GB-T18119-2000低比特率通信的视频编码.pdf

中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准低比特率通信的视频编码发布实施国家质量技术监督局发 布免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载前言本标准是等效采用国际电信联盟低比特率通信的视频编码 建议制定的 其中考虑到我国通信网及具体应用业务情况 作适当改动 更适合于我国国情标准中的章节依据的规定作适当改动原文中有关 基于语法的算术编码模式 改为 语义基算术编码模式 更适于国内应用低比特率通信的视频编码 包括个附录本标准的附录为标准的附录本标准由中华人民共和国信息产业部提出本标准由信息产业部电信研究院归口本标准起草单位 信息产业部电信传输研究所本标准主要起草人 黄东霖 杨淑京 辛伟免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载前言电信标准化部门是国际电信联盟的一个常设机构负责研究技术 操作和资费问题 并且为了实现全世界的电信标准化 对上述问题发布建议每年召开一次的世界电信标准化会议确定研究组的研究课题 并根据这些课题形成建议建议由研究组年月 修订 并由批准免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准低比特率通信的视频编码国家质量技术监督局批准实施范围本标准定义一种以低比特率压缩视听业务的运动图像分量的编码表示法视频信源编码算法的基本结构基于并增加四个通用的编码选项以提高性能引用标准下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时 所示版本均为有效所有标准都会被修订 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性建议低比特率多媒体通信的复用协议建议使用直至的数字信道在视听终端间建立通信的系统建议多媒体通信的控制协议建议视听业务的视频编解码器建议运动图像和相关视听的通用编码建议窄带可视电话系统和终端设备建议低比特率多媒体通信的终端主要指标编解码器框图见图图视频编解码器方框图免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载视频输入与输出为了使行和行两种电视标准的地区内和地区间的视听业务问题能以一个建议予以解决信源编码器对基于通用中间格式的图像进行本标准不涉及输入和输出电视信号的标准及完成来自或进入信源编码格式的必要转换方法 输入和输出电视信号可能是复合的或分量的 模拟的或数字的数字输入与输出视频编码器输出一个完整的数字比特流 可以包含其他多种方便工作的信号 例如建议中的规定视频解码器完成相反的过程抽样频率采用视频行速率的整数倍对图像抽样该抽样时钟与数字网络时钟不同步信源编码算法采用画面之间预测和对剩余信号的变换编码这两者的混合方法使用画面之间的预测是为了压缩其时域冗余量 使用变换编码是为了降低图像的空域冗余量解码器具有运动补偿的能力 编码器可以根据用户的选择结合这种技术与中采用全像素精度和环形滤波器不同采用半像素精度的运动补偿 发送信号用变长编码 除了核心编码算法外 在以下节中描述了个通用的编码选项所有选项可同时或独自出现不限制运动矢量模式本选项模式中 允许运动矢量出现在画面外边缘像素可用于预测 不存在 像素本模式中 若有通过画面边缘的运动发生 则可看到画面质量的明显改善 尤其是较小画面格式 见附录而且 本模式扩展了运动矢量范围 因此可用较大的运动矢量本模式特别适用于摄像机运动的情况语义基算术编码模式本选项模式中 用算术编码代替可变长编码其信噪比与重建画面一样 但产生的比特数大大减少了 参见附录高级预测模式本选项模式中画面的亮度部分用重叠运动补偿见附录画面的一些宏块中 用个矢量代替一个矢量由编码器决定采用何种类型矢量个矢量增加了所用比特数 但预测效果得以改进使用本模式使质量有了可观的改进 尤其是主观质量 因为会减少方块效应帧模式帧包括两个画面 作为一个单元进行编码帧的命名来自于中画面类型 分为画面和画面因此帧包括一个画面和一个画面画面由前一已解码的画面预测获得画面由前一已解码的画面和当前解码的画面共同预测获得 