基于H.264视频编码研究.doc

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1、目 录摘 要1Abstract21 绪论31.1研究目的31.2文献综述31.3研究方法42 H.264简介52.1 H.264定义52.2 H.264基本原理52.3 H.264系统层结构62.4 H.264关键技术63 H.264的应用及产品市场103.1 H.264的应用103.2 产品市场123.3 应用到H.264的典型设备133.4 基于H.264芯片144 H.264与几种视频压缩的国际标准的对比164.1 H.261-263与H.264 的比较164.2 H.264与MPEG的比较164.3小结175 H.264的演进195.1 H.265标准诞生195.2 H.265较于H.

2、264的优势195.3 H.265的未来216 结论226.1 主要结论226.2 不足之处226.3 今后的工作22参考文献23致谢24摘 要伴随着信息技术和多媒体技术的迅速发展与完善，不断出现各种新的视频编码应用，人们对图像质量的要求不断提高。特别是实施视频应用更是广受大家青睐，有着相当广阔的应用前景。编码效率和图像质量在视频应用领域中一直是个矛盾的问题。H.264视频编码标准成功的解决了这一问题，但是计算复杂性很高在编码过程中。因此重点和难点就是降低编码过程中的计算复杂性和提高编码速度。本文将从H.264的关键技术入手，包括帧间预测，帧内预测，整数变换与量化，熵编码和去区块滤波等技术，对

3、比其他视频编码性能分析H.264的性能优点，研究H.264标准在现代有线和无线网络中的应用现状和趋势。结果表明，通过关键技术优化的视频编码器性能有了大幅度的提高。最后，本文还分析了算法优化的难点，提出了启发式的预测模式确定算法，实验表明经过优化后，可以用微小的编码图像失真为代价，较大幅度地提高了编码速度，编码器的性能得到了显著改善。关键词：H.264； 编码器； 预测； 算法AbstractWith the development of multimedia and communication technology, a variety of new applications with hig

4、h image resolution have been taken into practice. With great perspective, real time video applications are very popular, in which image quality and bitrates are in the dilemma. H.264 video coding standard Call solves this intractability problem successfully. However, there is much complexity in the

5、encoding processes of H.264 encoder. Therefore, how to reduce the complexities of encoding process, as well as to speed up the encoder, becomes the keystone of video application, which is hard to achieve. Therefore, this dissertation researches on three aspects of network video encoder, which includ

6、e the optimizing algorithm in video encoder, DSP hardware speeding up and the real-time transfer of H.264 video packets.Firstly, this paper focuses on high accuracy fix-point arithmetic of H.264 application. Including inter prediction; inter prediction entropy encoding and integral transfer and quan

7、tity and deblocking filter. Researching advantages of H.264 through compare with other encoding technology. The testing results indicate that the high performance of video encoder optimized by DSP optimized algorithmsSecondly, Firstly，by researching on the optimizing algorithms, we propose an algori

8、thm based on method of elicitation to optimize intra prediction, inter prediction and mode decision. The testing results indicate that the algorithm improves the encoding rate with little image distortion.Key Words：H.264；Video encoder; prediction; algorithms1 绪论视频编码技术随着网络技术的迅速发展而成熟与完善，流媒体传输技术在不断的更新以

9、及硬件设备不断提高的性能，视频应用得到了长足的发展。上个世纪80年代以来, ISO/ IEC和ITU-T两大标准化组织分别推出了MPEG-x和H.26x两大系列视频编码国际标准，推动了存储应用和视频通信的快速发展。在尽可能低的码率(或存储容量)下获得尽可能好的图像质量是所有这些编码标准追求的共同目标，现在主流的H.263和MPEG-4标准在这方面都取得了相当的成功,在可视电话和电视会议以及视频监控和流媒体网络传输等方面得到了广泛的应用，但是,随着网络的普及和市场的发展，视频图像业务的需求飞速增加，由于网络带宽所限，目前的压缩标准显得力不从心了。另外，随着移动数字终端上视频业务的兴起,如何适应不

