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外文文献翻译H.264/AVC视频编码标准的专刊的介绍学 生 姓 名： 袁勐 指导教师： 李春晖 （讲师） 合作指导教师： 专业名称： 通信工程 所在学院： 信息工程学院 2011年 6 月H.264/AVC视频编码标准的专刊的介绍在已经过去的十几年中，数字视频和音频压缩技术从根本上改变了我们创作，交流和消费视听服务的方式。它们不仅改变现有的应用和服务，比如家庭娱乐节目的传播等，同时也催生出了新兴的产业和服务，比如视频会议服务、家庭卫星电视服务、数字视频录像、视频点播服务、高清晰度电视、移动视频设备、视频流等等。在20世纪90年代初，当时的视频压缩技术仍然处于初级的阶段，国际视频编码标准，诸如H.261、MPEG-1、MPEG-2/H.262、 H.263和 MPEG-4 的第二部分等，为数字视频压缩技术在商业上取得的成功提供了强有力的支持。视频编码标准为不同设备生产厂家的产品提供了通用的标准，同时又灵活而且巧妙地完善着视频压缩技术，使视频能够适合指定的应用，并且使性价比可以很好的控制在要求的范围之内，视频编码标准在技术建立的过程中扮演了重要的角色。有的创作者所创作出的作品的内容会广泛的传播开来，视频编码标准为这些创作者提供了一些必须的保证，这使得他们不用为了适应不同厂家的产品的标准而对同样的内容制作出数份不同格式的拷贝。视频编码标准使得规模经济的成本消耗得到很大程度的削减，这使得广大的普通用户也可以负担得起这种技术。视频编码标准培养了来自不同公司的专家们的开放式的交流互动，并以此取得了技术水平的急速提高和发展创新，从而实现了技术和应用的需要保持同步。这次专刊的主题是国际视频压缩编码技术中的最新的项目，其正式的名称为国际电信联盟远程通信标准化组织视频编码专家组（ITU-T）建议H.264以及国际标准化组织/国际电工委员会的动态图像专家组（ISO/IEC）MPEG-4(第十部分)高级视频编码（Advanced Video Coding）,简称为H.264/AVC。H.264/AVC是由ITU-T/ISO/IEC联合视频小组（JVT）最近开发强大并且最先进的视频压缩编码标准，JVT是由ITU-T的视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC的动态图像专家组（MPEG）的专家共同组成的。与过去的视频压缩编码标准相比，H.264/AVC的设计使得编码增益、实现的复杂程度以及在超大规模集成电路（ASICs和微处理器）基础上造成的开销保持了一个微妙的平衡关系。在当今时代，或者在不久的将来，他将会带来行之有效的能够取得与超大规模集成电路技术相同步的编码算法技术。由于一些算法的特性，导致执行起来的复杂性比较高，在过去并不会被列入考虑范围之内，但这些算法如今也可以被接受了。当一些之前的设计得到了注册的时候，技术就取得了新的发展。一些算法的特征虽然能够使之在编码增益方面得到一定的提高，但是由于其实施的成本过高而并没有被采纳。在这个发展过程中，H.264/AVC标准的设计应运而生。H.264/AVC标准在编码效率上取得了进步，MPEG-2标准是在当今应用的最为广泛的视频编码标准，而H.264/AVC标准的编码效率可以达到MPEG-2标准的两倍，同时还能够将成本控制在可以接受的范围之内。相对于H.264/AVC出现之前的其他标准设计而言，视频质量的大幅提升使H.264/AVC具有非常广泛的应用范围。最为重要的是，这个项目已经证明了视频压缩算法将很难再取得创新的预言出现的有些为时过早了，视频压缩算法仍然在蓬勃发展中。本次的专刊是由韦根等人对H.264/AVC标准的概述开始的。如标题所述，这篇文章提供一个对该标准中最重要的工具的简明的描述。然后我们将对算法进行更加深入的研究。我们从帧间预测和处理两方面入手。韦迪和马斯曼在他们的论文“运动和混叠补偿预测混合视频编码”中表达出了对于分数采样和运动补偿预测的研究方面的深入透彻的见解。福莱尔和杰罗德在他们的论文“广义B帧以及H.264/AVC视频压缩标准草案”描述了B帧工作的原理和工作方式，此外还有一些B帧的概念在H.264/AV标准C中的扩展。