称为画面是因为部分画面可由过去和将来的画面双向预测本编码选项中 可大大提高帧速率而不过多增加比特率 见附录比特率传输时钟由外部提供 视频比特率可变 视频比特率的限制不由本建议给出 而由终端或网络给出缓冲器为了符合附录定义的假想参考解码器的要求 由编码器控制其输出比特率在每一有效时钟周期都提供视频数据这一点可由填充比特来保证 见表和表或若采用前向纠错 则由前向纠错填充帧来保证 见附录对任一画面编码所产生的比特数不能多于在比特单元内测定的参数所定义的最大值参数所允许的最小值根据比特流中协商的最大信源格式决定 见表编码器可使用大于表所定义的值 此值由外部方式协商 例如建议传输的对称性免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载本编解码器可以用于单向或双向可视通信表每一信源画面格式的信源格式误码处理方式误码处理方式由外部方式提供例如建议若不由外部方式提供 例如建议则采用附录中所描述的可选纠错编码和定帧解码器能以模式给编码器发送下帧图像的一个或多个命令 其中含有编码参数 这样可避免缓冲器溢出解码器也可发送一个非空头的命令此信号的传输方式由外部方式决定例如建议多点操作附录中包含支持交换型多点操作所需的各种性能信源编码器信源格式信源编码器工作于每秒出现大约次的非隔行扫描的画面中 每画面频率的容差为画面按一个亮度和两个色差分量进行编码和这些分量和代表其抽样值的代码都与建议所规定的相同黑电平白电平零色差峰值色差和这些值都为标称值 编码算法对到的输入值进行计算有个标准画面格式和每一画面格式中 亮度抽样结构为每行个像素 垂直方向每画面行 两个色差分量的抽样为每行个像素 垂直方向每画面行每一画面格式都由表给出其的值对于每一画面格式 色差抽样是固定的 其块边界与图所示的亮度块边界一致每一画面格式中像素比例一致 且与建议和的定义一致 为除子画面格式外 所有标准画面格式覆盖的画面区域宽高比为所有解码器可工作于和画面格式一些解码器也可工作于和编码器可工作于和中的一种画面格式 由编码器决定采用何种格式 但不能两种同时使用一些编码器也可工作于由外部方式决定具体使用何种画面格式 例如建议对于可能出现的画面格式和视频编码算法的完整描述参考有关终端描述 例如建议免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载表每一画面格式中每行像素数和行数画面格式亮度的像素数亮度的行数色差的像素数色差的行数亮度抽样色差抽样块边缘图亮度和色差抽样的位置注对而言 每行像素数与行或行信源的亮度和色差信号的有效部分的抽样兼容 亮度和色差信号有效部分分别以和进行抽样这些频率与建议的频率间有个简单对应关系编码器应该有办法限制其最大画面速率 致使两个发送画面间有一个最少数目的非发送画面 这个最少数目由外部方式决定 例如建议帧模式中 为了计算非发送画面的最小数量 将帧单元的画面和画面作为两个独立画面视频信源编码算法信源编码器的一般形式见图主要环节是预测 块变换 量化宏块和块每一画面都可分为块组由画面格式决定一个块组包含行和中中中中每帧数为中为中为的计算是由的垂直扫描实现的 从最上号 开始 结束于最下例如画面格式的排列见图每个数据包括头 可为空其后有宏块数据每个中的数据以逐次增加号的顺序来发送每一可分为若干个宏块每一宏块分量为在空域相应的和为像素而且 如图所示 每一宏块包含有个亮度块 在空域对应有个色差块 每一亮度或色差块对应的或为对于和而言 一个包含有一个宏块组 对于而言包含个宏块组 对于而言包含个宏块组免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载变换量化具有运动补偿可变延迟的画面存储编码控制标志发送或不发送标志量化器指示变换系数的量化标志运动矢量图信源编码器宏块的计算是通过从左到右的水平扫描来实现的 起始于上一宏块 结束于下一宏块每个宏块按增长宏块号的顺序发送宏块数据每个块按增长块号的顺序发送数据 见图图画面中的排列图宏块中块的排列本标准不涉及模式选择的原则和发送块的原则 这些内容随着编码控制策略的改变而改变 对发送的块进行变换 产生的系数被量化和熵编码预测预测为帧间预测 并且加入了运动补偿 见提供预测的编码模式叫若不提供预测 则为编码模式由画面级帧是而帧是来标明 或由帧中的宏块级标明在可选的帧模式中帧总为模式帧有一部分是双向预测 