10、同信道传输特性的问题也已经凸现出来了。针对这种现状，IEO/ IEC 和IT U-T 两大国际标准化组织联手制定出一种新的视频标准H. 264。H.264视频编码标准是以增加图像编码的运算量为代价来换取视频数据的高压缩比，所以图像质量和视频数据量之间的矛盾成了要解决的主要问题。H.264具有较强的抗误码特性，可以适应干扰严重和丢包率高的无线信道视频传输，从而获得平稳误码率低的图像。目前国内外对H.264编码技术的研究很多，其中包括帧内预测、帧间预测、熵编码和去区块滤波等关键算法技术的研究。1.1研究目的1.研究多种当前使用广泛的视频编码标准，并做以比较分析，总结出适合于网络特性的视频编码算法。

11、2.研究H.264的应用方向和芯片。3.深入研究H.264视频编码关键技术。4.最后通过研究本课题，对H.264视频编码技术要有更深层次的认识，为进一步研究打下了基础。1.2文献综述近些年来，数字视频通信产品正迅速的进入办公室和普通家庭中，其覆盖领域已触及到通信，多媒体，广播电视和计算机等各个角落。其应用范围渗透到从低端到高端不同的视频通讯应用。随着网络技术的发展以及网络环境的改善，最终用户接入网络的带宽较以前有了巨大的改善, 宽带网络技术正逐渐成为主流以及有潜力成为未来主流的接入技术，它包括xDSL，混合光纤同轴HFC，光纤到户FTTH ，交互式数字视频系统SDV等。另一方面随着3G技术的成

12、熟和无线通讯技术的发展，交互的个人视频通讯和高质量的视频广播给当前的视频压缩技术带来了新的挑战，以往的视频压缩技术已经不能适应网络环境的改变或是需要改进。总之，新型的数字视频应用需要新一代的视频压缩标准。但是几个不变的准则为：1、可靠链接的用户接收到的视频质量要好；2、计算能力强的用户接收到的视频质量要好；3、在编码端高性能的计算机要有高的编码效率。在视频压缩算法的研究中，国际标准化组织的运动图像专家组(MPEG) 和国际电信联盟ITU-T 的视频编码专家组(VCEG)的贡献颇多。他们分别提出了MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4和H.261，H.262，H.263的视频编码标准。但是这些

13、算法都有很强的针对性，如MPEG-1是针对视频存储的VCD；MPEG-2虽称为通用标准，但主要用于广播。MPEG-4 的应用面广，但还有需要完善和改进的地方，H.26X系列主要针对实时的视频会议。它们都有自己一些特殊的限制条件，如H.26X需要对等的编解码环境，低时延，低等待时间；而MPEG-2视频广播是不需要这些限制的。前面所说，随着网络的发展，无论是Internet网还是无线网络，都迫切需要一种新型的压缩算法，它不仅有高的压缩比而且可以根据不同的网络条件提供不同质量的视频服务可以应用在低带宽的信道也可以应用在高带宽的信道同时还应该有一定的网络自适应功能所以VCEG在完成H.263之后致力于

14、一个短期的目标。H.263+ 和一个长期的目标H.26L这就是H.264的前身后来MPEG组织和VCEG组织联合组成了JVT Joint Video Coding Experts Group联合视频专家组共同研究新的编码方案分别命名为MPEG-4 part 10 “Advanced Video Coding” (AVC)和H.264它的应用范围极其广泛。1.3研究方法本文采用资料收集与分析法。2 H.264简介视频编码的技术数不胜数，比如：Microsoft的WMV，MPEG组织的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4，ITU-T组织的H.263、H.264，还有国内自主知识产权的AVS等等

15、，但是，适合于网络传输的低传输误码率、高压缩率这些要求的却很少，目前最流行的网络数字压缩编码算法是MPEG-4和H.264。而H.264以其网络有好、容错的特点和高编码率的优势开拓了无线视频传输领域的疆土。2.1 H.264定义2003年ISO/IEC的运动图像专家组MPEG及ITU-T的视频编码专家组VCEG联合制订了新一代视频编码标准H.264/AVC，这个标准被ITU-T称为H.264，而在ISO中被称为“advanced video coding”（AVC）。故一般情况下我们称之为H.264。该标准具有很高的压缩效率和良好的网络适应能力，因此受到人们广泛的关注。2.2 H.264基本原

