從技術(shù)的角度看目前手機(jī)電視的發(fā)展

1、從技術(shù)的角度看目前手機(jī)電視的發(fā)展 余智余兆明 本文作者余智先生，北京郵電大學(xué)博士生；余兆明先生，南京郵電大學(xué)信息工程學(xué)院教授。 關(guān)鍵詞：手機(jī)電視DVB-H信源編碼信道編碼數(shù)據(jù)壓縮GPRSH.264概述“手機(jī)電視”可謂時(shí)下最熱門的話題。2003年Sony開發(fā)成功手機(jī)微波數(shù)字電視調(diào)諧器模塊，功耗不到150mW，能夠收看VHF頻帶7個(gè)頻道和UHF頻帶1362個(gè)頻道數(shù)字電視節(jié)目。中國(guó)移動(dòng)、聯(lián)通公司分別試驗(yàn)了各自的“手機(jī)電視”業(yè)務(wù)。運(yùn)營(yíng)商通過2.5GHz或2.75GHz網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)來播放“手機(jī)電視”節(jié)目。采用通用無線分組業(yè)務(wù)(GPRS)技術(shù)，目前GPRS平均速率在40kb/s左右?；蛲ㄟ^CDMA1X開展

2、手機(jī)電視傳輸試驗(yàn)，平均速率在100kb/s左右。從我國(guó)目前幾款手機(jī)電視情況來看，不管采用什么樣的技術(shù)，播放的圖像幀速率有兩種：(1)12幀/秒；(2)1215幀/秒。由于幀速率太慢，圖像象素?cái)?shù)太少，達(dá)不到電視實(shí)時(shí)傳輸?shù)男Ч?，而且收看時(shí)間也就一小時(shí)左右。要在手機(jī)上看電視，技術(shù)上需要處理好三個(gè)環(huán)節(jié)：信號(hào)源、傳播途徑和接收終端。信號(hào)源方面，需要高壓縮比的信源壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)；傳播途徑方面，不外乎無線微波和網(wǎng)絡(luò)傳輸兩種技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接收，需要抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)字調(diào)制和信道處理技術(shù)。接收終端方面，必須開發(fā)高集成度、體積小、重量輕、耗電小的芯片，以及體積小、高容量的充電電池。下面就這些技術(shù)問題作進(jìn)一步探討。

3、移動(dòng)通信的傳輸速率任何一種通信工具，不管承擔(dān)什么樣的信號(hào)傳送功能，與它采用的技術(shù)、所載信息的傳輸速率密切相關(guān)。目前廣泛使用的2G手機(jī)傳輸信息的速率大約為19.2kb/s，由于速率低，只能用來傳話音，不能傳圖像。2.5G移動(dòng)通信采用GPRS技術(shù)，理論上傳輸速率最高能夠達(dá)到171.2kb/s，可傳輸較高幀速(1215幀/秒)的可視電話圖像，但目前普遍采用40kb/s速率，可用來傳輸12幀/秒的低速人頭圖像。3G移動(dòng)通信最高傳輸速率可達(dá)1.92Mb/s，可用來傳送MPEG-1/-2/-4壓縮標(biāo)準(zhǔn)的圖像和聲音，能達(dá)到電視實(shí)時(shí)傳輸?shù)男Ч＞湍壳耙颜莆盏募夹g(shù)而言，要用手機(jī)看電視，必須使用3G移動(dòng)手機(jī)。2.

4、5G中的GPRS技術(shù)GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸網(wǎng)絡(luò)，與原有的GSM相比，具有許多優(yōu)勢(shì)：只要激活GPRS應(yīng)用，將永遠(yuǎn)保持在線，不存在掉線問題，而且不必?fù)?dān)心費(fèi)用問題，因?yàn)橹挥挟a(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)；類似于一種無線專線網(wǎng)絡(luò)；全新的分組服務(wù)，無需以往長(zhǎng)時(shí)間的撥號(hào)建立連接過程；話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以切換使用。GPRS業(yè)務(wù)及其特點(diǎn)GPRS為用戶提供端到端分組交換和傳輸方式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，能有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。GPRS應(yīng)用業(yè)務(wù)有以下特點(diǎn)：(1)適用于突發(fā)(非周期)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；(2)頻繁傳送少量數(shù)據(jù)，適用于每分鐘傳送幾次小于500B的短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；(3)非頻繁傳送大量數(shù)據(jù)，適用于每小時(shí)內(nèi)