参见附录免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载运动补偿解码器中每个宏块可接受一个矢量 或者采用高级预测模式时 每个宏块可有一个或个矢量 参见附录若用帧模式 则每个宏块发送一个附加的矢量 以调整宏块预测的运动矢量运动矢量的水平和垂直分量可为整数或半整数值 在缺省预测模式时 范围限制在对于帧的前向和后向矢量分量而言有效而在不限制矢量模式时 矢量分量的最大范围为这种限制下 若预测模式范围在之间 则每一运动矢量分量的预测值中仅能得到一个范围在之间的值 若预测范围在之外 则可得到范围在之间与预测值加零值标号相同的所有值 见附录水平或垂直运动矢量分量为正表明预测是由空间位置中位于被预测像素的右边或下边的前一参考画面中的像素形成的运动矢量的限制条件是所参考的所有像素都位于编码画面区 除了采用不限制运动矢量模式和 或高级预测模式之外 见附录和附录量化块第一个系数的量化器数目为其余的量化器数目为在同一宏块内 除第一个块外 所有系数都用同一量化器判决电平不作规定块第一个系数通常称为直流值其统一的量化步长为其余个量化器中每一个使用等间隔的重建电平 围绕零有中心死区 步长为到的偶数值具体见注量化步长较小时 不能表示变换系数的全动态范围编码控制为了控制所编码视频数据的产生速率 采用了不同的几个参数这些参数包括信源编码器的前处理 量化器 块重要性判决和时域子抽样本标准不涉及总体控制策略中对这些方法的提议一旦引用 通过丢弃整帧图像来进行时域子抽样解码器可标识视频信号时域和空域分辨率之间某种交替方式的性能编码器可在呼叫时标出其缺省的交替方式 并指示是否可响应解码器的请求 以改变交替方式 此种信号的传输方法由外部控制 例如建议强制更新此功能以强制使用编码算法的模式来实现 更新模式不作规定 为了控制反变换失配误差的累积 当发送帧中宏块的系数时 每一宏块最多发送次就以模式编码一次起始码的字节组合通过在起始码前插入少于个零比特的填充码 可得到起始码的字节组合 起始码的第一比特是字节的第一比特 最高有效位若最高有效位的位置是从比特流中第一比特开始 有整数倍的比特 则起始码是字节组合所有画面起始码都为字节组合和码可能为字节组合注某一画面所用比特数可变 但为的倍数需要编码器来安排以逻辑信息单元开始的起始码 并将其通过适配层语法和语义视频复用被分为层水平结构 从上到下分别为图像层块组层宏块层块层语法结构见图其缩略语和语义的定义下一节给出免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载图视频比特流的语法框图免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载除非特别说明 否则最高有效位首先发送 为比特 并位于本标准码表的最左比特除非特别说明 否则所有未用比特或空闲比特置为除非中定义其功能 否则空闲比特不用图像层每帧图像的数据由图像头及其随后的数据构成 并伴随有序列结束码和填充比特图像结构示于图若指示 则出现 若指示使用帧模式 则和出现和的合并可不出现可不出现 而若出现 则可能出现 丢弃图像的图像头不发送图图像层结构图像起始码比特为比特的码 值为所有图像起始码都为字节组合 这一点可通过在起始码前插入来实现由此起始码的第一比特为字节的第一比特 最高有效位时域参考比特为比特 有种可能值值构成为 前一发送帧头的值加再加前一发送帧之间未发送的帧数 以运算在低位内进行 在可选的帧模式中仅用于帧帧的时域参考见类型信息比特整帧图像信息只为以避免起始码的争用只为以区别于分屏指示断通文件摄像机指示断通整帧解除冻结断通信源格式禁止保留保留图像编码类型帧帧可选的不限制运动矢量模式断通可选的语义基算术编码模式断通可选的高级预测模式断通可选的帧模式一般的或帧帧分屏指示信号指示所解码图像的上半部或下半部依序逐次显示此比特对图像的编码或解码无直接影响解除冻结画面为来自编码器的信号 它响应分组重发的请求 若不确认或快速更新请求 见附录且允许解码器从冻结图像模式退出 并以一般方式显示解码画面若比特指示信源格式与前一帧头不同 则当前图像为帧比特指示编码器和解码器 分别见附录附录附录和附录协商后应采用何种模式若比特置比特也要置量化器信息比特比特的定长码指示一幅图像采用量化器直至被任意顺序的或所更新此码由值的自然二进制表示 