接下来的两篇文章则侧重于标准化进程之中所使用和考虑的编码转换方式。其中的第一篇是马尔沃等人的“H.264/AVC标准中的低复杂度变换和量化”介绍了标准中采用的整数类DCT变换和量化尺度的方式。这种转换方式在设计上特别注意了基于实数得变换规则在编码器和解码器之间造成的不兼容问题以及由此造成的没有采用高端微处理器或者超大规模集成电路的产品在实现上的高成本问题。第二篇论文是韦恩的“可变块大小的H.264/AVC标准变换”，介绍了JVT小组在使变换尺寸适应运动估计块尺寸方面所作出的努力。这项技术非常的令人关注，但该技术目前尚未完全成熟，也没有能够对编码效率有着明显的改善和提高，并且对现今这个阶段的标准内容来说，在在实施上有着较大的难度。去块滤波一直是在专家们之中被广泛讨论的中心论题之一，并且在相当长的一段时间内扮演着视频压缩领域的分界线这样的角色。对于H.264标准而言，在该领域过去数年的经验使得对于更新更强大的设计的开发达到了一个顶点。在他们的论文“自适应去块效应过滤器”中解释了滤波器如何在诸如量化参数，不同的压缩模式和场景中的运动方式等的基础上使自身能够适应并且从场景的内容中分辨压缩的方式。其结果是使滤波器的设计具有了合理的实施复杂性，并且无论是在主观上还是在客观上都对视频质量带来了巨大的提升。 “基于上下文的自适应二进制算术编码的H.264/AVC视频压缩标准”由马普等人撰写，提供给熵编码H.264/AVC标准的语法元素使用。他们的论文提供了关于基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）的设计的有关资料，以及在CABAC发展过程中做出的许多决定的背景资料。Karczewicz和Kureren论述了H.264/AVC标准的两个新方面SP和SI背后的技术。他们的论文“为H.264/AVC标准设计的SP和SI框架”阐述了这项新技术背后隐含的概念并且讨论了如何将这项技术用于各种应用，比如视频流等。在标准化委员会关注的众多应用中，比较关键的两种是因特网和无线视频传播。除了一些其他的问题，这两种媒体都对差错率较高的传输通道带来了挑战。温格的论文“H.264/AVC标准在网络协议中的应用”阐述了对在H.264/AVC标准中专门应对这种挑战的工具的深入理解。斯塔克翰默的论文“在无线环境中H.264/AVC标准”论述了H.264/AVC标准在易出差错的无线网络环境中对规范性和非规范性的差错恢复能力。互操作性是由标准所带来的主要好处之一。为了实现互操作性，特别是针对实时解码，只有指定的算法是不够的。提供数据的传输方式以及编码器需要提供何种类型的缓冲模型和内存资源给解码器的描述也是非常重要的。里巴斯考贝拉等人在他们的论文“H.264/AVC标准的广义的假定参考解码器”中描述了在标准中使用的新的缓冲区模型概念。H.264/AVC标准将解码器的功能标准化，为编码器的优化留下了空间。在韦根等人的论文“码率约束编码器控制和视频编码标准的比较”中提出了一些优化编码器进而提高编码效率的方法。他们将同样的技术应用于H.264/AVC标准和一系列的以前的标准，通过这种方式对他们进行基础上的比较。由H.264/AVC标准带来的编码效率上的提高同时也伴随着一定程度的编码的复杂性。有两篇文章分析了这个问题，其中之一是霍洛维茨等人的“H.264/AVC标准的基线解码器的复杂性分析”，另一篇是拉帕莱恩等人的“优化H.264/AVC标准视频解码器的实现的复杂性”。我们希望这次的专刊能够在H.264/AVC标准的核心编码工具方面提供一个有益的视角。我们非常感谢这些著作的作者们的卓越的贡献。视频编码标准正在飞速发展着，作者们紧跟他的脚步并不止一次的更新着他们的文稿。我们相信我们最终可以在及时的为社会提供启蒙性的信息以及提供最终标准的完整的概念和内容之间取得很好的平衡。同时我们也对评论员们的快速的和非常具有建设性的反馈表达深深的谢意。此外，我们对那些参与开发制定这个标准的公司和大学致以谢意。他们派遣了一些他们在世界范围内拥有的最优秀的人才来参与制定这个标准。我们要对参与制定这个标准的所有专家脱帽致敬，他们不知疲倦