网络电视视频编解码主流标准的比较研究

[摘 要] 随着社会的发展，人们也逐渐将凝聚点放在了网络电视中。网络电视就是交互式的网络电视，简称为IPIV。它集中了互联网和通讯，以及多媒体等技术，属于宽带的有线电视网，是种新的网络多种交互式技术，也是一种网络与电视结合的技术，不但满足了人们对文化与娱乐的要求，还满足了宽带有线电视网作为媒介进入家庭。编解码标准是网络电视中最核心的标准，编码直接影响着解码，解码就会对机顶盒产生影响。产业化的成功必须要确定其标准的支持。虽然网络电视视频编解码主流标准有许多，但是主要采用的标准有AVS、MPEG-4、H.264三种。本文根据AVS、MPEG-4、H.264三种标准技术，分别了解其概念、特点，然后对AVS与MPEG-4、H.264之间进行比较，最后对三者进行比较和分析。

[关键词] 网络电视 AVS MPEG-4 H.264

Mainstream network television video codec standard comparative study

Abstract: With the development of society, people are gradually rallying point on a network television. Internet TV is an interactive television network, referred to as IPIV. It focuses on the Internet and communications, and multimedia technology, a broadband cable networks, a variety of new network is a kind of interactive technology, is a combination of technology and television networks, not only meet people's demands for cultural and entertainment , but also to meet the broadband cable networks as a medium into the home. Codec standard is the core of the network television standards, codes directly affect the decoding, decoding will have an impact on the STB. The success of industry standards need to determine the support. Although the mainstream network TV video codec standard are many, but the main criteria used in AVS, MPEG-4, H.264 three. Based on the AVS, MPEG-4, H.264 three standard technology, namely to understand the concept, characteristics, and then the AVS and MPEG-4, H.264 comparison between the last of the three comparison and analysis.

Keywords: Network TV; AVS; MPEG-4; H.264

网络电视利用的是高效的视频压缩技术，在网络电视视频所传输的宽带达到786kbit/s，它的收视率就会与DVD的水平相近。视频编解码技术的形成加快了网络电视的发展，它能够支持独自对内容的编码与解码。利用多种编码的工具，进一步对编码图像处理，在同样的比特率中取得高质量的图像。并可以支持较高分辨率的活动图像。可以运用到交互式的准点播与点播视频中或者是数字广播电视中，还可以配置宽带通信网。

一、AVS、MPEG-4、H.264的概念

1、AVS

AVS是我国创新技术与部分公开技术的自主标准，也是第二代的信源编码标准。视频初始的数据与信源编码的压缩问题是信源编码技术最迫切需要解决的问题，所以也被称之为数字音视频编解码技术。它是数字信息在传输与存储，以及播放等过程中的前提，是视频产业的标准。其中AVS标准有五个主要的技术标准，系统和视频，以及音频和数字版权的管理，还有一个支撑的标准是一致性测标准。

AVS视频编码技术的重要技术有：量化和熵编码技术、帧内预测和特殊性的帧间预测、环路滤波器和和8×8的整数变换等。

2、H.264

H.264主要是由1TU-T与ISO/IEC的视频和活动图像编码的专家组加上视频组一起开发的视频编码标准。H.264视频编码标准有基本和主体，以及扩展三个子集。专门为视频会议所设计的是基本的子集，它能够提供差错隐消技术，即使是在容易出错的网络上，也可以得到很好的视频效果。它还可以支持低延时的编解码，而主体与扩展子集适合在电视的应用中。H.264与传统的标准相同，是一种DPCMJ/II变换编码中的混合编码，满足不同速率和解析度、传输的需求。

3、MPEG-4

MPEG-4是交互式多媒体通信的标准，而是一种面向对象的压缩。它主要是利用对象编码，融合了数字电视与互联网，以及交互图形学等技术。它将视频与音频结合考虑，不同的编码在不同的主体中使用，然后在解码处并成新的组合。因为MPEG-4对传输速率的要求很低，所以只能使用较窄的宽带，用来显示在少量数据中取得最好的图像。在相同的情况下，编码的易难度与图像质量是MPEG-2的1.5到3倍。对不同对象进行编码后，再对其解码，并组成所需的视频与音频。MPEG-4使用了第一代的视频编码技术，其中有运动补偿和变换编码、熵编码和运动估计，以及量化。并且提出了新的重要技术包括视频编码分等级性和视频对象提取的技术，以及VOP视频编码技术等。