5、傳送幾次幾kB的長(zhǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS網(wǎng)為移動(dòng)數(shù)據(jù)用戶主要提供突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并能快速建立連接,無時(shí)延。提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)種類包括：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(PTP)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(PTM)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、短消息業(yè)務(wù)等。還能提供以GPRS承載業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的各種電信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)。GPRS網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)(1)靈活使用無線資源。多個(gè)GPRS用戶可共享一個(gè)時(shí)隙，或者一個(gè)用戶最多可使用8個(gè)時(shí)隙，即可以按需分配無線資源和傳輸容量，在沒有數(shù)據(jù)時(shí)可釋放容量。這樣，有限的無線資源將可以容納更多的用戶。而且上下行鏈路可不對(duì)稱，數(shù)據(jù)速率可變，系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)地分配信道資源給分組數(shù)據(jù)用戶和話音用戶，從而大大提高無線信道的利用率。(

6、2)更高的數(shù)據(jù)速率。GPRS以可變的速率提供數(shù)據(jù)連接，根據(jù)無線環(huán)境，分別采用CS1(9.05kb/s)、CS2(13.4kb/s)、CS3(15.6kb/s)、CS4(21.4kb/s)四種編碼方案來提供業(yè)務(wù)，當(dāng)占用個(gè)時(shí)隙時(shí)，速率最高可達(dá)171.2kb/s?？紤]各種開銷和信道編碼因素，實(shí)際的最高速率為115kb/s。目前較多GPRS系統(tǒng)僅支持CS1和CS2。(3)始終在線。GPRS用戶一旦接通后，即成為網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)對(duì)象，且只在收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)才利用網(wǎng)絡(luò)資源，并且當(dāng)資源釋放后再次接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，無需重新發(fā)起業(yè)務(wù)，接入延遲非常短。(4)計(jì)費(fèi)方式。按流量計(jì)費(fèi)，計(jì)費(fèi)方式更趨合理。(5)靈活選擇使用模式。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和

7、MS的工作模式，用戶可以分別交替同時(shí)進(jìn)行話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。(6)通過3+1 GPRS手機(jī)上網(wǎng)瀏覽，峰值速率可達(dá)40kb/s；利用FTP傳輸文件的平均速率可達(dá)30kb/s。(7)WAP與GPRS已實(shí)現(xiàn)對(duì)接，可用WAP手機(jī)直接訪問WAP網(wǎng)關(guān)。可用于手機(jī)電視的傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB-HDVB-H系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DVB-H支持的是手機(jī)等小型移動(dòng)終端設(shè)備，可望成為手機(jī)數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)。DVB-H是建立在DVB數(shù)據(jù)廣播和DVB-T傳輸之上的標(biāo)準(zhǔn)，更注重于協(xié)議實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)前端由DVB-H封裝機(jī)和調(diào)制器構(gòu)成，前者負(fù)責(zé)將IP數(shù)據(jù)封裝成MPEG-2傳輸流，后者負(fù)責(zé)信道編碼和調(diào)制。系統(tǒng)終端由DVB-H解調(diào)器和終端構(gòu)成，前者負(fù)責(zé)信道

8、解調(diào)、解碼；后者負(fù)責(zé)相關(guān)業(yè)務(wù)顯示、處理。DVB-H傳輸系統(tǒng)還具有以下特殊要求：(1)為延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，終端周期地關(guān)掉一部分接收電路以節(jié)省功耗；(2)能漫游，漫游時(shí)仍能非常順利地接收DVB-H業(yè)務(wù)；(3)傳輸系統(tǒng)能保證在各種移動(dòng)速率下順利接收DVB-H業(yè)務(wù)；(4)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力；(5)系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)撵`活性，以適應(yīng)不同傳輸帶寬和信道帶寬應(yīng)用。協(xié)議層次劃分DVB-H標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。(1)數(shù)據(jù)鏈路層采用時(shí)間分片技術(shù)，用于降低平均功耗，便于進(jìn)行平穩(wěn)、無縫的業(yè)務(wù)交換；采用MPE前向糾錯(cuò)技術(shù)，提高移動(dòng)使用中的C/N門限和多普勒性能，增強(qiáng)抗脈沖干擾能力。(2)物理層與DVB-T相比