16、理H.264采用了基于块的编码模式，以编码器结构简洁为基础，通过改进一些核心算法进而获得比H.263和MPEG-4更好的压缩性能。庞大的数据量毫无疑问给存储器、通信带宽以及计算机的处理速度都带来了巨大的符合，所以为了解决这一问题，单单依靠扩大存储器容量和增加信道传输速率是远远不够的，所以人们想出了数据压缩的办法，通过这种数据压缩的办法把信息量压缩下来，以压缩的数据形式存储和传输，不仅节约了存储空间，还提高了信道的传输效率，还使计算机实时处理视频、音频的信息保证高质量成为可能。 与此同时，视频图像在空间和时间上都包含许多冗余信息，因此压缩本着的原则就是将庞大数据中的冗余信息尽量去除掉，即去除数据

17、之间的相关性，只保留相互独立的信息分量。所以。视频压缩图像的基本方法和思想可以概括主要一下两点：（1）在时间方向上，图像数据压缩采用的是运动补偿（Motion Compensation）算法来去掉冗余信息；（2）在空间方向上，图像数据压缩采用的是静态图像的压缩算法来去掉冗余信息。要去掉冗余信息则需要大量的运算，而我们研究的H.264视频压缩编码技术正是用大量的运算来换取高压缩率和高画质的。他通过增加运算的复杂性来降低码流的同时提高画质，其压缩率为MPEG-2的2倍以上，MPEG-4的1.5至2倍。但是这样的高压缩性是以牺牲大量的运算量换取来的，实验可得，H.264的编码处理计算量有MPEG-2

18、的十多倍。不过，虽然编码的运算量特别大，但是解码的运算量并没有因此而上升很多，所以对于接受视频的用户打开播放来说没有什么难度。可以说H.264的出现为低码流网络传输提供了解决其实现的方式，更是使得在现有同等带宽的情况下右路数据网络视频服务器的实现成为了可能，甚至可以应用于无线传输网络。2.3 H.264系统层结构H.264力求在各种开放环境下实现最小是真的最佳熵编码，达到低时延、容错性好、高压缩率、编解码复杂度可分级、对IP网以及无线网适应性强等主要功能。为了达到这些目标，H.264在设计上将整个编解码器体统分成了两层结构：视频编码层（VCL）和网络适配层（NAL），并且在每个层次上都进行了一

19、系列的性能提升，如图2-1。比如1/4和1/8像素精度和多参考帧运动的估计算法、整数正交变换法、去区块滤波的环路滤波器、基于内容的变长编码（CAVLC）、可变步长量化和基于内容的自适应算术编码（CABAC）。下面来具体介绍一下视频编码层和网络抽象层。图2-1 H.264系统层结构2.4 H.264关键技术本小节我们将着重研究一下H.264的关键技术，包括帧内预测、帧间预测、去区块滤波、整数变换与量化等技术。2.4.1 帧内预测帧内预测是H.264/AVC的重要特性之一，它是利用当前模块周围已经重建的像素值对当前块进行预测，然后对实验块和预测块的残差进行变换、量化、熵编码，从而来消除空间的冗余信

20、息。对于亮度像素而言，帧内预测编码分为帧内44 预测（Intra44）和帧内1616 预测（Intra1616）两种。其中，Intra44 有9 种可选的预测模式，独立预测每一个44 亮度子块，适合于带有大量细节的图像编码；Intra1616 有4 种可选的预测模式，预测整个1616 亮度块，适合于平坦区域图像编码。对于色度像素而言，只有一种编码尺寸：88，对应4 种可选的预测模式，类似于1616 亮度块的预测模式。除此以外，还有一种帧内预测编码模式I_PCM。在该模式下，编码器直接传输图像的像素值，不经过预测和变换。在图像内容不规则或者量化参数非常低时，该模式比前面提及的常规模式效率更高。引

21、入帧内预测的技术虽然呢在一定程度上是增加了编码的复杂性，但是它却大大的提高了编码的效率，是H.264编码标准的一大亮点之一。2.4.2 帧间预测帧间预测是利用相邻帧图像之间具有的很强相关性最大程度地减少冗余信息的视频编码关键技术之一，帧间预测技术利用的是运动估计和运动补偿这两种技术来消除图像之间冗余度的一种有效手段，是目前视频编码标准普遍大多数采用的技术。H.264/AVC帧间预测技术是利用已编码视频的帧和基于块的运动补偿的预测模式。在以往的视频编码标准中定义了两种块的大小：1616和88。基于块的运动模型假定块内所有的像素都做相同的运动。由于视频图像的复杂性，在较大的块中可能包含多个具有不同