二、AVS与H.264、MPEG-4间的比较

1、AVS与H.264间的比较

通过实验对其AVS与H.264间性能进行比较。实验中，采用RM5.0a与JM6.1e作为两者的编码器，其序列有：720p与1080i。AVS视频编解码标准与H.264成增益的趋势，其性能基本上是一样的，因为AVS视频标准只支持自适应的编码，所以在性能的差距上平均有0.5dB。如下图所示：

2、AVS与MPEG-4间的比较

MPEG-4时所制定的第四代标准，与之前的标准相比，差别在于对对象编码的思想不同。MPEG-4进行编码的时候，是将图像分一部分在时间与空间中进行编码，通过传输后进行解码，然后组成所需的图像。对不同的图像对象采取不同的编码，促进不同数据间的结合。提出了新的重要技术包括视频编码分等级性和视频对象提取的技术，以及VOP视频编码技术等。它根据自身的优点：低码高质量，被广泛应用。MPEG-4标准拥有AVS标准，与以往的MPEG-2相比，MPEG-4与AVS编码率是MPEG-2的1.4与2到3倍。

三、AVS、MPEG-4、H.264特点间的差异

1、AVS的特点

AVS标准的主要特点是它拥有高的编解码效率和较低的专利收费、较快的速度和较低的宽带占有率，以及容易实现的难度程度。

2、MPEG-4的特点

MPEG-4在使用了第一代的视频编码技术运动补偿和变换编码、熵编码和运动估计，以及量化外。还开发了新的重要技术：视频编码分等级性和视频对象提取的技术，以及VOP视频编码技术等。MPEG-4标准主要的特点有三种，第一种是它具有高效的传输及存储的功能。第二种是它在内容上提供了多媒体的数据访问工具，并且还支持在视觉内容中的交互。第三种是它的压缩率很高，主要用的是ObjectBased进行的解压缩，使压缩比的性能指标增加，其压缩的被数达到450，分辨率由320×240的输入可达到1280×1024的输入。

3、H.264的特点

H.264标准的最大特点是它的数据压缩的比率非常高，在相同的图像质量下，H.264标准的压缩比可以达到MPEG-4标准的1.5到2倍之多。H.264标准中的压缩技术使用户数据下载的时间与流量间的收费得到了节省。同时在高压缩比的时候，它还具有很高质量的流畅图像。它与MPEG-4相比较，其最大的特点有四种，第一种是它将视频中的帧分离开来，组成像素块，使视频帧间的编码处理能够达到块的级别。第二种是它使用的方式是空间冗余，其主要是对原有的视频帧块进行预测和转换，以及优化与变长编码。第三种是视频连续帧间的不同块，将实施临时存放的方式，存放后只需要对其改变的部分编码，此算法的完成是通过运动的预测和补偿满足的。在一些特殊的块中，块的运动向量则由对已经编码的帧进行搜索，预测其主块。第四种是利用多出的空间冗余技术将视频帧所遗留的块编码。

四、比较与分析

AVS、MPEG-4、H.264间拥有各自不同的优缺点。AVS编码率是MPEG-2的2到3倍，H.264编码的效率与AVS效率一样，所以在取得高效率编码的时候，AVS标准算法的难易程度要比H.264标准的低，其解码的难易程度只相当与H.264的70%，所以导致硬件与软件所实现的成本都要低于H.264。因为MPEG-4标准算法的难易程度要低，所以其编码的效率也要低。H.264标准的压缩比可以达到MPEG-4标准的1.5到2倍之多，因此在相同的图像中，H.264的传输码流要比MPEG-4平均节省39%。

总而言之，网络电视视频编解码主流标准之间具有各自不同的优缺点，在应用的时候，对视频编解码主流标准的选择还要结合实际的因素，根据各自不同的需要进行选择。在网络电视的产业情况中，H.264标准占据了市场的主要位置，它的技术与适应性得到了运营商和提供商们的支持。而AVS标准的技术也是较为先进的，它低廉特点也对运营商们产生吸引力。因此，日后网络电视的发展逐渐推动了网络电视视频编解码主流标准技术的发展。

参 考 文 献

[1]王利娟;孙亚军;王璞;胡青松;;基于MPEG4压缩的数字视频监控系统的设计及应用[A];第十三届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2003年

[2]钱亚冠;平玲娣;潘雪增;徐辰昊;;视频编码标准H.264的系统结构与核心技术[A];2004国际有线电视技术研讨会论文集[C];2004年

[3]田晓华;AVS视频编码中整数变换与熵编码研究[D];华中科技大学;2004年