9、，增加了4k傳輸模式和深度符號(hào)交織等內(nèi)容。其它技術(shù)特點(diǎn)包括：在傳輸參數(shù)信令(Transmission Parameter Signaling，TPS)比特中增加DVB-H信令，用于提高業(yè)務(wù)發(fā)展速度；蜂窩標(biāo)識(shí)(在TPS中)用于支持移動(dòng)接收時(shí)快速信號(hào)掃描和頻率交換；增加4k模式以適應(yīng)移動(dòng)接收和單頻蜂窩網(wǎng)，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、規(guī)劃的靈活性；2k和4k模式進(jìn)行深度符號(hào)交織，進(jìn)一步提高移動(dòng)環(huán)境和沖擊噪聲環(huán)境下的魯棒性。關(guān)鍵新技術(shù)功耗DVB-H要求射頻接收和信道解調(diào)、解碼部分的功耗小于100mW。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)由于DVB-H終端在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)移動(dòng)時(shí)接收天線小巧且單一，必須優(yōu)化設(shè)計(jì)單頻網(wǎng)。為此，DVB-H增加了新的技術(shù)模塊，

10、主要包括：時(shí)間分片基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)，節(jié)省接收終端功耗和便于網(wǎng)絡(luò)交換；MPE-FEC基于RS糾錯(cuò)編碼技術(shù)，增加額外的前向糾錯(cuò)編碼，提高系統(tǒng)的移動(dòng)和抗脈沖干擾能力；4k模式用于提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的靈活性；DVB-H TPS為DVB-H專用的傳輸參數(shù)信令，用于提高系統(tǒng)同步和業(yè)務(wù)訪問速度。時(shí)間分片DVB-H信號(hào)由許多時(shí)間片組成，時(shí)間分片采用突發(fā)方式傳送數(shù)據(jù)，每個(gè)突發(fā)時(shí)間片傳送一個(gè)業(yè)務(wù)，單獨(dú)占有全部數(shù)據(jù)帶寬，并指出下一個(gè)相同業(yè)務(wù)時(shí)間片產(chǎn)生的時(shí)刻，能夠在指定的時(shí)刻接收選定的業(yè)務(wù)；空閑時(shí)間節(jié)能，降低平均功耗。在相同業(yè)務(wù)的兩個(gè)時(shí)間片之間，將會(huì)傳送其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。接收到的數(shù)據(jù)并非恒定速率，它以離散的方式間隔到達(dá)，稱之為

11、突發(fā)傳送。如果解碼終端要求恒定碼率，可以先進(jìn)行緩沖，生成速率不變的數(shù)據(jù)流。(1)時(shí)間分片與功耗時(shí)間分片、突發(fā)傳送數(shù)據(jù)，具有更高的瞬時(shí)速率。為節(jié)省功耗，突發(fā)帶寬一般為固定帶寬的10倍左右。例如一個(gè)恒定速率為350kb/s的業(yè)務(wù)流，要求4Mb/s左右的突發(fā)帶寬。突發(fā)帶寬為固定帶寬的兩倍時(shí)，功耗可節(jié)省50%，如果為10倍，則功耗可以節(jié)省90%。(2)時(shí)間分片與PSI/SIDVB-H標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定PSI/SI信息不進(jìn)行時(shí)間分片處理，分配一個(gè)固定帶寬。手持終端需訪問SI中的NIT和INT表。NIT表的內(nèi)容是恒定的，當(dāng)手持終端加入一個(gè)新網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，首先要接收該表，確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。當(dāng)在不同的傳輸流之間切換時(shí)，手持終端

12、須讀取INT表，INT表變更信息在PSI的PMT表中標(biāo)識(shí)。由于DVB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定PSI信息必須每隔100ms重傳一次，如果突發(fā)脈沖的業(yè)務(wù)傳送時(shí)間超過100ms，則手持終端能夠在接收業(yè)務(wù)的同時(shí)訪問所有PSI信息；如果業(yè)務(wù)傳送時(shí)間小于100ms，手持終端須在業(yè)務(wù)接收完畢后繼續(xù)工作一段時(shí)間，確保完成所請(qǐng)求PSI表的接收。(3)時(shí)間分片與業(yè)務(wù)交換采用時(shí)間分片技術(shù)，使手持終端能夠在業(yè)務(wù)傳送空閑周期對(duì)相鄰蜂窩進(jìn)行監(jiān)視，掃描其他頻率信號(hào)、測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度，但并不中斷本業(yè)務(wù)的接收。當(dāng)用戶進(jìn)入新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)監(jiān)視結(jié)果在空閑周期切換到具有相同業(yè)務(wù)的不同傳輸流上，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)最優(yōu)、無縫業(yè)務(wù)交換。如果在前端對(duì)業(yè)務(wù)同步精確編排，

