新一代视频压缩编码标准:—H.264/AVC

新一代视频压缩编码标准:—H.264/AVC
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作者: ,
2009-11
版次: 2
ISBN: 9787115214362
定价: 49.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 287页
字数: 462千字
正文语种: 简体中文
分类: 工程技术
  •   H.264视频编码标准被称为新一代视频编码标准。《新一代视频压缩编码标准:H.264/AVC(第2版)》在介绍数字视频和视频编码基本原理的基础上,系统阐述了H.264/AVC标准的特点、编码器原理、解码器原理以及码流的句法和语义。根据音视频编码技术和应用发展的特点,还分别论述了H.264视频编码传输在移动通信中的应用、H.264的高保真范围扩展FRExt和H.264的可伸缩编码SVC。
      《新一代视频压缩编码标准:H.264/AVC(第2版)》取材新颖、内容全面,重点论述了H.264视频编码标准,还介绍了已有的若干视频编码国际标准。《新一代视频压缩编码标准:H.264/AVC(第2版)》可作为高等院校通信、广播电视专业本科生教材或教学参考书,也可供该领域的硕士生、博士生深入研究参考,还可作为视频技术、视频服务领域广大技术人员的必备参考书。 第1章绪论1
    1.1信息化与视频通信1
    1.1.1什么是信息1
    1.1.2什么是信息化1
    1.1.3我国的信息化和视频通信2
    1.2视频信息和信号的特点2
    1.2.1直观性2
    1.2.2确定性2
    1.2.3高效性2
    1.2.4广泛性3
    1.2.5视频信号的高带宽性3
    1.3视频压缩编码的要求和可能性3
    1.3.1视频压缩编码的目标3
    1.3.2视频压缩的可能性3
    1.4视频压缩编码技术综述4
    1.4.1基本结构4
    1.4.2基于波形的编码5
    1.4.3基于内容的编码5
    1.4.4立体(三维)视频编码6
    参考文献6

    第2章数字视频7
    2.1数字电视的基本概念7
    2.1.1数字电视的优越性7
    2.1.2数字电视的PCM原理8
    2.2数字电视信号11
    2.2.1电视信号的时间和空间取样11
    2.2.2彩色空间12
    2.2.3彩色电视取样格式12
    2.2.4数字电视信号的编码参数13
    2.3视频信号的预处理14
    2.3.1色彩插值(ColorInterpolation)14
    2.3.2色彩校正(ColorCorrection)15
    2.3.3伽马校正(GammaCorrection)15
    2.3.4图像增强(ImageEnhancement)17
    2.3.5白平衡(WhiteBalance)20
    2.4视频质量22
    2.4.1主观质量的评定22
    2.4.2客观质量的测量22
    参考文献23

    第3章视频压缩编码的基本原理24
    3.1预测编码24
    3.1.1预测编码的基本概念24
    3.1.2帧内预测编码25
    3.1.3帧间预测编码29
    3.1.4运动估计32
    3.2变换编码43
    3.2.1变换编码的基本概念43
    3.2.2K-L变换44
    3.2.3离散余弦变换(DCT)44
    3.2.4锯齿形扫描和游程编码46
    3.3变换编码与预测编码的比较47
    3.4熵编码47
    3.4.1变长编码47
    3.4.2算术编码48
    参考文献49

    第4章视频编码标准简介51
    4.1视频编码发展简史51
    4.2H.261标准51
    4.2.1图像格式52
    4.2.2H.261视频编解码器53
    4.3H.263标准56
    4.3.1H.263标准图像格式56
    4.3.2H.263视频信源编码算法57
    4.4MPEG-1标准57
    4.4.1功能57
    4.4.2图像类型和编码结构57
    4.5MPEG-2标准58
    4.5.1MPEG-2编码复用系统58
    4.5.2MPEG-2档次和级别58
    4.5.3MPEG-2视频编码器59
    4.6MPEG-4标准61
    4.6.1MPEG-4标准构成61
    4.6.2基于VOP的视频编码63
    4.6.3MPEG-4档次和级别66
    4.7JPEG标准67
    4.8JPEG2000标准69
    4.8.1JPEG2000标准的组成和特点69
    4.8.2JPEG2000核心编解码器70
    4.9AVS标准72
    4.9.1AVS标准进展情况72
    4.9.2AVS视频编码及关键技术72
    参考文献75

