方块滤波基本概念 ...................................................................................................... 154
6.11.2 边界分析 .......................................................................................................................... 155
6.11.3 滤波过程 .......................................................................................................................... 157
6.12 其余特征 ................................................................................................................................ 160
6.12.1 参考图像管理 .................................................................................................................. 160
6.12.2 重排序 .............................................................................................................................. 160
6.12.3 隔行视频 .......................................................................................................................... 161
6.12.4 数据分割片 ...................................................................................................................... 162
6.12.5 H.264 传输 ........................................................................................................................ 162
参考文献 ......................................................................................................................................... 164
第7 章 H.264 的句法和语义 ........................................................................................................... 166
7.1 句法 .......................................................................................................................................... 166
7.1.1 句法元素的分层结构 ......................................................................................................... 166
7.1.2 句法的表示方法 ................................................................................................................. 169
7.2 句法表 ....................................................................................................................................... 170
7.3 语义 .......................................................................................................................................... 189
7.3.1 NAL层语义 ........................................................................................................................ 190
7.3.2 序列参数集语义 ................................................................................................................ 192
7.3.3 图像参数集语义 ................................................................................................................ 194
7.3.4 片头语义 ............................................................................................................................. 196
7.3.5 参考图像序列重排序的语义 ............................................................................................. 201
7.3.6 加权预测的语义 ................................................................................................................. 202
7.3.7 参考图像序列标记 (marking)操作的语义 ....................................................................... 203
7.3.8 片数据的语义 .................................................................................................................... 204
7.3.9 宏块层的语义 .................................................................................................................... 205
7.3.10 宏块预测的语义 .............................................................................................................. 210
7.3.11 子宏块预测的语义 ........................................................................................................... 211
7.3.12 用CAVLC方式编码的残差数据的语义 ......................................................................... 213
7.3.13 用CABAC方式编码的残差数据的语义 ........................................................................ 213
7.4 总结 ........................................................................................................................................... 213
参考文献 ......................................................................................................................................... 214
第8 章 H.264/AVC解码器的原理和实现 ..................................................................................... 215
8.1 解码器原理 ............................................................................................................................... 215
8.2 NAL单元 ................................................................................................................................... 216
8.2.1 NAL单元结构..................................................................................................................... 216
8.2.2 NAL单元解码过程 ............................................................................................................. 216
8.3 图像序列号(PICTURE ORDER COUNT)的计算 ....................................................................... 217
8.3.1 图像序列号(POC) ......................................................................................................... 217
8.3.2 POC类型为0 的POC计算 ................................................................................................. 219
8.3.3 POC类型为1 的POC计算 ................................................................................................. 220
8.3.4 POC类型为2 的POC计算 ................................................................................................. 221
8.4 宏块片组映射图的产生 ........................................................................................................... 221
8.5 片数据分割的解码 ................................................................................................................... 223
8.6 参考图像列表的初始化 ........................................................................................................... 224
8.6.1 图像序号的计算 ................................................................................................................ 224
8.6.2 参考图像列表的初始化 .................................................................................................... 225
8.6.3 参考帧列表的重排序 ........................................................................................................ 228
8.7 解码的参考图像的标记过程 ................................................................................................... 230
8.7.1 frame_num不连续的解码过程 .......................................................................................... 231
8.7.2 参考图像滑窗标记过程 .................................................................................................... 231
8.7.3 参考图像的自适应内存控制标记过程 ............................................................................ 231
8.8 帧内预测 .................................................................................................................................. 233
8.8.1 4x4 亮度块预测方式的提取 ........................................................................................... 234
8.8.2 4x4 亮度块的帧内预测编码方式 ................................................................................... 235
8.8.3 16x16 亮度块的帧内预测方式 ....................................................................................... 240
8.8.4 8x8 色度块的帧内预测方式 ........................................................................................... 243
8.9 帧间预测解码处理 ................................................................................................................... 245
8.9.1 MV分量及参考索引获取 .................................................................................................. 246
8.9.2 帧间预测像素解码处理 .................................................................................................... 248
8.10 变换系数解码 ......................................................................................................................... 254
8.10.1 变换系数逆扫描过程 ...................................................................................................... 255
8.10.2 DCT变换系数中直流系数的逆变换量化 ....................................................................... 256
8.10.3 残差变换系数的反量化 .................................................................................................. 258
8.10.4 残差变换系数的逆DCT变换 .......................................................................................... 258
8.10.5 去方块滤波前的图像恢复与重建 .................................................................................. 258
8.11 SP片中的P宏块和SI片中的SI宏块的解码过程 ..................................................................... 259
8.11.1 主SP片中P宏块的解码过程 ........................................................................................... 259
8.11.2 辅SP/SI片的解码过程 ..................................................................................................... 261
参考文献 ......................................................................................................................................... 263
第9 章 H.264 视频编码传输的QOS ............................................................................................... 264
9.1 互联网视频传输QOS ................................................................................................................ 264
9.1.1 错误恢复在视频通信中的重要性和实现途径 ................................................................ 264
9.1.2 基于块的混合视频编码框架 ............................................................................................ 265
9.1.3 视频通信中提高QoS的抗误码和错误恢复技术 ............................................................. 266
9.2 无线网视频传输QOS ................................................................................................................ 271
9.2.1 无线视频通信系统 ............................................................................................................ 271
9.2.2 无线信道编码和错误控制 ................................................................................................ 272
9.2.3 无线视频通信的应用 ........................................................................................................ 276
9.2.4 H.264 无线通信中传输结构 .............................................................................................. 277
9.2.5 无线视频传输的鲁帮性研究 ............................................................................................. 278
9.3 H.264 视频编解码标准的错误恢复 ...................................................................................... 279
9.3.1 H.264 的视频编码层的错误恢复 ...................................................................................... 279
9.3.1 H.264 的网络提取层的错误恢复 ...................................................................................... 281
参考文献 ......................................................................................................................................... 284
术语及英文解释 ................................................................................................................................. 286
附录一 CAVLC相关码表 ...................................................................................................................... 297
附录二 CABAC相关码表 ...................................................................................................................... 304
附录三 H.264 档次和级 ..................................................................................................................... 318
1