13、能夠使相同業(yè)務(wù)及時(shí)出現(xiàn)在相鄰峰窩的不同時(shí)隙上，而用戶不會(huì)察覺這種變化。(4)時(shí)間片和條件接收DVB-H可采用兩種條件接收方式。其中一種是基于IP的條件接收系統(tǒng)(IP-CAS)，所有的CAS相關(guān)信息都在IP數(shù)據(jù)中，并可以支持時(shí)間分片技術(shù)，以減小功耗。MPE-FECDVB-H在數(shù)據(jù)鏈路層為IP數(shù)據(jù)報(bào)增加了RS糾錯(cuò)編碼，作為MPE的前向糾錯(cuò)編碼，校驗(yàn)信息將在指定的FEC段中傳送，稱之為MPE-FEC。提高移動(dòng)信道中的C/N、多普勒性能及抗脈沖干擾能力。4k模式和深度符號(hào)交織為進(jìn)一步提高移動(dòng)時(shí)4k模式的抗脈沖干擾性能，DVB-H標(biāo)準(zhǔn)特別引入了深度符號(hào)交織技術(shù)。4k模式符號(hào)具有較長(zhǎng)的周期和保護(hù)間隔，能夠

14、建造中型單頻網(wǎng)，并能夠更好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，以提高頻譜效率。雖然這種優(yōu)化不如8k模式的效率高，但是4k模式比8k模式的符號(hào)周期短，能夠更頻繁地進(jìn)行信道估計(jì)，提供比8k更好的移動(dòng)性能。DVB-H傳輸參數(shù)信令DVB-H的TPS能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供一個(gè)魯棒、易訪問的信令機(jī)制，能使接收機(jī)更快地發(fā)現(xiàn)DVB-H業(yè)務(wù)。TPS是一個(gè)具有良好魯棒性的信號(hào)，即使在低C/N的條件下，解調(diào)器仍能快速將其鎖定。DVB-H標(biāo)準(zhǔn)適用于移動(dòng)通信和多媒體業(yè)務(wù)，為電視廣播做準(zhǔn)備，因此視頻壓縮技術(shù)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)如MPEG-2顯然不能滿足DVB-H的要求，為此針對(duì)DVB-H考查了多種視頻壓縮格式，其中最為令人矚目的是H.264

15、(即MPEG-4的第10部分)。 關(guān)鍵詞：手機(jī)電視DVB-H信源編碼信道編碼數(shù)據(jù)壓縮GPRSH.264 可用于手機(jī)電視的信源壓縮 編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264H.264是ITU-T視頻編碼專家組(VCEG)和ISO/IEC活動(dòng)圖像編碼專家組(MPEG)的聯(lián)合視頻組(JVT)開發(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。2002年6月JVT第5次會(huì)議通過了H.264的FCD板。H.264的壓縮率比MPEG-2高23倍，1Mb/s速率的圖像效果接近MPEG-2中DVD的圖像質(zhì)量，是目前手機(jī)電視中最為理想的信源壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264是DPCM加變

16、換編碼的混合編碼模式。它不用眾多的選項(xiàng)，獲得比H.263+好得多的壓縮性能；增強(qiáng)了對(duì)各種信道的適應(yīng)能力，采用“網(wǎng)絡(luò)友好”的結(jié)構(gòu)和語法，有利于對(duì)誤碼和丟包的處理；應(yīng)用范圍較寬，以滿足不同速率、不同解析度及不同傳輸(存儲(chǔ))場(chǎng)合的需求；它的基本系統(tǒng)是開放的。在技術(shù)上，H.264標(biāo)準(zhǔn)中有多個(gè)亮點(diǎn)，如：統(tǒng)一的VLC符號(hào)編碼；高精度、多模式的位移估計(jì)；基于44塊的整數(shù)變換；分層的編碼語法等。這些使得H.264算法具有很高的編碼效率，在相同的重建圖像質(zhì)量下，能夠比H.263降低50%左右的碼率。H.264的碼流結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，增強(qiáng)了差錯(cuò)恢復(fù)能力，能夠很好地適應(yīng)IP和無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。H.264的特點(diǎn)H.264

