一、什么是H.264壓縮格式？
         H.264是ITU-T的視頻編碼專家組（VCEG）和ISO/IEC的活動(dòng)圖像編碼專家組（MPEG）的聯(lián)合視頻組（JVT：joint videoteam）開(kāi)發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。H.264和以前的標(biāo)準(zhǔn)一樣，也是DPCM加變換編碼的混合編碼模式。JVT（JointVideoTeam，視頻聯(lián)合工作組）于2001年12月在泰國(guó)Pattaya成立。它由ITU-T和ISO兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織的有關(guān)視頻編碼的專家聯(lián)合組成。JVT的工作目標(biāo)是制定一個(gè)新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)視頻的高壓縮比、高圖像質(zhì)量、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等目標(biāo)。目前JVT的工作已被ITU-T接納，新的視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)稱為H.264標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)也被ISO接納，稱為 AVC（Advanced Video Coding）標(biāo)準(zhǔn)，是MPEG-4的第10部分。H.264標(biāo)準(zhǔn)可分為三檔：
A、基本檔次（其簡(jiǎn)單版本，應(yīng)用面廣）；
B、主要檔次（采用了多項(xiàng)提高圖像質(zhì)量和增加壓縮比的技術(shù)措施，可用于SDTV、HDTV和DVD等）；
C、擴(kuò)展檔次（可用于各種網(wǎng)絡(luò)的視頻流傳輸）。 

        H.264標(biāo)準(zhǔn)壓縮系統(tǒng)由視頻編碼層（VCL）和網(wǎng)絡(luò)提取層（Network Abstraction Layer，NAL）兩部分組成。VCL中包括VCL編碼器與VCL解碼器，主要功能是視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼和解碼，它包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、變換編碼、熵編碼等壓縮單元。NAL則用于為VCL提供一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的統(tǒng)一接口，它負(fù)責(zé)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝打包后使其在網(wǎng)絡(luò)中傳送，它采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，包括單個(gè)字節(jié)的包頭信息、多個(gè)字節(jié)的視頻數(shù)據(jù)與組幀、邏輯信道信令、定時(shí)信息、序列結(jié)束信號(hào)等。包頭中包含存儲(chǔ)標(biāo)志和類型標(biāo)志。存儲(chǔ)標(biāo)志用于指示當(dāng)前數(shù)據(jù)不屬于被參考的幀。類型標(biāo)志用于指示圖像數(shù)據(jù)的類型。VCL可以傳輸按當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)情況調(diào)整的編碼參數(shù)。

        二、H.264的特點(diǎn)
        H.264和H.261、H.263一樣，也是采用DCT變換編碼加DPCM的差分編碼，即混合編碼結(jié)構(gòu)。同時(shí)，H.264在混合編碼的框架下引入了新的編碼方式，提高了編碼效率，更貼近實(shí)際應(yīng)用。H.264沒(méi)有繁瑣的選項(xiàng)，而是力求簡(jiǎn)潔的“回歸基本”，它具有比H.263++更好的壓縮性能，又具有適應(yīng)多種信道的能力。H.264的應(yīng)用目標(biāo)廣泛，可滿足各種不同速率、不同場(chǎng)合的視頻應(yīng)用，具有較好的抗誤碼和抗丟包的處理能力。H.264的基本系統(tǒng)無(wú)需使用版權(quán)，具有開(kāi)放的性質(zhì)，能很好地適應(yīng)IP和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的使用，這對(duì)目前因特網(wǎng)傳輸多媒體信息、移動(dòng)網(wǎng)中傳輸寬帶信息等都具有重要意義。盡管H.264編碼基本結(jié)構(gòu)與H.261、H.263是類似的，但它在很多環(huán)節(jié)做了改進(jìn)，現(xiàn)列舉如下。
1、多種更好的運(yùn)動(dòng)估計(jì)
一是高精度估計(jì)
       在H.263中采用了半像素估計(jì)，在H.264中則進(jìn)一步采用1/4像素甚至1/8像素的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。即真正的運(yùn)動(dòng)矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素為基本單位的。顯然，運(yùn)動(dòng)矢量位移的精度越高，則幀間剩余誤差越小，傳輸碼率越低，即壓縮比越高。在H.264中采用了6階FIR濾波器的內(nèi)插獲得1/2像素位置的值。當(dāng)1/2像素值獲得后， 1/4像素值可通過(guò)線性內(nèi)插獲得，對(duì)于4:1:1的視頻格式，亮度信號(hào)的1/4 像素精度對(duì)應(yīng)于色度部分的1/8像素的運(yùn)動(dòng)矢量，因此需要對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行1/8像素的內(nèi)插運(yùn)算。理論上，如果將運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木仍黾右槐叮ɡ鐝恼袼鼐忍岣叩?/2像素精度），可有0.5bit/Sample的編碼增益，但實(shí)際驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)矢量精度超過(guò)1/8像素后，系統(tǒng)基本上就沒(méi)有明顯增益了，因此，在H.264中，只采用了1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)矢量模式，而不是采用1/8像素的精度。