值为半步长 范围从持续显示多点比特此比特码表示是否使用可选的持续显示多点模式为断为通的使用见附免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载录图像子流指示比特比特的定长码在模式指示使用持续出现多点模式时出现帧头及其随后直到下一帧或起始码前的信息 其码字由子比特流号的自然二进制表示 参见附录帧的时域参考比特若指示帧见附录且指示从最后的或帧开始 到帧前未发送图像的数量则出现此码字由未发送图像数量加所形成的自然二进制码表示未发送画面的最大数量为帧的量化信息比特若指示帧则出现见附录解码过程中 每一宏块都有量化参数帧用于块块使用不同的量化参数范围从指示了和之间的关系 如表所示本表中为整除符号范围从到若表所产生的值大于则减到表码字与和之间的关系额外插入信息比特此比特置为表明以下可选数据域出现备用信息比特若置则比特中有比特的数据和另一个指示后面是否还有比特的比特 如此类推在作出规定前 编码器不得插入这样以后就可在中规定后向兼容附加信息若置所设计的解码器应能放弃若后置为了避免起始码的争用 则禁止使用为任意 由此个值中的个被禁止值填充变长少于个比特的变长码编码器可在码前直接插入此码 若出现 则的最后一比特为字节的最后一比特 最后一个无效位以便起始码为字节组合所设计的解码器应能放弃结束序列比特比特长 值为取决于编码器是否插入此码为字节组合 通过在起始码前插入可得到因此 起始码的第一比特为字节的第一比特 最高有效位填充变长少于个比特的变长码 编码器可插入此码作为下一个的字节组合的最后一比特为字节的最后一比特 最后一个无效位因此 从比特流中第一比特开始到结束的视频比特流为的倍数所设计的解码器应能放弃若由于某原因 在某段时期内编码器停止图像编码 以后又开始编码 则在编码器停止前会发送以避免编码器重新开始编码前 先前图像中有最多个比特会停止发送块组层每一数据由头及其随后宏块数据构成 结构示于图每一包括一个或多个宏块每一图像的第一个号 不发送头 而别的中 根据编码策略头允许为空 由外部方式决定解码器是否给远端的编码器发送非空头 例如建议若出现 则免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载也可出现若出现 则和也出现若持续显示多点模式为通 则出现 并在图像头指示图层的结构填充变长为少于个比特的变长码 编码器可在码前插入此码若出现 则的最后一比特为字节的最后一比特 最后一个无效位以保证码的开始为字节组合 所设计的解码器应能放弃起始码比特码长比特 值为起始码为字节组合 通过在起始码前插入可得到以便保证起始码的第一比特为字节的第一比特 最高有效位号比特比特的定长码用二进制表示号对为的而言 包括有和的头为空用于中用于中的值保留以便将来使用子流指示比特比特的定长码 只在指示持续出现多点模式时出现头和所有直到下一帧或起始码前出现的随后信息码流都用子比特流号的自然二进制表示 见附录帧比特比特的定长码 每一给定图像的头中都为相同值 而且 若图像头指示的与前一发送帧相同 则与前一帧的值也相同 而若某一帧头中不同于前一发送帧头 则此帧的值应不同于前帧量化器信息比特比特的定长码 指示中应用量化器直到被所更新此码的值用自然二进制数表示 且为量化步长的一半 范围从宏块层每一宏块数据包括宏块头及其随后的块数据结构示于图图像的每一宏块中 若指示则出现若有指示 或指示则出现若指示帧则类型中出现在指示下和会出现指示时和才可能出现若和有指示 则出现块数据仅在高级预测模式中出现 参见附录和仅在帧模式中出现 参见附录语义基算术编码模式的编码方式参见附录图宏块层结构编码宏块指示比特此比特置则指示宏块进行编码 若置则表明本宏块无更多信息要发送 这时 解码器将宏块看作宏块 整个宏块的运动矢量为且无系数数据对本帧每一宏块而言 若指示则出现注在高级预测模式中若置则采用重叠运动补偿色度块的宏块类型和编码块模式变长为变长码 给出了有关色度的宏块类型和编码块模式的信息码字由表和表给出总是出现于编码宏块中免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载表的表 用于画面 表中有一些额外的码 用于比特填充 解码器应丢掉宏块类型给出了有关宏块及其出现的数据单元的信息 宏块类型及其所包括的单元见表和表表的表 