一、視頻編碼技術的發(fā)展歷程

視頻編碼技術基本是由ISO/IEC制定的MPEG-x和ITU-T制定的H.26x兩大系列視頻編碼國際標準的推出。從H.261視頻編碼建議，到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一個共同的不斷追求的目標，即在盡可能低的碼率（或存儲容量）下獲得盡可能好的圖像質(zhì)量。而且，隨著市場對圖像傳輸需求的增加，如何適應不同信道傳輸特性的問題也日益顯現(xiàn)出來。于是IEO/IEC和ITU-T兩大國際標準化組織聯(lián)手制定了視頻新標準H.264來解決這些問題。

H.261是最早出現(xiàn)的視頻編碼建議，目的是規(guī)范ISDN網(wǎng)上的會議電視和可視電話應用中的視頻編碼技術。它采用的算法結合了可減少時間冗余的幀間預測和可減少空間冗余的DCT變換的混合編碼方法。和ISDN信道相匹配，其輸出碼率是p×64kbit/s。p取值較小時，只能傳清晰度不太高的圖像，適合于面對面的電視電話；p取值較大時（如 p＞6），可以傳輸清晰度較好的會議電視圖像。H.263 建議的是低碼率圖像壓縮標準，在技術上是H.261的改進和擴充，支持碼率小于64kbit/s的應用。但實質(zhì)上H.263以及后來的H.263+和H.263++已發(fā)展成支持全碼率應用的建議，從它支持眾多的圖像格式這一點就可看出，如Sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF甚至16CIF等格式。

 MPEG-1標準的碼率為1.2Mbit/s左右，可提供30幀CIF（352×288）質(zhì)量的圖像，是為CD-ROM光盤的視頻存儲和播放所制定的。MPEG-l標準視頻編碼部分的基本算法與H.261/H.263相似，也采用運動補償?shù)膸g預測、二維DCT、VLC游程編碼等措施。此外還引入了幀內(nèi)幀（I）、預測幀（P）、雙向預測幀（B）和直流幀（D）等概念，進一步提高了編碼效率。在MPEG-1的基礎上，MPEG-2標準在提高圖像分辨率、兼容數(shù)字電視等方面做了一些改進，例如它的運動矢量的精度為半像素；在編碼運算中（如運動估計和DCT）區(qū)分"幀"和"場"；引入了編碼的可分級性技術，如空間可分級性、時間可分級性和信噪比可分級性等。近年推出的MPEG-4標準引入了基于視聽對象（AVO：Audio-Visual Object）的編碼，大大提高了視頻通信的交互能力和編碼效率。 MPEG-4中還采用了一些新的技術，如形狀編碼、自適應DCT、任意形狀視頻對象編碼等。但是MPEG-4的基本視頻編碼器還是屬于和H.263相似的一類混合編碼器。

總之，H.261建議是視頻編碼的經(jīng)典之作，H.263是其發(fā)展，并將逐步在實際上取而代之，主要應用于通信方面，但H.263眾多的選項往往令使用者無所適從。MPEG系列標準從針對存儲媒體的應用發(fā)展到適應傳輸媒體的應用，其核心視頻編碼的基本框架是和H.261一致的，其中引人注目的MPEG-4的"基于對象的編碼"部分由于尚有技術障礙，目前還難以普遍應用。因此，在此基礎上發(fā)展起來的新的視頻編碼建議H.264克服了兩者的弱點，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，面向?qū)嶋H應用。同時，它是兩大國際標準化組織的共同制定的，其應用前景應是不言而喻的。

二、H.264/ AVC的產(chǎn)生

H.264是ITU-T的VCEG（視頻編碼專家組）和ISO/IEC的MPEG（活動圖像編碼專家組）的聯(lián)合視頻組（JVT：joint video team）開發(fā)的一個新的數(shù)字視頻編碼標準，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。1998年1月份開始草案征集，1999年9月，完成第一個草案，2001年5月制定了其測試模式TML-8，2002年6月的 JVT第5次會議通過了H.264的FCD板。2003年3月正式發(fā)布。

H.264/AVC項目最初的目標是希望新的編解碼器能夠在比相對以前的視頻標準（比如MPEG-2或者H.263）低很多的碼率下（比如說，一半或者更少）提供很好的視頻質(zhì)量；同時，并不增加很多復雜的編碼工具，使得硬件難以實現(xiàn)。另外一個目標是可適應性，即該編解碼器能夠在一個很廣的范圍內(nèi)使用（比如說，即包含高碼率也包含低碼率，以及不同的視頻分辨率），并且能在各種網(wǎng)絡和系統(tǒng)上（比如組播，DVD存儲，RTP/IP包網(wǎng)絡，ITU-T多媒體電話系統(tǒng)）工作。