二是多宏塊劃分模式估計(jì)
        在H.264的預(yù)測(cè)模式中，一個(gè)宏塊（MB）可劃分成7種不同模式的尺寸，這種多模式的靈活、細(xì)微的宏塊劃分，更切合圖像中的實(shí)際運(yùn)動(dòng)物體的形狀，于是，在每個(gè)宏塊中可包含有1、2、4、8或16個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量。

三是多參數(shù)幀估計(jì)
        在H.264中，可采用多個(gè)參數(shù)幀的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，即在編碼器的緩存中存有多個(gè)剛剛編碼好的參數(shù)幀，編碼器從其中選擇一個(gè)給出更好的編碼效果的作為參數(shù)幀，并指出是一幀被用于預(yù)測(cè)，這樣就可獲得比只用上一個(gè)剛編碼好的幀作為預(yù)測(cè)幀的更好的編碼效果。

2、更的幀內(nèi)預(yù)測(cè)
        在H.264中，每個(gè)4?4塊中的每個(gè)像素都可用17個(gè)zui接近先前已編碼的像素的不同加權(quán)和來(lái)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)。

3、統(tǒng)一的VLC
        H.264中關(guān)于熵編碼有兩種方法。
        統(tǒng)一的VLC（即UVLC：Universal VLC）。UVLC使用一個(gè)相同的碼表進(jìn)行編碼，而解碼器很容易識(shí)別碼字的前綴，UVLC在發(fā)生比特錯(cuò)誤時(shí)能快速獲得重同步。內(nèi)容自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼（CABAC：Context Adaptive Binary Arithmetic Coding）。其編碼性能比UVLC稍好，但復(fù)雜度較高。

三、H.264的應(yīng)用 
        SONY推出了Sony PCS-1 機(jī)頂視頻會(huì)議系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍十分廣泛，包括數(shù)字電影、數(shù)字廣播、數(shù)字有線電視、寬帶內(nèi)容服務(wù)、家用錄像設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)廣播、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議、IP監(jiān)看等領(lǐng)域均可使用這一系統(tǒng)。SONY本身就是一家消費(fèi)類電子產(chǎn)品的公司，因此在電子方面的應(yīng)用也非常廣泛。要實(shí)現(xiàn)SONY的產(chǎn)品與其它產(chǎn)品的互通性，需要采用H.241網(wǎng)絡(luò)傳輸，而不同提供商之間則可采用H.264實(shí)現(xiàn)彼此之間的互操作性，比如在容量交換、IP上載荷格式等方面均可應(yīng)用H264。

四、什么叫MPEG壓縮格式？
        MPEG格式，它的英文全稱為Moving Picture Expert Group，即運(yùn)動(dòng)圖像專家組格式，家里?？吹腣CD、SVCD、DVD就是這種格式。MPEG文件格式是運(yùn)動(dòng)圖像壓縮算法的標(biāo)準(zhǔn)，它采用了有損壓縮方法減少運(yùn)動(dòng)圖像中的冗余信息，說(shuō)的更加明白一點(diǎn)就是MPEG的壓縮方法依據(jù)是相鄰兩幅畫(huà)面絕大多數(shù)是相同的，把后續(xù)圖像中和前面圖像有冗余的部分去除，從而達(dá)到壓縮的目的（其zui大壓縮比可達(dá)到200:1）。目前MPEG格式有三個(gè)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，分別是MPEG－1、MPEG－2、和MPEG－4，另外，MPEG-7與MPEG-21仍處在研發(fā)階段。

        MPEG－1：制定于1992年，它是針對(duì)1.5Mbps以下數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲(chǔ)媒體運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音編碼而設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。也就是我們通常所見(jiàn)到的VCD制作格式。使用MPEG-1的壓縮算法，可以把一部120分鐘長(zhǎng)的電影壓縮到1.2GB左右大小。這種視頻格式的文件擴(kuò)展名包括.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg及VCD光盤中的.dat文件等。

        MPEG－2：制定于1994年，設(shè)計(jì)目標(biāo)為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖像質(zhì)量以及更高的傳輸率。這種格式主要應(yīng)用在DVD/SVCD的制作（壓縮）方面，同時(shí)在一些HDTV（高清晰電視廣播）和一些高要求視頻編輯、處理上面也有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用。使用MPEG-2的壓縮算法，可以把一部120分鐘長(zhǎng)的電影壓縮到4到8GB的大小。這種視頻格式的文件擴(kuò)展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盤上的.vob文件等。

        MPEG－4：制定于1998年，MPEG－4是為了播放流式媒體的高質(zhì)量視頻而專門設(shè)計(jì)的，它可利用很窄的帶度，通過(guò)幀重建技術(shù)，壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求使用zui少的數(shù)據(jù)獲得*的圖像質(zhì)量。目前MPEG-4zui有吸引力的地方在于它能夠保存接近于DVD畫(huà)質(zhì)的小體積視頻文件。另外，這種文件格式還包含了以前MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)所不具備的比特率的可伸縮性、動(dòng)畫(huà)精靈、交互性甚至版權(quán)保護(hù)等一些特殊功能。這種視頻格式的文件擴(kuò)展名包括.asf、.mov和DivX AVI等。