用于画面序号类型比特数代码填充表的表 用于画面序号类型比特数代码填充当至少发送一个非直流变换系数时 色度编码块模式表示和 或块对块而言为直流系数 参见对编码块模式中和而言 若块不出现任何非系数 则否则为块号由图给出若填充 则宏块的剩余部分省略这时的处理与任何编码或未编码的宏块无关 因此 宏块号不增加对于帧而言 由多组和填充 来完成多组填充免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载表一般画面的宏块类型和所包含的数据单元画面类型宏块名称不编码填充填充注即此代码在宏块中出现表帧中宏块类型和所包含的数据单元画面类型类型名称不编码填充注表示此码字出现于宏块中若指示 则仅和出现块总为模式编码 即使宏块的类型指示块的宏块模式 变长为变长码 若指示帧则类型中出现且指示是否出现指示本宏块中发送系数 和 或的变长码表定义此码表的表序号比特数代码注表示此码字出现于宏块中块的编码块模式比特若指示 则帧模式中出现对于编码块模式中每比特而言 若块中出现任何系数 则否则为块号由图给出最左比特相应为块亮度的编码块模式变长为变长码 给出了一个格式号 标明发送至少有一个非变换系数的宏块中的块块中为直流系数 见对于编码块模式中每比特而言 若块出现任何非系数 则否则为块号见图最左比特相应为对于某种模式和宏块使用不同码字 见表免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载量化器信息比特用比特定义的改变表中 给出了用于不同码字的不同值范围从若加差值后其值小于或大于则相应减到和表代码和的差值序号差值运动矢量数据变长所有宏块中都有帧模式也用宏块由水平分量的变长码及随后垂直分量的变长码构成变长码由表给出运动矢量数据变长若和有指示 则出现这三个码每个矢量都由水平分量变长码及其随后的垂直分量变长码构成变长码由表给出表的表序号比特数代码免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载表完序号比特数代码仅出现于高级预测模式 见附录宏块的运动矢量数据变长若有指示 则仅在帧模式中才出现它的每个矢量由水平分量变长码及其随后的垂直分量变长码构成变长码由表给出的使用参见附录块层除帧模式外 每个宏块都由个亮度块和两个色差块构成 两个色差块每样一块见图块层结构示于图若指示类型或则宏块中每个块都出现见表和表若或有指示 则出现图块层的结构帧模式中 宏块由个块组成缺省模式下先发送个块的数据 然后是块数据若指示类型或则宏块的每个块都有见表和表块中不出现若或有指示 则块出现若有指示 则块出现块的直流系数比特码长比特不用码和码 被编码的重建电平为见表表的表序号差值数代码免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载表完序号差值数代码免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载表模式系数的重建电平序号反变换的重建电平变换系数变长最常出现的以表所给的变长码进行编码最后一比特注明电平标记为正为负包括最后一个非零系数指示块中有多个非零系数块中最后一个非零系数编码系数前多个连零值和编码系数的非零值其他的组合以比特进行编码 其中包括比特的换码比特的比特的连零和比特的电平不禁止用此比特的码作为表所列的编码比特的中禁止使用和码和的码表见表解码过程运动补偿本节中 描述了缺省的预测描述的运动补偿不限制运动矢量模式中运动补偿的描述见附录高级预测模式中运动补偿的描述见附录差分运动矢量通过给所指的运动差值加入一个预测值可得到宏块矢量 见表每宏块个矢量差分编码参见附录在每宏块一个矢量的情况下 差分编码的备用预测值取自三个邻接宏块 如图这些预测值的水平和垂直分量都是独立计算的表的表序号结尾标志连零电平代码序号结尾标志连零电平代码免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载表完序号结尾标志连零电平代码序号结尾标志连零电平代码免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载表和的表序号连零代码序号连零代码画面或边缘图运动矢量预测特殊情况下 例如处于当前或图像的边缘 加入如下规定若相应宏块在图像外 