22、运动状态和不同形状的对象，此时仅仅采用一个或四个运动矢量无法精确的描述一个宏块内部的全部细节，这必然导致多个运动物体边缘处出现较大的误差。因此， H.264/AVC标准把块尺寸范围进行推广：从1616到44，有效的提高预测效果；同时引入了高精度的运动估计及多参考帧技术，大大提高了编码效率。2.4.3 整数变换与量化在图像编码中，变换编码和量化本来是两个独立的过程，但是在H.264中将两个独立的的过程中的乘法合二为一了；并进一步采用了整数的运算，相对减少了编码的计算量，提高了图像压缩的实时性，而且对于PSNR(峰值信噪比)的影响却是很小的。本来在H.264的整数变换之前，传统采用的是DCT变换。

23、但是DCT变换存在两个严重的缺陷：一是由于他不是整数变换，所以在做快速运算时候，需要把系数放大成整数，计算完后再缩小，不用说，这种编码端计算的结果和解码端计算的结果不仅计算量相当大，而且容易出现失配的现象；而且计算相当复杂，因为它是需要做乘法运算。在H.264中采用了基于DCT变换的整数变换，全部系数都是整数，不会出现DCT变换中出现的现象“反变换误差”。整数变换中，它的单位是4X4，而不是以往用的8X8或者16X16，由于变换块的尺寸减小了，因为运动物体的划分是更加精确了，不但变换计算量缩小了，而且在运动物体边缘处误差也大大的减小。量化过程中，H.264为了提高控制码率的能力，量化步长变化不

24、是一固定的增幅，而是增长的幅度为量化参数每增加6，量化步长增加一倍。变换系数幅度的归一化过程在反量化的过程中同时进行，避免了除法的出现，这样就大大的减少了计算的复杂性。2.4.4 熵编码熵编码是无损压缩编码的方式，它生成的码流可以经解码无失真地恢复出原数据。在以前的视频编解码标准中，控制信息、运动信息和量化后的变换系数多采用Huffman编码，使用静态的概率估计码表，这样就忽略了不同视频流在统计特性上的区别，也忽略了待编码符号之间的相关性。H.264/AVC中采用了几种不同的熵编码方法：通用可变长编码（UVLC）、基于上下文的变长编码（CAVLC, Context-Adaptive Varia

25、ble Length Coding）和基于上下文的二进制算术编码（CABAC, Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding）。 H.264/AVC中的UVLC码表提供了一个简单的方法，不管符号表述什么类型的数据，都使用统一变字长编码表。其优点是简单，缺点是单一的码表是从概率统计分布模型得到的，没有考虑编码符号间的相关性，在中高码率时效果不是很好。 CAVLC编码方法通过根据已编码句法元素的情况，动态调整编码中使用的码表，取得了极高的压缩比。该方法用相同的码表可以对不同的对象进行编码，很容易实现熵编码，同时解码器也很容易识别码字的前缀进行熵编码。CAVLC

26、用于亮度和色度残差数据的编码，因为残差经过变换和量化后非零系数主要集中在低频部分，而高频部分大多为零，同时这些系数经过锯齿扫描，DC系数附近的非零系数数值较大，而高频位置上的非零系数值大部分是+1和-1， CAVLC充分利用残差经过整数变换、量化后数据的这些特性进行压缩，可进一步减少数据中的冗余信息，为H.264卓越的编码效率奠定了基础。 CABAC编码是一种算术编码，而不是变长编码。算术编码的思想是用0和1组成的一组数据来表示一个字符输入流，它的本质是为这个输入流分配一个码字，而不是给输入流中的每个字符分别指定码字。CABAC内建了由大量实验统而得到的概率模型，在编码过程中，它能根据当前所要