    第5章H.264/AVC编码器原理76
    5.1概述76
    5.2H.264/AVC编解码器77
    5.2.1H.264编解码器特点77
    5.2.2H.264编码器78
    5.2.3H.264解码器78
    5.3H.264/AVC的结构78
    5.3.1名词解释78
    5.3.2档次和级79
    5.3.3编码数据格式79
    5.3.4参数图像81
    5.3.5片和片组81
    5.4帧内预测83
    5.4.14×4亮度预测模式84
    5.4.216×16亮度预测模式86
    5.4.38×8色度块预测模式86
    5.4.4帧内预测模式的选择和编码87
    5.5帧间预测89
    5.5.1可变尺寸块运动补偿89
    5.5.2运动矢量90
    5.5.3MV预测91
    5.5.4B片预测92
    5.5.5加权预测95
    5.6H.264的SP/SI帧技术95
    5.6.1SP/SI帧的应用96
    5.6.2SP/SI帧的基本原理98
    5.6.3实验结果和性能分析101
    5.7整数变换与量化103
    5.7.1整数变换103
    5.7.2量化106
    5.7.3DCT直流系数的变换量化108
    5.8CAVLC(基于上下文自适应的可变长编码)109
    5.8.1熵编码的基本原理109
    5.8.2CAVLC的基本原理110
    5.8.3CAVLC的上下文模型110
    5.8.4CAVLC的编码过程110
    5.8.5CAVLC的解码过程112
    5.8.6CAVLC编解码过程实例114
    5.8.7CAVLC与UVLC比较115
    5.9CABAC(基于上下文的自适应二进制算术熵编码)117
    5.9.1自适应算术编码117
    5.9.2上下文模型120
    5.9.3对输入流预编码122
    5.9.4初始化123
    5.9.5结论123
    5.10码率控制124
    5.10.1基于Lagrangian优化算法的H.264编码控制模型124
    5.10.2实验结果和性能分析126
    5.11去方块滤波129
    5.11.1去方块滤波基本概念129
    5.11.2边界分析130
    5.11.3滤波过程132
    5.12其余特征135
    5.12.1参考图像的管理135
    5.12.2重排序135
    5.12.3隔行视频135
    5.12.4数据分割片136
    5.12.5H.264传输136
    参考文献137

    第6章H.264的句法和语义140
    6.1句法140
    6.1.1句法元素的分层结构140
    6.1.2句法的表示方法143
    6.2句法表145
    6.3语义158
    6.3.1NAL层语义158
    6.3.2序列参数集语义160
    6.3.3图像参数集语义162
    6.3.4片头语义164
    6.3.5参考图像序列重排序的语义168
    6.3.6加权预测的语义169
    6.3.7参考图像序列标记(Marking)操作的语义169
    6.3.8片数据的语义170
    6.3.9宏块层的语义171
    6.3.10宏块预测的语义175
    6.3.11子宏块预测的语义175
    6.3.12用CAVLC方式编码的残差数据的语义176
    6.3.13用CABAC方式编码的残差数据的语义176
    6.4总结177
    参考文献177

    第7章H.264/AVC解码器的原理和实现179
    7.1解码器原理179
    7.2NAL单元180
    7.2.1NAL单元结构180
    7.2.2NAL单元解码过程180
    7.3图像序列号的计算181
    7.3.1图像序列号(POC)181
    7.3.2POC类型为0的POC计算183
    7.3.3POC类型为1的POC计算183
    7.3.4POC类型为2的POC计算185
    7.4宏块片组映射图的产生186
    7.5片数据分割的解码188
    7.6参考图像列表的初始化189
    7.6.1图像序号的计算189
    7.6.2参考图像列表的初始化189
    7.6.3参考帧列表的重排序193
    7.7解码的参考图像的标记过程195
    7.7.1frame_num不连续的解码过程196
    7.7.2参考图像滑窗标记过程196
    7.7.3参考图像的自适应内存控制标记过程197
    7.8帧内预测199
    7.8.14×4亮度块预测方式的推导199
    7.8.24×4亮度块的帧内预测编码方式200
    7.8.316×16亮度块的帧内预测方式204
    7.8.48×8色度块的帧内预测方式205
    7.9帧间预测解码处理207
    7.9.1MV分量及参考索引获取208
    7.9.2帧间预测像素解码处理210
    7.10变换系数解码216
    7.10.1变换系数逆扫描过程217
    7.10.2DCT变换系数中直流系数的逆变换量化217
    7.10.3残差变换系数的反量化219
    7.10.4残差变换系数的逆DCT变换219
    7.10.5去方块滤波前的图像恢复与重建219
    7.11SP片中的P宏块和SI片中的SI宏块的解码过程220
    7.11.1主SP片中P宏块的解码过程220
    7.11.2辅SP/SI片的解码过程221
    参考文献223