左端则备用预测值置为若相应宏块在图像外 上端或当前的头非空时在外 高端则备用预测值和置为若相应宏块在图像外 右端则备用预测值置为若相应宏块以模式编码 若不是在帧模式 或不编码则备用预测值为每一分量中 预测值是此分量的三个备用预测值的中值运动矢量分量值受到一定限制是有优点的的每一码代表一对差值这对差值中仅有一个将产生落于允许范围内的宏块矢量分量若运动矢量的水平分量或垂直分量为正 则表明预测由在空域中位于先前图像像素的右边或下边的先前图像的像素形成宏块中运动矢量用于四个亮度块的所有像素 由于色差块的色差格式较低 可通过将宏块矢量的分量值除以得到两个色差块的运动矢量所产生的像素分辨率矢量的分量值改为最近的半像素位置 如表表四分之一像素分辨率色度矢量分量的修正四分之一像素位置产生位置子像素预测的插入用图所述的线性插入可得到半像素值表明除后取整免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载图线性插入半像素预测系数解码反量化若则重建电平的重建电平由表给出 除外 所有非零系数的重建电平由下式给出若奇若偶注意 此过程不允许出现偶数值 这样可避免反失配误差的累积 计算后 加一个以得到由码的最后一比特 见表或表给出重建电平的限幅反量化后 除外所有系数的重建电平限幅为之字型定位由图序列 可得到块量化后的变换系数系数为直流系数图量化变换系数的之字扫描反变换反量化和系数的之字型扫描后 所产生的块由尺寸的独立的二维离散余弦变换进行处理反变换的输出范围从到限幅后以比特表示反变换的变换系数如下其中像素域空间坐标变换域坐标时为否则为时为否则为注 在变换的像块内和分别指图像的最左边和最上边计算反变换的运算过程不作规定 但应符合附录中规定的容差要求块的重建求和免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载运动补偿和系数解码后 包括反变换每一亮度和色度块都进行了重建对于块而言 重建等同于反变换的结果对于块而言 重建由预测与反变换的产物共同形成此求和基于像素实施限幅为防止变换系数幅度的量化失真引起编码器和解码器环路的算术溢出 应插入限幅功能 在预测和重建预测误差求和后 产生的系数值小于或大于时 进行限幅 将其值相应改为和免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载附录标准的附录反变换精度的技术规范按照下面给定的随机数发生器型产生范围从到的随机整数像素数数据值组成的块 包含个块的数据集应该在和的情况下分别产生对每个像块 使用至少比特浮点精度的方法 进行可分离的正交的多重矩阵的前向离散余弦变换其中像素域空间坐标变换域坐标时为否则为时为否则为对每个块 以四舍五入的办法 将个变换系数取成最接近的整数值然后把它们限幅到的范围内这就是到反变换的比特输入数据对于由产生的每个的比特数据块 用至少比特浮点精度 进行可分离的正交的多重矩阵的离散余弦反变换将得到的像素四舍五入成最接近的整数并限幅到的范围内这些的像素块便是参考输出数据对由产生的每个数据块 按试验方法进行离散余弦反变换并将输出限幅到的范围内这样得到的的像素块便是试验输出数据对个输出像素中的每个像素 对上面产生的个像块数据集的每个集 在参考数据和每个试验数据之间测量峰值 平均值和均方误差对任何像素 峰值误差的幅度不得超过对任何像素 均方误差不得超过总均方误差不得超过对任何像素 平均误差幅度不得超过总平均误差幅度不得超过全零输入必须产生全零输出使用与步骤完全相同的数据值但改变每个像素的符号重新测量产生随机数的程序免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载附录标准的附录假想参考解码器假想参考解码器定义如下与编码器有相同的时钟频率与速率 且同步操作接收缓冲器大小为比特其中为每帧的最大比特数 此数由使用中的比特流进行协商 见值定义如下其中为为每秒比特连接时最大视频比特率此时值最小编码器可使用较大的值 由外部方式协商提供较大的值 例如建议的值由系统配置决定 例如或单或多链路且可等于由物理链路支持的最大比特率由外部方式协商 例如建议初始为空缓冲器在间隔进行检测 例如若至少有一帧完整的编码画面位于缓冲器中 则最早画面的数据瞬间清除 例如 图中以为间隔清除以上数据后 