17、在編碼框架上還是沿用以往的MC-DCT結(jié)構(gòu)，即運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償加變換編碼的混合結(jié)構(gòu)，因而保留了先前標(biāo)準(zhǔn)的一些特點(diǎn)，如不受限制的運(yùn)動(dòng)矢量、對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量的中值預(yù)測(cè)等。然而，由于它采用了以下技術(shù)，因而在性能上有了很大的提高。幀內(nèi)預(yù)測(cè)對(duì)I幀的編碼是利用空間相關(guān)性而非時(shí)間相關(guān)性而實(shí)現(xiàn)的。以前的標(biāo)準(zhǔn)只利用了一個(gè)宏塊內(nèi)部的相關(guān)性，而忽視了宏塊之間的相關(guān)性，所以編碼后的數(shù)據(jù)量較大。為了進(jìn)一步利用空間相關(guān)性，H.264引入了幀內(nèi)預(yù)測(cè)以提高壓縮效率。簡(jiǎn)單地說，幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼就是用周圍鄰近的象素值來預(yù)測(cè)當(dāng)前的象素值，然后對(duì)預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行編碼。這種預(yù)測(cè)是基于塊的，對(duì)于亮度分量，塊的大小可以在1616和44之間選擇，1616塊有4種

18、預(yù)測(cè)模式，44塊有9種預(yù)測(cè)模式；對(duì)于色度分量，預(yù)測(cè)是對(duì)整個(gè)88塊進(jìn)行的，有4種預(yù)測(cè)模式。除了DC預(yù)測(cè)外，其他每種預(yù)測(cè)模式對(duì)應(yīng)不同方向上的預(yù)測(cè)。幀間預(yù)測(cè)與以往的標(biāo)準(zhǔn)一樣，H.264使用運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償來消除時(shí)間冗余，但是，它又具有不同的特點(diǎn)。(1)預(yù)測(cè)時(shí)所用塊的大小可變由于基于塊的運(yùn)動(dòng)模型假設(shè)塊內(nèi)的所有象素都做了相同的平移，在運(yùn)動(dòng)比較劇烈時(shí)或者在運(yùn)動(dòng)物體的邊緣處，這一假設(shè)會(huì)與實(shí)際出入較大，從而導(dǎo)致較大的預(yù)測(cè)誤差，這時(shí)減小塊的大小可以使假設(shè)在小的塊中依然成立。另外，小的塊所造成的塊效應(yīng)相對(duì)也小，一般來說小的塊可以提高預(yù)測(cè)的效果。 為此，H.264一共采用了7種方式對(duì)一個(gè)宏塊進(jìn)行分割，每種方式下塊

19、的大小和形狀都不相同，這就使編碼器可以根據(jù)圖像的內(nèi)容選擇最好的預(yù)測(cè)模式。與僅使用1616塊進(jìn)行預(yù)測(cè)相比，使用不同大小和形狀的塊可以使碼率降低15以上。(2)更精細(xì)的預(yù)測(cè)精度 在H.264中，亮度分量的運(yùn)動(dòng)矢量使用1/4象素精度。色度分量的運(yùn)動(dòng)矢量由亮度運(yùn)動(dòng)矢量導(dǎo)出，由于色度分量的分辨率是亮度分量的一半(對(duì)420)，所以其運(yùn)動(dòng)矢量精度將為1/8。也就是說，一個(gè)單位的色度分量的運(yùn)動(dòng)矢量所代表的位移僅為色度分量取樣點(diǎn)間距離的1/8。如此精細(xì)的預(yù)測(cè)精度，較之整數(shù)精度可以使碼率降低20以上。(3)多參考幀H.264支持多參考幀預(yù)測(cè)，即可以有多于一個(gè)(最多5個(gè))在當(dāng)前幀之前解碼的幀作為參考幀，產(chǎn)生對(duì)當(dāng)前幀

20、的預(yù)測(cè)。這適用于視頻序列中含有周期性運(yùn)動(dòng)的情況。采用這一技術(shù)，可以改善運(yùn)動(dòng)估計(jì)的性能，提高H.264解碼器的錯(cuò)誤恢復(fù)能力；但是，也增加了緩存的容量，加大了編解碼器的復(fù)雜性。不過，正如前面提到的，H.264的提出是基于半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，因此這兩個(gè)負(fù)擔(dān)在不久的將來會(huì)變得微不足道。較之只使用一個(gè)參考幀，使用5個(gè)參考幀可以使碼率降低510。(4)去塊效應(yīng)濾波器它的作用是消除經(jīng)反量化和反變換后重建圖像中由于預(yù)測(cè)誤差產(chǎn)生的塊效應(yīng)，即塊邊緣處的象素值跳變，從而改善圖像的主觀質(zhì)量，并減小預(yù)測(cè)誤差。H.264中的去塊效應(yīng)濾波器還能夠根據(jù)圖像內(nèi)容做出判斷，只對(duì)由于塊效應(yīng)產(chǎn)生的象素值跳變進(jìn)行平滑，而對(duì)圖像中物體

