【数据压缩12】Lab7 H.264码流分析

【数据压缩12】Lab7 H.264码流分析

一 、实验原理

1. H.264编码原理

H.264相比于之前讲过的MPEG-2来说，注重实用，采用更成熟的技术，要求更高的编码效率和简洁的表现形式。与此同时，在混合编码器的基本框架下，H.264对MPEG-2中的主要关键模块都进行了重大改进。但是，H.264标准的预测、变换、量化、熵编码等基本模块和MPEG-2并没有太大的区别，变化主要体现在功能模块的具体细节上。

H.264在视频编码层（VCL）和网络提取层（NAL）之间进行概念分割，以实现在不同的传输环境下的有效传输，便于与当前和将来的编码格式和不同类型的网络进行无缝连接。

2. H.264的特点

压缩比高：在同等图像质量的条件下，采用H.264技术压缩后的码流，数据量只有MPEG-2的1/2；
容错率高：H.264码流具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的信道，如IP和无线网络；
网络适应性强：H.264提供了网络适应层，使得H.264的文件能容易地在不同网络上传输；
计算复杂度高：H.264使用较高的计算复杂度，换取优越的性能，其复杂度相当于MPEG-2的2—3倍。

3. H.264和其他MPEG-2编码标准的差异

帧内预测

在空间域内进行帧内预测，提高帧内编码的精确度。不可以用下方或右方的像素来预测，原因是需要保证编解码端的一致性，解码端只能用解码以后的样本，不能用下方或右侧还未编码的像素。

基于运动估计和运动补偿的帧间预测：去除时间冗余

不同尺寸的块和形状，高分辨率的子像素运动估计，选择多个参考帧

DCT变换：去除空间冗余

使用整数的DCT变换，利用相关性，去除空间冗余

熵编码技术：去除统计冗余

通用变长编码（UVLC），基于上下文的自适应变长码编码（CAVLC），基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）

二、实验步骤

一、 选择一个.mp4或者.264文件。

二、 在码流分析仪软件中打开该文件，从几个层次进行分析：

（1） 分析SPS和PPS里都包含哪些主要的信息，给出参数值。（例如分辨率、帧率、GOP结构等等）

（2） 以一个GOP为例，分析如下信息：

• 每个图像帧的类型及所用的编码比特数、QP值；

  • 以图像帧号为横坐标、每帧所用比特数为纵坐标画出曲线图；
  • 以图像帧号为横坐标、每帧所用QP为纵坐标画出曲线