缓冲器占据量必须小于这是编码器输出比特流的要求 它包括编码画面数据和和缓冲 但不包括附录中描述的纠错定帧比特 填充指示填充比特或纠错奇偶比特信息为了定义方便 一个完整的编码画面一般包括或画面或帧为了满足第帧的比特数 编码画面必须满足其中时间后缓冲器的占据数量第帧编码画面从缓冲器清除的时间时间 时的视频比特率免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载图缓冲器占据数量注时间为画面间隔时期整数附录标准的附录多点的考虑下列功能用以支持交换型多点应用画面冻结请求促使解码器冻结其显示画面 直到释放画面冻结信号 或达到至少的超时期画面冻结请求信号的传输由外部方式提供 例如建议快速更新请求促使编码器对下一帧图像以方式编码 编码时采用适当的编码参数以防止缓冲器溢出 快速更新请求信号也由外部方式提供 例如建议冻结图像的释放响应快速更新请求 编码器发出此信号 使编码器脱离冻结状态而以正常方式显示解码图像 此信号由响应快速更新请求的第一个编码画面的画面头中来发送持续显示多点不适用于在中 提出一种协商的持续出现多点模式 它可将最多四个独立的比特流以子比特流的形式复用为一个新的 使用了和域的视频比特流本模式的交换能力由外部方式提供 如在模式中 每一独立比特流中域置为每一比特流的帧头和头中子比特流指示信号指示比特流的数目 规定为 复合视频比特流所属的 直至下一帧或下一头之前的头和随后信息每一子比特流都作为一般的比特流 且符合外部方式交换的能力不同比特流的信息不以特殊的预规定的顺序来发送 一个可有独立于前一的值 且不同比特流的帧率不同 每一独立比特流中的信息也完全独立于别的比特流中的信息 例如 一个子比特流中码字不影响别的子比特流的或码字免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载附录标准的附录不限制运动矢量模式本附录讲述中可选的不限制运动矢量模式中本模式的功能由外部方式提供 例如建议中指示是否使用本模式图像边缘的运动矢量在缺省的预测模式中 运动矢量受到一定限制 以保证他们所参考的所有像素都位于编码图像区 见而在不限制运动矢量模式中 去掉了此限制 允许运动矢量指向画面外 若运动矢量所参考的像素位于编码图像区外 则用边缘像素代替 将运动矢量限制在编码图像区内的最后全像素位置 可得到边缘像素此运动矢量的限制以像素为单位 且独立于运动矢量每一分量例如 若图像用不限制运动矢量模式 其亮度分量所参考的像素值由下式给出其中像素域空间坐标使用不限制运动矢量模式时所参考图像的像素值使用不限制运动矢量模式时所参考图像的像素值若若若若其他其他的编码图像区为所给边界为整像素位置 但也可为边界处半像素位置运动矢量范围的扩展缺省预测模式时 运动矢量的水平和垂直分量值限制在范围内此范围时帧中前向和后向运动矢量分量也有效而在不限制运动矢量模式中 矢量分量的最大范围为而且 若预测值在范围内 则只能得到每一运动矢量分量中范围在的值若预测值在之外 则所有范围在内 且与预测值加值有相同标号的值都可得到若为运动矢量分量 且为其预测值 则若若若不限制运动矢量模式中 表对和的解释如下若运动矢量分量的预测值范围在内 则仅提供矢量差的第一个值若运动矢量分量预测值范围在之外 则表中矢量差将产生一个范围在的矢量分量 且与预测值 包括有相同的标号和的预测值定义为矢量分量和的中值和定义于和的预测值为其中表示帧中亮度块的矢量分量 见免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载附录标准的附录语义基算术编码模式概要在本建议第节所述的变长编码 解码中 用基于编码器语义的特殊表来表示编码本表主要存储码字的长度和值本信号在查表操作中制定一个表的窗口 然后将窗口定义的二进制码字发送到缓冲器 以便发往接收器在解码器中 所接收的比特流在基于编码器语义的特定表内进行逐个窗口的匹配此表必须与解码当前符号的编码器中所用的表一致本表中匹配窗口重新转变为相应的信号 就产生了解码器 并用它来恢复视频图像此处理意味着每一符号必须被编码为固定的整数比特 若去掉固定比特的限制 将导致降低了算术编码器所产生的比特数本附录讲述中可选的语义基算术编码模式本模式中 以操作的所有相应变长编码 解码都换为算术编码 解码 本模式的能力由外部方式决定 