27、编码的内容以及先前已编好的内容动态地选择概率模型来进行编码。据统计，CABAC可获得比CAVLC低515%的位速率。2.4.5 去区块效应滤波基于块的视频编码的一个典型特点就是在图像中出现偶发的可察觉的块结构，这是由于重构块的边缘像素与块内部像素相比恢复精度要低，块效应是目前压缩编码最明显的视觉失真之一。在H.264/AVC视频编码标准中，块效应有两种来源。最显著的一个是在Intra和Inter帧预测残差编码中的整数44变换，对变换系数的粗量化会导致可见的块边缘不连续。第二个是来自运动补偿预测。预测从可能的不同参考帧中把内插像素数据拷贝出来形成运动补偿块，由于几乎没有正好合适的数据，被拷贝块的

28、数据引起的边缘不连续性会上升；另外，在拷贝过程中参考帧中存在的不连续性又被搬到将要被补偿块的内部。有两种方法在视频编解码器中加入去块效应滤波器，即去块效应滤波器可以作为后处理滤波器使用，也可以作为环路滤波器使用。后处理滤波器仅仅是在编码环外的显示缓存器里进行操作，不是标准中的一个规定部分。另一方面，环路滤波器是在编码环中使用的，也就是说，经过滤波的各帧是作为对后续帧编码时运动补偿的参考帧使用的，这就强制一个符合标准的解码器进行滤波，解码器使用滤波器与在编码端使用环路滤波器防止漂移。H.264/AVC标准使用去块效应滤波器，在减少块效应的同时并不影响图像的锐度，使图像的主观视觉质量得到提高，与不

29、采用滤波达到相同客观图像质量的视频流相比通常可降低5%15%的比特率。3 H.264的应用及产品市场H.264的应用非常广泛，可以说在我们生活中是无处不在。比如H.264的解码芯片课用于卫星高清机顶盒，它是网络视频主要的压缩技术，可以用于微软IE浏览器和苹果的浏览器。而H.264的编码技术更是广泛，在民用中可用于比如视频监控、影视节目制作、新闻采访、视频点播、远程教育、婚庆节目、移动视频传输甚至是医疗手术等许多方面。可以说在我们的生活中少了H.264和其他编码技术就少了一只眼睛一样，这真是一点都不夸张的说法。3.1 H.264的应用3.1.1 视频监控基于H.264优化的编码器技术可以构建数字

30、的监控系统，几乎现在所有的闭路监控器都是源于H.264的编码压缩技术：从摄像机输出的模拟信号通过采集器抽样后被编码器直接数字化称为H.264码流并打包成网络包而发送出去，在监控室中的解码器接收到网络包可以解码还原出视频信号。基于H.264的优化编解码器技术构建的数字视频监控系统直接支持网络视频传输和网络管理的功能，使得监控范围打到前所未有的高度和广度。除了编解码器以外，还有硬盘数字录像和控制器等独立的硬件模块可以独立安装，不同的厂家设备还可以实现互联。 基于H.264的优化编解码器技术的数字视频监控系统的优点是可以提供清晰的、高质量的视频，且占用网络的带宽很小，甚至可以在电话线上实现CIF窗口

31、大小的监控。2008年奥运会，成为中国部署H.264视频监控的一个重要阶段。此外，中国电信在早期阶段进行的IPTV测试中，也大量采用了H.264技术，虽然后续中国电信也开始对国产视频标准AVS，但对H.264的测试和跟踪仍然在继续。中国电信“全球眼”业务当前已经开始在一些局部地区大量采用H.264技术，并和现有专网视频业务进行混合方案的提供，效果良好，这是当前中国乃至全球范围内覆盖最大、专项业务线最为全面的业务类型。3.1.2 网络视频直播基于H.264编码技术可以提供强大的视音频流式播放功能，可广泛应用于电信或者广电服务提供商、学校以及网络教育培训中心等各个领域。例如，全球最大的视频2.0网