21、邊緣處的象素值不連續(xù)給予保留，以免造成邊緣模糊。與以往的去塊效應(yīng)濾波器同的是，經(jīng)過濾波后的圖像將根據(jù)需要放在緩存中用于幀間預(yù)測(cè)，而不是僅僅在輸出重建圖像時(shí)用來改善主觀質(zhì)量。也就是說，該濾波器位于解碼環(huán)中而非解碼環(huán)的輸出外，因而又稱作環(huán)濾波器。須要注意：對(duì)于幀內(nèi)預(yù)測(cè)，使用的是未經(jīng)過濾波的重建圖像。整數(shù)變換H.264對(duì)幀內(nèi)或幀間預(yù)測(cè)的殘差進(jìn)行DCT編碼。為了降低浮點(diǎn)運(yùn)算帶來的硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜性，更重要的是，避免舍入誤差造成的編碼器和解碼器之間不匹配的問題，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)DCT的定義做了修改，使得變換僅用整數(shù)加減法和移位操作即可實(shí)現(xiàn)，這樣在不考慮量化影響的情況下，解碼端的輸出可以準(zhǔn)確地恢復(fù)編碼端的輸入。當(dāng)然，

22、這樣做的代價(jià)是壓縮性能略微下降。此外，該變換是針對(duì)44塊進(jìn)行的，這也有助于減小塊效應(yīng)。為了進(jìn)一步利用圖像的空間相關(guān)性，在對(duì)色度分量的預(yù)測(cè)殘差和1616幀內(nèi)預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行上述整數(shù)DCT之后，標(biāo)準(zhǔn)還將每個(gè)44變換系數(shù)塊中的DC系數(shù)組成22或44大小的塊，進(jìn)一步做哈達(dá)瑪(Hadamard)變換。熵編碼對(duì)于Slice層以上的數(shù)據(jù)，H.264采用Exp-Golomb碼，這是一種沒有自適應(yīng)能力的VLC。而對(duì)于Slice層(含)以下的數(shù)據(jù)，如果是殘差，H.264有兩種熵編碼方式：基于上下文的自適應(yīng)變長(zhǎng)碼(CAVLC)和基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC)；如果不是殘差，H.264采用Exp-G

23、olomb碼或CABAC編碼，視編碼器的設(shè)置而定。(1)CAVLCVLC的基本思想就是對(duì)出現(xiàn)頻率高的符號(hào)使用較短的碼字，而對(duì)出現(xiàn)頻率低的符號(hào)采用較長(zhǎng)的碼字。這樣可以使得平均碼長(zhǎng)最小。在CAVLC中，H.264采用若干VLC碼表，不同的碼表對(duì)應(yīng)不同的概率模型。編碼器能夠根據(jù)上下文，如周圍塊的非零系數(shù)或系數(shù)的絕對(duì)值大小，在這些碼表中自動(dòng)地選擇，盡可能地與當(dāng)前數(shù)據(jù)的概率模型匹配，從而實(shí)現(xiàn)上下文自適應(yīng)的功能。(2)CABAC算術(shù)編碼是一種高效的熵編碼方案，其每個(gè)符號(hào)所對(duì)應(yīng)的碼長(zhǎng)被認(rèn)為是分?jǐn)?shù)。由于對(duì)每一個(gè)符號(hào)的編碼都與以前編碼的結(jié)果有關(guān)，所以它考慮的是信源符號(hào)序列整體的概率特性，而不是單個(gè)符號(hào)的概率特性，從而能夠更大程度地逼近信源的極限熵，降低碼率。為了繞開算術(shù)編碼中無限精度小數(shù)的表示問題及對(duì)信源符號(hào)概率進(jìn)行估計(jì)，現(xiàn)代的算術(shù)編碼多以有限狀態(tài)機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)，H.264的CABAC便是一個(gè)例子。在CABAC中，每編碼一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)，編碼器就會(huì)自動(dòng)調(diào)整對(duì)信源概率模型(用一個(gè)“狀態(tài)”來表示)的估計(jì)，隨后的二進(jìn)制符號(hào)就在這