三、H.264的應用及前景

在標準方面,2004年3月, 日本最大的六家電視廣播公司決定采納AVC/H.264視頻編解碼標準，用于向移動終端發(fā)送數(shù)字電視廣播,日本電視廣播公司預計將在2006年3月以前開始提供面向移動接收的數(shù)字地面服務(Terrestrial Digital Service)。

2004年3月 Envivio公司在HNS衛(wèi)星網(wǎng)絡上第一次發(fā)布H.264(MPEG-4 AVC) 編碼內(nèi)容。這次直播的源內(nèi)容采用1.2Mbps碼流。傳統(tǒng)的MPEG-2系統(tǒng)要用兩倍的帶寬來提供同等質(zhì)量的內(nèi)容。

2004年6月,DVD論壇正式批準了HD_DVD光盤物理格式version 1.0, H.264/MPEG-4 AVC 成為主要的編碼格式之一。

2004年9月新一代光盤規(guī)格之一的藍光光盤宣布將正式支持影像編碼技術H.264/MPEG-4 AVC。

2004年11月,DVB組織正式批準接納H.264為下一代SDTV,HDTV編碼標準之一。

2003-2004年 H.264被3GPP逐步采納。

在工業(yè)界,到2004年底,業(yè)內(nèi)領前的一些大公司如Cisco、Apple、Envivio、Tandberg、Polycom等陸續(xù)發(fā)布了支持H.264編碼標準的媒體服務平臺及解決方案。

Sony、Toshiba等開始發(fā)布藍光高清、HD DVD播放機，并獲得好萊塢制片商支持。

而其他半導體公司,Broadcom,Conexant,LSI logic,STM也陸續(xù)發(fā)布了H.264 專用解碼芯片的樣片和最新成果?？梢灶A見,2005年,基于H.264的專用解碼芯片將正式進入商用。而到2006年，這類芯片的需求將會進入高速增長。用意法半導體的家庭娛樂部總經(jīng)理Christos Lagomichos話來說，業(yè)界對H.264芯片的需求由來已久，他相信H.264芯片的初期需求將大得"難以置信"。

在帶寬受限或緊缺的應用場合，H.264大大降低了網(wǎng)絡帶寬需要，同時其自適應傳輸能力大大提高了系統(tǒng)抗抖動性能，將使得以前無法滿足客戶需要的視頻服務成為現(xiàn)實，并且顯著提高畫面質(zhì)量，或降低后端服務器建造成本,這些領域包括:移動掌上電視(Mobile TV、DVB-H)、網(wǎng)絡電視（IPTV/IPVOD）、數(shù)字電視廣播（DVB-S/DVB-T/HDTV），固定和移動可視電話（Videophone）、IP 視頻會議、遠程監(jiān)控等。

而在存儲代價敏感的應用場合，H.264的高壓縮比技術將大大降低系統(tǒng)和終端產(chǎn)品存儲容量，這項優(yōu)勢將被廣泛應用于：高清DVD播放機(HD DVD/藍光高清)、DVD錄像機(DVR/PVR)、便攜式媒體播放機（PMP）、數(shù)字攝像機（DV）、數(shù)字監(jiān)控（Surveillance）等領域。

在國內(nèi)市場上，電信運營商、內(nèi)容提供商目前正在進行IPTV、IPVOD服務的開局試驗，包括此前央視網(wǎng)絡電視分別落地北京、上海，中國網(wǎng)通獲得IPTV運營牌照等業(yè)內(nèi)事件，都是預示著基于互聯(lián)網(wǎng)的互動媒體時代即將到來的前兆。

四、H.264的在應用中的優(yōu)勢

1、技術的顯著優(yōu)勢：在同等的畫質(zhì)下，H.264比上一代編碼標準MPEG2平均節(jié)約64％的傳輸碼流，而比MPEG4 ASP要平均節(jié)約39％的傳輸碼流。這是全球數(shù)百名優(yōu)秀專家6年多的工作成果，也是自MPEG2以來視頻編碼技術又一次真正革命性的突破。

2、多個標準組織的支持：H.264是ITU、MPEG、DVD、DVB、3GPP等工業(yè)化組織共同推進的下一