32、站YouTube正在逐渐将其视频转换为H.264编码，我国的土豆网高清版的视频也是采用H.264标准，Adobe发布的最新版本flash也宣布支持H.264格式。中国互联网上广泛传播的高清视频、电视剧中，H.264是使用最广泛的压缩编码，几乎占到高清总视频量的一半。3.1.3 视频会议/电话利用H.264优化编解码器技术构建的视频会议系统能够适应不同带宽的网络环境从而为用户提供清晰流畅的视频图像，这是其他视频编码无法做到的。用户可以使用普通的电视机，配备视频采集设备和耳机和麦克风的PC机。再配备网络会议传输系统，即可实现基于IP网络的视频会议。这与传统的桌面PC会议系统相比，利用H.264技术

33、的视频会议系统，由于不受低网络带宽限制和桌面环境限制的优点，使得系统可以更加稳定和专业，更易于实现高端的企业以及电信运营的大规模应用。3.1.4 高清电视H.264是用于高清数字电视（HDTV）等高清晰度影像的编解码器技术，而且今后会越来越普及于人们的生活中。比如使用MPEG-2最小只能压缩至30GB，而使用H.264这与的高压缩率编解码器，在画质丝毫不下降的前提下可压缩到15GB以下。可以说H.264视频压缩编码技术真的是为人类做出了极大的方便。采用H.264的典型电视公司有日本广播电视公司、欧洲DVB steering Board、美国数字电视的卫星传送等机构都已决定采用H.264标准，而

34、中国电信也将H.264作为其网络数字电视平台的编解码标准。3.1.5 无线视频通信无线宽带是下一代网络发展的必然趋势，用户在利用桌面终端访问多媒体内容时，也越来越希望能够利用移动终端在任何时间、任何地点获得同样的服务。H.264编码技术能够通过移动网络视频从而实现移动设备上的视频编解码器和播放的应用，其编码码率的范围能达到1Mbps，能够适应各式各样的移动网络。和其他视频压缩标准比如H.263，MPEG-4等等相比，H.264可以说是大幅度的节省了宽带，例如，对CIF分辨率的移动视频应用来说，H.264基线协议只要求250kbps的数据速率。而与之相比，MPEG-2要求达到900kbps，MP

35、EG-4要求达到500KBPS。经过专门的优化，H.264优化编码器技术容易嵌入到性能差异很大的移动设备中。正在我国全面铺开的CMMB移动电视采用的就是H.264视频压缩编码。3.1.6 MP4总有一些玩家会有这样的疑问，在SONY公司出产的游戏机PSP上的视频文件比许多同样具有4.3寸屏幕的MP4上欣赏的视频要清晰、画质质量高很多，究竟SONY PSP上支持的这个视频格式到底是什么来头？其实它就是H.264，2008年奥运会，成为中国部署H.264视频监控的一个重要阶段。此外，中国电信在早期阶段进行的IPTV测试中，也大量采用了H.264技术，虽然后续中国电信也开始对国产视频标准AVS，但对

36、H.264的测试和跟踪仍然在继续。此外由于SONY PSP、苹果的ipod系列等终端设备支持H.264解码，所以网上还流行者大批非高清H.264影视节目视频文件。3.2 产品市场按编解码功能划分，H.264市场可划分为解码市场、编码市场。3.2.1 解码市场H.264解码产品，主要有：支持H.264标准的解码集成电路，含专用解码芯片和系统芯片SoC；支持H.264标准的解码软件，用于各类电子产品。最先大规模采用H.264解码芯片的，是卫星高清机顶盒。由于H.264技术能够显著提高压缩效率，一个卫星转发器发送的高清电视节目，可以从过去的1个频道增加到3个频道（配合DVB-S2等新型传输技术），故

37、美国及欧洲的卫星运营商从2004年起相继采用H.264解码芯片。至今，支持H.264标准，已经成为各类高清机顶盒SoC芯片的标准配置，且被高清电视机的SoC芯片广泛采用。H.264解码芯片的市场总量将在2013年以前保持20%以上的高速增长的态势。随着互联网视频服务的快速崛起，各类智能电子设备都陆续支持视频网络下载及播放。H.264标准一直是网络视频的主要压缩技术之一，且在又有逐步取代Flash视频格式的发展趋势。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的解码芯片生产厂家有深圳的海思、上