例如指示是否使用此模式编码器的规定模式中 用基于编码器语义的特定整数矩阵 或一个模型 来对符号编码 也可通过调用以下程序的子程来编码免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 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负值标志的为块中后面的的模型为时标志为时标志为而和定义于表模型免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载附录标准的附录高级预测模式概要本附录讲述可选的高级预测模式 包括重叠块运动补偿和每宏块可能产生种运动矢量本模式的功能由外部方式提供 例如中指示是否使用本模式 与不限制运动矢量模式类似 本技术见附录中节在高级预测模式中 允许运动矢量超出画面边缘若选用不限制运动矢量模式 则不限制运动矢量模式的扩展运动矢量范围不能出现在高级预测模式中 仅能单独使用若高级预测模式与帧模式共同使用 则重叠块运动补偿仅用于帧的预测 而不用于帧的预测每宏块个运动矢量中 除高级预测模式外 每宏块只用一个运动矢量 本模式中 由每宏块的码指示选择矢量 若某宏块仅发送一个运动矢量 则定义为值相同的块 若指示当前发送个运动矢量 则第一个运动矢量信息作为码字发送 另外三个运动矢量的信息作为发送见和根据的判断规则 通过给和所示的矢量差加入预测值 可得到此矢量 这就与每宏块仅一个运动矢量的方式相同在水平和垂直分量上再独立计算预测值而备用预测值和按图进行定义 若每宏块仅出现一个矢量 则块号的按图定义 此定义见图四个子图左上角图用于宏块中每一亮度块的备用预测器的重新定义若用个矢量 则宏块中个亮度块中每一块所有的像素都要使用运动矢量如图所给 运动矢量的数目等同于个亮度块的数目两个色差块的运动矢量是通过计算个亮度矢量的总和再除以得到的所产生像素分辨率矢量的分量值被修正到最近的半像素位置 见表表产生的个色度数量分量的修正十六个像素的位置产生的位置用所述的双线性插入可得到半像素值在高级预测模式中 由节所述重叠块运动补偿可得到亮度的预测通过给色度块的所有像素使用运动矢量可得到色度的预测免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载亮度的重叠运动补偿亮度预测块的每个像素都是个预测值加权求和 再除以舍入 而得到的 为得到三个预测值 采用了个运动矢量 当前亮度块的运动矢量 和四个 相邻 矢量中的两个当前亮度块之左或之右的运动矢量当前亮度块之上或之下的运动矢量别的的相邻运动矢量与当前内的相邻运动矢量用法相同每个像素都采用了两个最近块边缘处的相邻块运动矢量 即采用了当前块之上相应的上半部运动矢量 和当前块之下相应的下半部运动矢量 见图同样 采用当前块之左相应的左半部运动矢量和当前块之右相应的右半部运动矢量 见图使位于图像中所测的整像素单元位置使位于图像中所测的半像素单元位置 且使和为所测的半像素单元的运动矢量分量则亮度预测块中每一像素所生成的由下式决定其中和为参考图像所采用的预测值 定义如下其中为参考画面中处预测值 在不限制运动矢量模式中可位于图像外注意可为整像素或半像素位置 见节为当前块的运动矢量为当前块之上或下的运动矢量为当前块之左或右的运动矢量矩阵和定义于图图和图其中为矩阵相应的行和列若邻接宏块中有一个未编码 则相应的邻接运动矢量置为若邻接块的一个为编码 则除帧模式外 相应的邻接运动矢量由当前块的运动矢量代替此时帧模式块使用块的运动矢量 也见附录若当前块位于图像边缘 因此无邻接块 则相应的邻接运动矢量由当前运动矢量代替在上述情况下 若当前块位于宏块底部 块或块见图则当前宏块之下的宏块中 具有亮度块的邻接运动矢量由当前块的运动矢量代替预测的加权值见图和图加权值当前亮度块运动矢量图加权值当前亮度块之上或下的亮度块的运动矢量分量的预测免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载图加权值当前亮度块之左或右的亮度块的运动矢量分量的预测附录标准的附录帧模式概要本附录讲述中可选的帧模式本模式的功能由外部方式提供 例如建议中指示是否出现本模式帧模式包括两帧被编码成一个单元的图像帧的命名来自于中帧和帧的命名因此帧包括一个帧和一个帧帧由前一已解码帧预测而得帧由前一解码帧和正解码的帧共