        細(xì)心的用戶一定注意到了，這中間怎么沒(méi)有MPEG－3編碼？實(shí)際上，大家熟悉的MP3就是采用的MPEG－3（MPEG Layeur3）編碼。

五、MPEG4與MPEG1,2的區(qū)別
         MPEG1、2的文件擴(kuò)展名為mpg或mpeg！而MPEG4則是avi，微軟的asf格式也采用了MPEG4壓縮技術(shù). 關(guān)于畫(huà)質(zhì)，MPEG 2要優(yōu)于MPEG4但體積巨大，MPEG4的畫(huà)質(zhì)與體積較為平衡，是一種折中方案,MPEG4支持流媒體播放.
六、視頻壓縮技術(shù)應(yīng)用環(huán)境和壓縮比例參考：
MPEG1、MPEG2、MPEG4標(biāo)準(zhǔn)比較

        MPEG1的標(biāo)準(zhǔn)制定于1992年左右，它是將視頻數(shù)據(jù)壓縮成1-2MB/S的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流，對(duì)于動(dòng)作不激烈的視頻信號(hào)能獲得較好的圖像質(zhì)量。但如果圖像對(duì)象動(dòng)作激烈時(shí)，圖像有可能產(chǎn)生馬賽克現(xiàn)象，此種標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定義用于額外數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼的格式，它主要用于家用VCD，并且它需要的存儲(chǔ)空間較大，以下舉例說(shuō)明：
        如果用清晰度為352x288的彩色畫(huà)面，采用25幀/每秒，壓縮比為50:1時(shí)，實(shí)際錄像一小時(shí)，經(jīng)測(cè)算得知需存儲(chǔ)空間為600MB左右，若實(shí)現(xiàn)8路監(jiān)控每天錄像10個(gè)小時(shí)，每月30天的話，則需硬盤空間為1440GB，這很難讓人接受。 

        MPEG2制定于1994年，它的出現(xiàn)是為了進(jìn)一步爭(zhēng)取更高的分辨率（720x480），提供廣播級(jí)視頻和CD級(jí)的音效，它是非常高質(zhì)的影音編碼系統(tǒng)。傳輸速率在3-10Mbit/S之間，并可支持隔行掃描視頻格式和其他*功能，可應(yīng)用于各種速率和各種分辨率的場(chǎng)合。但zui大的缺點(diǎn)還是數(shù)據(jù)量過(guò)大。

        MPEG4制定于1998年，視頻質(zhì)量及分辨率很高，而數(shù)據(jù)速率相對(duì)較低。主要原因在于：采用ACE技術(shù)，它是一套針對(duì)應(yīng)用于MPEG4的編碼運(yùn)算規(guī)則。與ACE有關(guān)的目標(biāo)定向可以啟用很低的數(shù)據(jù)率。與MPEG2相比，可節(jié)約存儲(chǔ)空間。還可以在聲視頻流中廣泛的升級(jí)。當(dāng)視頻在5Kb/S-10Mb/S之間變化時(shí)，聲頻可以在2Kb/S-24Kb/S 之間進(jìn)行處理。

        在這里要特別強(qiáng)調(diào)的是MPEG4標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)對(duì)象的壓縮方式，不同于MPEG1, MPEG2簡(jiǎn)單地將圖像分成一些像塊，而是根據(jù)圖像內(nèi)容，將其中的對(duì)象（物品、人物、背景）分離出來(lái)，并分別進(jìn)行幀內(nèi)、幀間編碼壓縮，并允許在不同的對(duì)象之間靈活分配碼率，對(duì)重要的對(duì)象分配較多的字節(jié)，對(duì)次要的對(duì)象分配較少的字節(jié)，從而大大提高了壓縮比，使其在較低的碼率下獲得較好的效果。 

         MPEG4的面向?qū)ο蟮膲嚎s方式也使圖像探測(cè)功能和準(zhǔn)確性更加充分體現(xiàn)，由于圖像探測(cè)功能使硬盤錄像機(jī)系統(tǒng)具有較之以往更的視頻移動(dòng)報(bào)警功能。

         MPEG4是一種嶄新的低碼率、高壓縮比的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率為4.8-64kbit/S，使用時(shí)占用的存儲(chǔ)空間比較小，例如：對(duì)于清晰度352x288的彩色畫(huà)面，其每幀占用空間為1.3KB時(shí)，選25幀/每秒，則一小時(shí)需120KB，每天10小時(shí)、每月30天，則每路每月需36GB、兩路需72GB、四路需144GB若是8路則需288GB，這顯然是可以為用戶所接受的。

        h.264使圖像壓縮技術(shù)上升到了一個(gè)更高的階段，能夠在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸，這正好適應(yīng)了目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商接入網(wǎng)帶寬還非常有限的狀況。在不久前中國(guó)電信舉行的IPTV解決方案測(cè)試中，已經(jīng)把能否支持端到端的h.264編解碼作為考察的一項(xiàng)重點(diǎn)。