38、海富翰微电子、Broadcom、意法半导体（ST）和美国sigma designs、科胜讯系统（Conexant system）、Qpixel科技、富士通、杭州国芯等。3.2.2 编码市场由于H.264出色的编码效率，使其很快就被以视频监控设备为主体的编码设备市场所接受。中国是世界上最早采用H.264进入视频监控市场的国家之一。随着视频监控设备向高清网络摄像机的转移，H.264技术将在未来多年里在该市场占据统治地位。生产H.264编码器的厂家众多，其中绝大部分主流厂家均有产品供应的市场，而且都推出基于H.264的高清编码器，比如国内的Suma（数码视讯）、Topreal（滕锐）、汇视源等，国外

39、有法国的ENVIVIO、THOMSON、哈雷、skystream、科学亚特兰大、Tandberg、optibase等。3.2.3 专利费在专利费上，H.264吸取了MPEG-2及MPEG-4的part2的经验和教训，推出了较之前的标准更低的操作性更强的许可政策。比如，AVC许可政策每台产品0.20美元的收费，与MPEG-2每个终端收费4到6美元（2002年前）和2.5美元（2002年后）相比，降低幅度超过一个数量级。具体专利费如下：0-10万单位/年无费用；超过10万单位/年，0.2美元/单位；超过500万单位/年，0.1美元/单位；每年最高费用（封顶费用），500万美元/年。3.3 应用到H

40、.264的典型设备3.3.1富瀚H.264高清网络摄像机和视频服务器日前，上海富瀚微电子正式发布H.264高清网络摄像机和视频服务器解决方案，推出三款参考设计：高清枪式网络摄像机、高清视频会议摄像机和多通道网络视频服务器。高清枪式网络摄像机采用高性能H.264视频编码ASIC芯片，视频压缩算法优越，压缩比高，处理灵活；支持1920x1080每秒25帧的实时编码；1/ 2.5 CMOS传感器；功能齐全，包括心跳、报警、用户管理；支持PoE供电(IEEE802.3af )；输出标准的TS流。高清枪式网络摄像机适合室外使用。典型应用包括：城市道路及卡口监控、宾馆、大型超市、银行、监狱、法庭、医院、工

41、厂、军队等。多通道网络视频服务器 (DVS) 支持标准H.264视频压缩格式，可扩展为2路720p、4路D1、8路D1、16路CIF等应用；支持双编码及G.711,G.726音频压缩格式；内置Video streaming Server和Web Server，支持IE浏览器的远程监视、参数配置和升级；支持码率控制，双向语音对讲、用户管理、报警输入输出、本地录像、图像屏蔽、移动侦测；主机软件支持多路同步回放，支持快进、快退功能。3.3.2基于Android系统的H.264视频压缩技术视频服务器在目前视频领域中的应用，主要是利用网络视频服务器构建远程监控系统。基于网络视频服务器的多通道数字传播技术

42、，具有传统的模拟视频输出系统无可比拟的诸多优势。但要使网络视频监控得到普及还有待于解决以下问题：尽快提高视频压缩的技术水平，目前先进的压缩标准H.264可以部分解决视频质量和网络带宽占用这个矛盾。H.264AVC标准是一种高性能的视频编解码技术，相比以前的标准，具有更高的压缩率、高质量图像、容错功能、并有很强的网络适应性。 随着Android技术的迅猛发展和日趋成熟，其开放性、便携性、良好的兼容性、无缝结合网络通信等特点将使Android操作系统在未来工业领域中有广泛的应用。基于Android平台的视频服务器监控系统由监控前端、监控终端和网络3部分组成。监控前端是一个嵌入式Android系统，

43、通过S3C6410的USB摄像头采集视频数据，并传送给Android应用层的编解码模块，应用层通过调用JNI接口链接Android底层封装的动态库，实现基于H.264标准视频压缩，将压缩数据打包发送到IP网络上，监控终端通过网络接收数据包，最后解码进行实时播放。基于Android的视频服务器系统主要包括监控前端、中间网络和监控终端。监控前端的USB摄像头采集视频数据，Android应用层调用封装的JNI库进行标准的H.264压缩，经过网络打包发送给监控终端，终端通过解码实时查看视频。其中流媒体服务器主要由3层结构组成：服务器、网络服务接口和驱动模块。3.3.3意法半导体（ST）的H.264产品

