數(shù)字視頻廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、廣播電視等領(lǐng)域。人們對(duì)圖像的要求永無止境，對(duì)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)也要求不斷改進(jìn)，從而促使了許多視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生。國(guó)際上有兩個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)字視頻編碼技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織。一個(gè)是ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織）下屬的MPEG（Motion Picture Expert Group，運(yùn)動(dòng)圖像專家組）；另一個(gè)是ITU-T（國(guó)際電聯(lián)）下屬的VCEG（Video Code Expert Group，視頻編碼專家組）。以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的相關(guān)編碼標(biāo)準(zhǔn)都獲得了廣泛的應(yīng)用。MPEG制定的標(biāo)準(zhǔn)有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21，這些標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于視頻存儲(chǔ)(DVD)、廣播電視、網(wǎng)絡(luò)流媒體等。VCEG制定的標(biāo)準(zhǔn)有H.261、H.262、H.263、H.264，這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于實(shí)時(shí)視頻通信領(lǐng)域。

兩個(gè)組織也共同制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，例如H.262和H.264。H.262等同于MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。2003年5月，ITU-T和ISO的聯(lián)合視頻組JVT (Joint Video Team)發(fā)布了H.264（ISO將其納為MPEG-4的Part10），業(yè)界稱其為AVC（Advanced Video Codec，先進(jìn)視頻編解碼）。H.26x和MPEG兩大陣營(yíng)在H.264上完成了統(tǒng)一。

a） H.261

H.261即其速率為64kbps的整數(shù)倍（1～30倍）。它最初是針對(duì)在ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))上雙向聲像業(yè)務(wù)(特別是可視電話、視頻會(huì)議)而設(shè)計(jì)的。H.261是最早的運(yùn)動(dòng)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，它只對(duì)CIF和QCIF兩種圖像格式進(jìn)行處理，每幀圖像分成圖像層、宏塊組(GOB)層、宏塊(MB)層、塊(Block)層來處理；并詳細(xì)制定了視頻編碼的各個(gè)部分，包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)、DCT(離散余弦變換)、量化、熵編碼，以及與固定速率的信道相適配的速率控制等部分。實(shí)際的編碼算法類似于MPEG算法，但不能與后者兼容。H.261在實(shí)時(shí)編碼時(shí)比MPEG所占用的CPU運(yùn)算量少得多，此算法為了優(yōu)化帶寬占用量，引進(jìn)了在圖像質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)幅度之間的平衡折衷機(jī)制。也就是說，劇烈運(yùn)動(dòng)的圖像比相對(duì)靜止的圖像質(zhì)量要差。因此這種方法是屬于恒定碼流可變質(zhì)量編碼。

b） H.263

H.263是國(guó)際電聯(lián)ITU-T的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)草案，是為低碼流通信而設(shè)計(jì)的。但實(shí)際上這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可用在很寬的碼流范圍，在許多應(yīng)用中它可以取代H.261。H.263的編碼算法與H.261一樣，但做了一些改善和改變，以提高性能和糾錯(cuò)能力。H.263標(biāo)準(zhǔn)在低碼率下能夠提供比H.261更好的圖像效果。兩者存在著一些區(qū)別，例如H.263的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償使用半象素運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，并增加了4種有效的壓縮編碼模式，而H.261則用全象素精度；除了支持H.261所支持的QCIF和CIF外，H.263還支持SQCIF、4CIF和16CIF格式。

ITU-T在H.263發(fā)布后又修訂發(fā)布了H.263標(biāo)準(zhǔn)的版本2，非正式地命名為H.263+標(biāo)準(zhǔn)。它在保證原H.263標(biāo)準(zhǔn)核心句法和語義不變的基礎(chǔ)上，H.263+提供了12個(gè)新的可協(xié)商模式和其他特征，進(jìn)一步提高了壓縮編碼性能和增強(qiáng)了應(yīng)用的靈活性。例如H.263只有5種視頻源格式，H.263+則允許使用更多的源格式；H.263+標(biāo)準(zhǔn)允許更大范圍的圖像輸入格式，自定義圖像的尺寸，從而拓寬了標(biāo)準(zhǔn)使用的范圍，使之可以處理基于視窗的計(jì)算機(jī)圖像、更高幀頻的圖像序列及寬屏圖像。為提高壓縮效率，H.263+采用先進(jìn)的幀內(nèi)編碼模式；增強(qiáng)的PB-幀模式改進(jìn)了H.263的不足，增強(qiáng)了幀間預(yù)測(cè)的效果；去塊效應(yīng)濾波器不僅提高了壓縮效率，而且提供重建圖像的主觀質(zhì)量。另一重要的改進(jìn)是可擴(kuò)展性，它允許多顯示率、多速率及多分辨率，增強(qiáng)了視頻信息在易誤碼、易丟包異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的傳輸。

H263++在H263+基礎(chǔ)上增加了3個(gè)選項(xiàng)，主要是為了增強(qiáng)碼流在惡劣信道上的抗誤碼性能，同時(shí)為了提高增強(qiáng)編碼效率。這3個(gè)選項(xiàng)為：
·選項(xiàng)U－稱為增強(qiáng)型參考幀選擇，它能夠提供增強(qiáng)的編碼效率和信道錯(cuò)誤再生能力，特別是在包丟失的情形下。
·選項(xiàng)V－稱為數(shù)據(jù)分片，它能夠提供增強(qiáng)型的抗誤碼能力(特別是在傳輸過程中本地?cái)?shù)據(jù)被破壞的情況下。
·選項(xiàng)W－在H263+的碼流中增加補(bǔ)充信息，保證增強(qiáng)型的反向兼容性。

c） H.264

H.264是一種視頻高壓縮技術(shù)，同時(shí)稱為MPEG-4 AVC，或MPEG-4 Part10。ITU-T從1998年就H.26L的H.26S兩個(gè)分組，H.26L研制節(jié)目時(shí)間較長(zhǎng)的高壓縮編碼技術(shù)，H.26S則指短節(jié)目標(biāo)準(zhǔn)制訂部門。前面的H.263就是H.26S標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，而H.264標(biāo)準(zhǔn)是在H.26L基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。為了不引起誤解，ITU-T推薦使用H.264作為這一標(biāo)準(zhǔn)的正式名稱。H.264集中體現(xiàn)了當(dāng)今國(guó)際視頻編碼解碼技術(shù)的最新成果。在相同的重建圖像質(zhì)量下，H.264比其他視頻壓縮編碼具有更高的壓縮比、更好的IP和無線網(wǎng)絡(luò)信道適應(yīng)性。