    第8章H.264视频编码传输及其在移动通信中的应用224
    8.1概述224
    8.2H.264/AVC在无线通信中的传输224
    8.2.1H.264/AVC在无线通信中的应用224
    8.2.2H.264分层传输结构225
    8.2.3H.264分组交换业务传输协议栈226
    8.3H.264视频编码的容错技术227
    8.3.1H.264的视频编码层的错误恢复228
    8.3.2H.264的网络提取层的错误恢复229
    8.4移动无线信道中的精确码率控制算法232
    8.4.1宏块能量的提取232
    8.4.2与宏块能量相结合,在宏块级别分配码率234
    8.4.3计算编码量化参数Qp234
    8.5移动互联网中多媒体业务平台的设计235
    8.5.1移动互联网的多媒体业务核心平台235
    8.5.2编转码系统236
    8.5.3设计流分发服务器236
    8.5.4客户端238
    8.5.5系统小结238
    参考文献238

    第9章高质量视频编码241
    9.1H.264+与H.265241
    9.1.1视频编码的需求241
    9.1.2视频编码标准及其应用简史241
    9.1.3H.264+和H.265最近研究方向241
    9.1.4H.265主要特征与KTA242
    9.1.5H.265的几个方向性课题244
    9.2H.264的高保真范围扩展FRExt244
    9.2.1引言244
    9.2.2自适应分块245
    9.2.3空间域的残差变换246
    9.2.4帧内预测方法246
    9.2.5基于视觉的量化缩放矩阵247
    9.2.6色度空间的残差色度变换247
    9.2.7无失真宏块模式247
    9.2.8FRExt的测试结果247
    9.3本章结论248
    参考文献248

    第10章H.264的可伸缩编码SVC249
    10.1概述249
    10.2SVC的基本原理250
    10.2.1传统可伸缩编码251
    10.2.2精细粒度可伸缩编码253
    10.2.3渐进精细粒度可伸缩编码253
    10.3H.264的SVC254
    10.3.1空域可伸缩性255
    10.3.2时域可伸缩性257
    10.3.3质量可伸缩性259
    10.3.4H.264的扩展260
    10.4性能与分析262
    参考文献263
    缩略语266
    附录一CAVLC相关码表270
    附录二CABAC相关码表275
    附录三H.264档次和级283
  • 内容简介:
      H.264视频编码标准被称为新一代视频编码标准。《新一代视频压缩编码标准:H.264/AVC(第2版)》在介绍数字视频和视频编码基本原理的基础上,系统阐述了H.264/AVC标准的特点、编码器原理、解码器原理以及码流的句法和语义。根据音视频编码技术和应用发展的特点,还分别论述了H.264视频编码传输在移动通信中的应用、H.264的高保真范围扩展FRExt和H.264的可伸缩编码SVC。
      《新一代视频压缩编码标准:H.264/AVC(第2版)》取材新颖、内容全面,重点论述了H.264视频编码标准,还介绍了已有的若干视频编码国际标准。《新一代视频压缩编码标准:H.264/AVC(第2版)》可作为高等院校通信、广播电视专业本科生教材或教学参考书,也可供该领域的硕士生、博士生深入研究参考,还可作为视频技术、视频服务领域广大技术人员的必备参考书。
  • 目录:
    第1章绪论1
    1.1信息化与视频通信1
    1.1.1什么是信息1
    1.1.2什么是信息化1
    1.1.3我国的信息化和视频通信2
    1.2视频信息和信号的特点2
    1.2.1直观性2
    1.2.2确定性2
    1.2.3高效性2
    1.2.4广泛性3
    1.2.5视频信号的高带宽性3
    1.3视频压缩编码的要求和可能性3
    1.3.1视频压缩编码的目标3
    1.3.2视频压缩的可能性3
    1.4视频压缩编码技术综述4
    1.4.1基本结构4
    1.4.2基于波形的编码5
    1.4.3基于内容的编码5
    1.4.4立体(三维)视频编码6
    参考文献6

    第2章数字视频7
    2.1数字电视的基本概念7
    2.1.1数字电视的优越性7
    2.1.2数字电视的PCM原理8
    2.2数字电视信号11
    2.2.1电视信号的时间和空间取样11
    2.2.2彩色空间12
    2.2.3彩色电视取样格式12
    2.2.4数字电视信号的编码参数13
    2.3视频信号的预处理14
    2.3.1色彩插值(ColorInterpolation)14
    2.3.2色彩校正(ColorCorrection)15
    2.3.3伽马校正(GammaCorrection)15
    2.3.4图像增强(ImageEnhancement)17
    2.3.5白平衡(WhiteBalance)20
    2.4视频质量22
    2.4.1主观质量的评定22
    2.4.2客观质量的测量22
    参考文献23

