H.264是一种高度压缩的数字视频编解码器标准，是MPEG-4标准的第10部分（即MPEG-4 Part 10或MPEG-4 AVC），由国际电信联盟（ITU-T）的视频编码专家组（VCEG）和国际标准化组织/国际电工委员会（ISO/IEC）的动态图像专家组（MPEG）联合组成的联合视频组（JVT）共同开发。H.264标准是网络视频的主要压缩技术之一，其主要支持者是微软的IE浏览器和苹果公司的系列产品，前者保证了H.264在桌面设备市场的优势，后者保证了H.264在便携设备市场的优势。
H.264优势
「高效压缩」
- 低码率：在同等图像质量下，H.264技术压缩后的数据量远低于其他标准。数据量只有MPEG-2的1/8，MPEG-4的1/3，在相同的带宽条件下，H.264可以传输更高质量的视频内容。
- 高压缩率：H.264的压缩比达到惊人的102:1，得益于其先进的编码技术和算法。在去除视频数据中的冗余信息，H.264能够在保证图像质量的同时，大幅度减少数据量。
「高质量图像」
- 连续、流畅的高质量图像：H.264能够提供连续、流畅的高质量图像，满足对视频清晰度和流畅度的需求。
- 多种画质级别：H.264提供了四种画质级别，分别是BP（基本画质）、EP（进阶画质）、MP（主流画质）和HP（高级画质）。可以根据不同的应用场景和需求进行选择，满足不同的视频质量需求。
「网络适应性强」
- 网络抽象层（NAL）：H.264提供了网络抽象层，H.264文件能够容易地在不同网络上传输，如互联网、CDMA、GPRS、WCDMA等。增强了H.264的网络适应性，能够广泛应用于各种网络环境。
- 支持流媒体传输：H.264支持网络中的视频流媒体传输，有利于视频内容的实时传输和播放。
「容错能力强」
- 抗误码特性：H.264码流具有较强的抗误码特性，能够适应丢包率高、干扰严重的信道中的视频传输。保证了在不稳定网络环境下视频传输的可靠性和稳定性。
- 参数集结构：H.264采用了参数集结构来传输头部信息，关键信息能够分开处理，提高了传输的可靠性和灵活性。
「灵活性」
- 多种帧类型：H.264定义了多种类型的帧，包括I帧、P帧和B帧等。帧类型可以根据需要进行选择和组合，满足不同的编码效率和图像质量要求。
- 可变块大小运动补偿：H.264支持可变块大小的运动补偿，使得运动补偿更加灵活和精确。有助于提高编码效率和图像质量。
「广泛应用」
- H.264广泛应用于网络视频、高清电视广播、数字视频录像、视频会议等多个领域。其高效、高质量的特点使得它成为这些领域中的主流视频编码标准。
主要技术
H.264是在MPEG-4技术的基础之上建立起来的，其编解码流程主要包括5个部分：帧间和帧内预测、变换和反变换、量化和反量化、环路滤波、熵编码。
「编码结构」
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- 「混合编码结构」：H.264采用了DPCM（差分脉冲编码调制）加变换编码的混合编码结构。结合了空间和时间上的冗余性，提高了编码效率。
- 「网络提取层（NAL）和视频编码层（VCL）」：H.264在视频编码层（VCL）和网络提取层（NAL）之间进行概念性分割。VCL是视频内容的核心压缩内容之表述，而NAL则是通过特定类型网络进行递送的表述，这样的结构便于信息的封装和对信息进行更好的优先级控制。
「预测编码」
- 「帧内预测编码」：用于缩减图像的空间冗余。H.264提供多种模式进行宏块预测，包括直流预测和方向预测，提高帧内编码的效率。
- 「帧间预测编码」：利用连续帧中的时间冗余来进行运动估计和补偿。H.264支持多种宏块分割模式和更精细的运动估计，如1/4或1/8像素精度的运动估值，以及多帧预测功能，提高了帧间编码的效率和图像质量。
「变换与量化」
- 「整数离散余弦变换（DCT）」：H.264使用基于4×4像素块的类似于DCT的变换，采用整数为基础的空间变换，减少了运算量和复杂度，并有利于向定点DSP移植。
- 「量化」：H.264提供了多种量化步长，以适应不同的编码需求。量化后的数据经过熵编码，形成最终的码流。
「熵编码」
- 「通用可变长编码（UVLC）」：一种基于变长编码的压缩方法，用于对量化后的数据进行进一步压缩。
- 「基于文本的自适应二进制算术编码（CABAC）」：相比UVLC，CABAC提供了更高的压缩效率，但计算复杂度也更高。H.264允许编码器在UVLC和CABAC之间进行选择，以平衡压缩效率和计算复杂度。
「其他关键技术」
- 「去块效应滤波器」：H.264定义了自适应去除块效应的滤波器，以减少预测环路中的方块效应，提高图像质量。
- 「参数集结构」：H.264采用了序列参数集（SPS）和图像参数集（PPS）来传输头部信息，这种结构提高了传输的可靠性和灵活性。
- 「灵活的宏块顺序（FMO）」：允许编码器以不同的顺序对宏块进行编码和解码，以进一步提高编码效率和容错能力。
H.264通过采用混合编码结构、多种预测编码技术、整数DCT变换与量化、高效的熵编码方法以及去块效应滤波器等关键技术，实现了高压缩比、高质量图像、强网络适应性和强容错能力的视频编码标准。这些技术的综合应用使得H.264在视频编码领域占据了重要地位，并得到了广泛应用。