首先，H.264具備超高壓縮率，其壓縮率為MPEG-2的2倍，MPEG-4的1.5倍。這樣的高壓縮率是以編碼的大運(yùn)算量來換取的，H.264的編碼處理計(jì)算量有MPEG-2的十多倍。不過其解碼的運(yùn)算量并沒有上升很多。從CPU頻率和內(nèi)存的高速發(fā)展的角度來看，1995年推出MPEG-2時(shí)，主流的CPU是奔騰100，內(nèi)存更是小的可憐。而如今主流CPU的工作頻率比那個(gè)時(shí)候快了30倍，內(nèi)存擴(kuò)大了50多倍。所以H.264編碼的大運(yùn)算現(xiàn)在也不算什么大問題了。

高壓縮率使圖像的數(shù)據(jù)量減少，給存儲(chǔ)和傳輸帶來了方便。加上基本規(guī)格公開的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和公正的許可制度，所以，電視廣播、家電和通信三大行業(yè)都進(jìn)入到H.264的實(shí)際運(yùn)用研發(fā)中心。美國(guó)高等電視系統(tǒng)會(huì)議和日本無線電工業(yè)和事務(wù)協(xié)會(huì)都準(zhǔn)備把H.264作為地面便攜式數(shù)字電視廣播的編碼方式。歐洲數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體也正在將H.264作為數(shù)字電視的一種編碼方式來采用。

家電行業(yè)中的視頻存儲(chǔ)設(shè)備廠商也看中了H.264。東芝和NEC推出的下一代采用藍(lán)色激光的光碟HD DVD-ROM，因?yàn)槿萘啃∮赟ony等九大公司的藍(lán)光碟，故將視頻壓縮編碼改用H.264，從而使最終的節(jié)目錄制時(shí)長(zhǎng)能與藍(lán)光碟相近。H.264也能使HDTV節(jié)目錄像和 SDTV的長(zhǎng)時(shí)間錄像成為可能。因而，生產(chǎn)LSI芯片的廠商也十分重視H.264。D9型DVD碟只有8.5GB，不足以存放2小時(shí)的HDTV節(jié)目，如用H.264來壓縮就變得有可能。同時(shí)，在通訊領(lǐng)域，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)已開始將H.264作為實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議流的格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化�；ヂ�(lián)網(wǎng)和手機(jī)的視頻傳送也會(huì)有H.264作為編碼方式。

相對(duì)于MPEG壓縮編碼H.264的變化之一是在幀內(nèi)編碼I畫面中，又加入了幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼技術(shù)，即解碼時(shí)可用周圍數(shù)據(jù)的差分值來重構(gòu)畫面。在運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)塊中，H.264采用全面運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和I畫面幀內(nèi)預(yù)測(cè)后，編碼量得到減少，但LSI的運(yùn)算處理量增大。為此，H.264引入了DCT的簡(jiǎn)化處理技術(shù)，來減輕LSI的負(fù)擔(dān)，畫質(zhì)也有所改善。H.264與MPEG-2和MPEG-4的不同還存在于熵編碼塊中，H.264的熵編碼CAVLC（內(nèi)容自適應(yīng)可變長(zhǎng)度碼）和CABAC（內(nèi)容自適應(yīng)二進(jìn)制算法編碼）能提高糾錯(cuò)能力。而MPEG-2和MPEG-4是霍夫曼編碼。另外，還加入了解鎖濾波器（Deblocking Filter），有降低噪聲的效果。H.264的整數(shù)變換以4×4像素塊為單位，已比原來的8×8像素塊的塊噪聲少，再次降低，畫質(zhì)得到了進(jìn)一步提高。

H.264標(biāo)準(zhǔn)分為三檔：基本檔次；主要檔次（可用于SDTV、HDTV和DVD等）；以及擴(kuò)展檔次（用于網(wǎng)絡(luò)的視頻流）。其中H.264的基本檔次是免費(fèi)，用戶可以無償使用，現(xiàn)得到美國(guó)蘋果公司和美國(guó)Cisco系統(tǒng)公司、中國(guó)聯(lián)想公司、諾基亞、美國(guó)On2技術(shù)公司、德國(guó)西門子、TI公司等的支持；其許可體系要比MPEG-4單純，公正無差別對(duì)待用戶和專利持有者。H.264替代MPEG-4的呼聲很高，除了其高性能外，低額專利費(fèi)和公正的無差別許可制度也至關(guān)重要。由于技術(shù)的日益成熟，半導(dǎo)體廠商已在進(jìn)行H.264的編碼/解碼LSI的開發(fā)。特別是HDD錄像機(jī)和DVD錄像機(jī)等設(shè)備中，采用H.264的實(shí)例已很多，更引起了半導(dǎo)體廠商的關(guān)心。加之，H.264采用的動(dòng)畫編碼方式和音頻編碼方式具有多樣化特性，今后幾乎將會(huì)是全部廠商的主要規(guī)格之一。