    第3章视频压缩编码的基本原理24
    3.1预测编码24
    3.1.1预测编码的基本概念24
    3.1.2帧内预测编码25
    3.1.3帧间预测编码29
    3.1.4运动估计32
    3.2变换编码43
    3.2.1变换编码的基本概念43
    3.2.2K-L变换44
    3.2.3离散余弦变换(DCT)44
    3.2.4锯齿形扫描和游程编码46
    3.3变换编码与预测编码的比较47
    3.4熵编码47
    3.4.1变长编码47
    3.4.2算术编码48
    参考文献49

    第4章视频编码标准简介51
    4.1视频编码发展简史51
    4.2H.261标准51
    4.2.1图像格式52
    4.2.2H.261视频编解码器53
    4.3H.263标准56
    4.3.1H.263标准图像格式56
    4.3.2H.263视频信源编码算法57
    4.4MPEG-1标准57
    4.4.1功能57
    4.4.2图像类型和编码结构57
    4.5MPEG-2标准58
    4.5.1MPEG-2编码复用系统58
    4.5.2MPEG-2档次和级别58
    4.5.3MPEG-2视频编码器59
    4.6MPEG-4标准61
    4.6.1MPEG-4标准构成61
    4.6.2基于VOP的视频编码63
    4.6.3MPEG-4档次和级别66
    4.7JPEG标准67
    4.8JPEG2000标准69
    4.8.1JPEG2000标准的组成和特点69
    4.8.2JPEG2000核心编解码器70
    4.9AVS标准72
    4.9.1AVS标准进展情况72
    4.9.2AVS视频编码及关键技术72
    参考文献75

    第5章H.264/AVC编码器原理76
    5.1概述76
    5.2H.264/AVC编解码器77
    5.2.1H.264编解码器特点77
    5.2.2H.264编码器78
    5.2.3H.264解码器78
    5.3H.264/AVC的结构78
    5.3.1名词解释78
    5.3.2档次和级79
    5.3.3编码数据格式79
    5.3.4参数图像81
    5.3.5片和片组81
    5.4帧内预测83
    5.4.14×4亮度预测模式84
    5.4.216×16亮度预测模式86
    5.4.38×8色度块预测模式86
    5.4.4帧内预测模式的选择和编码87
    5.5帧间预测89
    5.5.1可变尺寸块运动补偿89
    5.5.2运动矢量90
    5.5.3MV预测91
    5.5.4B片预测92
    5.5.5加权预测95
    5.6H.264的SP/SI帧技术95
    5.6.1SP/SI帧的应用96
    5.6.2SP/SI帧的基本原理98
    5.6.3实验结果和性能分析101
    5.7整数变换与量化103
    5.7.1整数变换103
    5.7.2量化106
    5.7.3DCT直流系数的变换量化108
    5.8CAVLC(基于上下文自适应的可变长编码)109
    5.8.1熵编码的基本原理109
    5.8.2CAVLC的基本原理110
    5.8.3CAVLC的上下文模型110
    5.8.4CAVLC的编码过程110
    5.8.5CAVLC的解码过程112
    5.8.6CAVLC编解码过程实例114
    5.8.7CAVLC与UVLC比较115
    5.9CABAC(基于上下文的自适应二进制算术熵编码)117
    5.9.1自适应算术编码117
    5.9.2上下文模型120
    5.9.3对输入流预编码122
    5.9.4初始化123
    5.9.5结论123
    5.10码率控制124
    5.10.1基于Lagrangian优化算法的H.264编码控制模型124
    5.10.2实验结果和性能分析126
    5.11去方块滤波129
    5.11.1去方块滤波基本概念129
    5.11.2边界分析130
    5.11.3滤波过程132
    5.12其余特征135
    5.12.1参考图像的管理135
    5.12.2重排序135
    5.12.3隔行视频135
    5.12.4数据分割片136
    5.12.5H.264传输136
    参考文献137