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鹰立如睡,虎行似病.

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2010-2-3
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13
发表于 2010-5-28 13:04:16 |显示全部楼层
看到楼主这么好的资料,只有再花两通宝了....

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2010-8-6
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5
发表于 2010-8-12 20:36:10 |显示全部楼层
不会是英文的吧?
小小硕奋斗~

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2010-10-21
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-3
发表于 2010-10-21 18:46:43 |显示全部楼层
回复 1# lq800107


    这么好的东西,花个两文也值了
体会学习的乐趣,分享彼此的思想

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2009-7-7
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9
发表于 2010-11-10 18:51:05 |显示全部楼层
学习下,看下H264编码中哪些能用GPU加速

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2011-9-7
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62
发表于 2011-9-8 09:55:19 |显示全部楼层
看来好像不是单纯翻译标准?花点钱下来看看,谢谢分享

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Rank: 12Rank: 12Rank: 12

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2010-3-25
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510
发表于 2011-9-10 09:46:31 |显示全部楼层
书中有些错误。好像有新版本出来了
tony

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2011-10-8
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24
发表于 2011-10-8 09:26:03 |显示全部楼层
谢谢分享

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2012-5-17
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2217
发表于 2012-7-5 12:42:39 |显示全部楼层
经典好书,不下可惜

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2011-9-4
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124
发表于 2012-7-6 21:52:56 |显示全部楼层
这本书买过了,5年前做Video感觉,很怀念

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2011-9-20
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207
发表于 2013-5-22 19:44:33 |显示全部楼层
vedio,video。。。。。。

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2013-5-9
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49
发表于 2017-5-9 21:29:21 |显示全部楼层
下载下来学习一下看看

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2017-8-20
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12
发表于 2017-8-21 12:53:19 |显示全部楼层
正需要呢,感谢

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