44、ST的Nomadik处理器与McubeWorks的 H.264解码器组成的移动视频平台将为运行视频点播、数字多媒体广播和媒体播放器应用的视频手机提供强大的动力。特别是，视频解码器的授权能够让ST提前进入快速增长的手机市场，参与移动视频播放器、电视手机、数字摄录机等类似的便携应用的竞争。特别是视频功能，如互动电视和影片赛事的精彩剪辑，被视为第三代手机(3G)的一项关键功能。Nomadik处理器与McubeWorks的编解码器的融合为这些产品的设计人员开发高性能、低功耗的可升级设计提供了一条捷径。McubeWorks的视频解码器软件运行在STn8810 Nomadik处理器和Symbian的 Se

45、ries 60 v9.1操作系统之上，在QVGA分辨率下，图像传输速率(fps)至少每秒20帧。目前优化的目标是将帧速率提高到30 fps，分辨率提高到通用接口格式标准。而且，该解码器软件可以集成到任何操作系统，并完全兼容Java Vision Toolkit。3.4 基于H.264芯片3.4.1 富士通微电子公司大规模集成电路（LSI）富士通开发的全新款大规模集成电路（LSI），该芯片采用H.264格式，可以实现高清晰度电视图像的实时压缩和解压缩。芯片以富士通实验室有限公司开发的H.264处理运算法为基础，并融合了富士通90纳米制程的高能视频和音频处理技术。这也是业内首块可以支持H.264高

46、级规范 4.0 (*2)标准（新一代DVD中采用）的芯片。该大规模集成电路可以帮助各种视听产品实现高清晰图像的录制、回放、和传输，譬如便携式视听产品、硬盘式录像机和家庭网络设备。富士通之前开发过多种MPEG格式的大规模集成电路芯片，在此基础上，富士通参与了有关H.264标准制定组织的相关工作，并积累了相关技术经验。该芯片使用了由富士通实验室开发的专利压缩技术，可以减少运算负荷；同时还融入了富士通的适合低功耗小尺寸应用的嵌入式存储器技术和90纳米制程，是行业内首块可以支持H.264高级规范应用的芯片。该芯片适用于各种需要高清晰图像处理的设备应用，如电池供电的便携式视听产品、台式硬盘录像机和视频传

47、输用途的家庭网络设备。富士通将继续强化该款芯片的功能，使其能够完全支持高清晰应用（最高像素可达1920 X 1080）。富士通也将不断丰富视频处理芯片的产品阵容，其中包括支持多种视频格式（H.264 和 MPEG-2两种格式）的“多解码器”芯片。3.4.2 Ambarella公司的A199芯片Ambarella公司拥有一款17mm2大小的SoC产品A199，能够以15Mbps以上的速率处理H.264编码，耗能仅为1瓦。A199包括H.264编码和ARM9内核。A199在单个裸片中执行编码和主要的相机控制功能，这其中包括AAC音频和JPEG图像编解码器。一个嵌入式的ARM9用来控制相机、镜头、C

48、CD(或CMOS传感器)以及LCD模块。该器件还支持USB 2.0、TV输出功能、面向硬盘的IDE接口、所有主要格式的闪存卡、以及16到256MB的DDR2存储器。3.4.3 台湾升迈科技整合性单芯片(SoC)GM8180升迈科技的GM8180是高度集成的编解码系统单芯片，它支持H.264编解码，在分辨率1280X720和1280X960 pixels，H.264压缩效率能打到30和22.5帧。是目前集成度最高H.264编解码系统单芯片。他可以应用于多通道H.264混合NVR/DVR应用、H.264的IP/mobile TV服务和H.264实时高清网络摄像机。3.3.4 海思HI3510海思Hi3510视频编解码芯片，是支持H.264 D1实时编解码的一种SOC芯片。具有低BOM成本的高集成度SOC多核构架（ARM+DSP+视频编码器）。可用于安防监控IPC(H.264高压缩、低码率视频编码)、DVS（集成H.264视频算法和音频算法）、可视电话和DVR等功能。是海思半导体公司出产的一种高效率H.264芯片。3.4.5 其他常见H.264芯片中国的海思半导体，推出了Hi3511和Hi3512。升迈科技又再接再厉推出了GM8185，出了包含MUX功能外更是提升了SOC内含的CP