    第6章H.264的句法和语义140
    6.1句法140
    6.1.1句法元素的分层结构140
    6.1.2句法的表示方法143
    6.2句法表145
    6.3语义158
    6.3.1NAL层语义158
    6.3.2序列参数集语义160
    6.3.3图像参数集语义162
    6.3.4片头语义164
    6.3.5参考图像序列重排序的语义168
    6.3.6加权预测的语义169
    6.3.7参考图像序列标记(Marking)操作的语义169
    6.3.8片数据的语义170
    6.3.9宏块层的语义171
    6.3.10宏块预测的语义175
    6.3.11子宏块预测的语义175
    6.3.12用CAVLC方式编码的残差数据的语义176
    6.3.13用CABAC方式编码的残差数据的语义176
    6.4总结177
    参考文献177

    第7章H.264/AVC解码器的原理和实现179
    7.1解码器原理179
    7.2NAL单元180
    7.2.1NAL单元结构180
    7.2.2NAL单元解码过程180
    7.3图像序列号的计算181
    7.3.1图像序列号(POC)181
    7.3.2POC类型为0的POC计算183
    7.3.3POC类型为1的POC计算183
    7.3.4POC类型为2的POC计算185
    7.4宏块片组映射图的产生186
    7.5片数据分割的解码188
    7.6参考图像列表的初始化189
    7.6.1图像序号的计算189
    7.6.2参考图像列表的初始化189
    7.6.3参考帧列表的重排序193
    7.7解码的参考图像的标记过程195
    7.7.1frame_num不连续的解码过程196
    7.7.2参考图像滑窗标记过程196
    7.7.3参考图像的自适应内存控制标记过程197
    7.8帧内预测199
    7.8.14×4亮度块预测方式的推导199
    7.8.24×4亮度块的帧内预测编码方式200
    7.8.316×16亮度块的帧内预测方式204
    7.8.48×8色度块的帧内预测方式205
    7.9帧间预测解码处理207
    7.9.1MV分量及参考索引获取208
    7.9.2帧间预测像素解码处理210
    7.10变换系数解码216
    7.10.1变换系数逆扫描过程217
    7.10.2DCT变换系数中直流系数的逆变换量化217
    7.10.3残差变换系数的反量化219
    7.10.4残差变换系数的逆DCT变换219
    7.10.5去方块滤波前的图像恢复与重建219
    7.11SP片中的P宏块和SI片中的SI宏块的解码过程220
    7.11.1主SP片中P宏块的解码过程220
    7.11.2辅SP/SI片的解码过程221
    参考文献223

    第8章H.264视频编码传输及其在移动通信中的应用224
    8.1概述224
    8.2H.264/AVC在无线通信中的传输224
    8.2.1H.264/AVC在无线通信中的应用224
    8.2.2H.264分层传输结构225
    8.2.3H.264分组交换业务传输协议栈226
    8.3H.264视频编码的容错技术227
    8.3.1H.264的视频编码层的错误恢复228
    8.3.2H.264的网络提取层的错误恢复229
    8.4移动无线信道中的精确码率控制算法232
    8.4.1宏块能量的提取232
    8.4.2与宏块能量相结合,在宏块级别分配码率234
    8.4.3计算编码量化参数Qp234
    8.5移动互联网中多媒体业务平台的设计235
    8.5.1移动互联网的多媒体业务核心平台235
    8.5.2编转码系统236
    8.5.3设计流分发服务器236
    8.5.4客户端238
    8.5.5系统小结238
    参考文献238

    第9章高质量视频编码241
    9.1H.264+与H.265241
    9.1.1视频编码的需求241
    9.1.2视频编码标准及其应用简史241
    9.1.3H.264+和H.265最近研究方向241
    9.1.4H.265主要特征与KTA242
    9.1.5H.265的几个方向性课题244
    9.2H.264的高保真范围扩展FRExt244
    9.2.1引言244
    9.2.2自适应分块245
    9.2.3空间域的残差变换246
    9.2.4帧内预测方法246
    9.2.5基于视觉的量化缩放矩阵247
    9.2.6色度空间的残差色度变换247
    9.2.7无失真宏块模式247
    9.2.8FRExt的测试结果247
    9.3本章结论248
    参考文献248

    第10章H.264的可伸缩编码SVC249
    10.1概述249
    10.2SVC的基本原理250
    10.2.1传统可伸缩编码251
    10.2.2精细粒度可伸缩编码253
    10.2.3渐进精细粒度可伸缩编码253
    10.3H.264的SVC254
    10.3.1空域可伸缩性255
    10.3.2时域可伸缩性257
    10.3.3质量可伸缩性259
    10.3.4H.264的扩展260
    10.4性能与分析262
    参考文献263
    缩略语266
    附录一CAVLC相关码表270
    附录二CABAC相关码表275
    附录三H.264档次和级283
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