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当我们在观看各种网上视频、高清有线电视，都离不开背后的视频编码标准，现在市面上的关于多媒体图像处理的图书中，很多都是针对某一种编码标准的详细解读和教程，但是还没有一本将世界上使用的所有视频格式进行全面横向解读和评测的图书，在这一点上，《视频编码全角度详解》
是非常有特色的。本书囊括H.120、H.261、MPEG-1、MPEG-2/H.262、H.263系列、MPEG-4、VP6、Dirac、VC-1、H.264/MPEG-4第10部分、H.265/HEVC和我国的AVS China等从人类进入信息时代至今的主要视频编码标准，以及标准之间的转码问题。本书重点阐述了标准内在的基本功能、工具、技术和操作，涉及的内容之广是同类书罕有的。《视频编码全角度详解》在这个意义上，具有非常高的参考价值和研究意义。
目录
译者序
原书序
致谢
缩略语
第1章 引言
摘要
1.1 流行的视频和音频标准
1.2 视频的数字表示
1.3 视频编解码的基本结构
1.4 视频编解码性能比较的衡量标准
1.5 音频的数字表示
1.6 感知音频编码的基本结构
1.7 音频编解码的性能比较测度
1.8 总结
第2章 视频编码标准和视频格式
摘要
2.1 前言
2.2 复杂度的降低
2.3 视频编码标准
2.4 MPEG和H.26x
2.4.1 H.120
2.4.2 H.261
2.4.3 MPEG-1
2.4.4 H.262/MPEG-2
2.4.5 H.263, H.263+ 和H.263++
2.4.6 MPEG-4
2.4.7 H.264/MPEG-4第10部分/AVC
2.4.8 H.265/HEVC
2.5 视频格式和质量
2.5.1 帧与场
2.5.2 颜色空间
2.5.2.1 YCbCr采样格式
2.5.3 视频格式
2.5.4 质量
2.5.4.1 峰值信噪比
2.5.4.2 SSIM
2.6 总结
第3章 AVS China
摘要
3.1 AVS China
3.2 AVS China档次和级别
3.2.1 AVS-video 的基准档次
3.2.2 AVS-video基本档次
3.2.3 AVS-Video伸展档次
3.2.4 AVS-Video 加强档次
3.3 AVS使用的数据格式
3.3.1 AVS视频分层结构
3.3.1.1 序列
3.3.1.2 图像
3.3.1.3 分片
3.3.1.4 宏块
3.3.1.5 块
3.4AVS视频编码器
3.4.1 编码过程概述
3.4.2 AVS视频编码器用到的编码工具
3.4.2.1 变换
3.4.2.2 量化与扫描
3.4.2.3 熵编码
3.4.2.4 去块效应滤波器
3.4.2.5 模式判决
3.4.2.6 帧内预测
3.4.2.7 帧间预测
3.5AVS视频解码器
3.6 AVS 视频比特流
3.6.1 起始码
3.6.2 起始码值
3.6.2.1 视频_编辑_码
3.6.2.2 视频_序列_终止_码
3.6.2.3 视频_序列_起始_码
3.6.2.4 扩展起始码
3.6.2.5 用户数据起始码
3.6.2.6 I帧起始码
3.6.2.7 PB帧起始码
3.6.2.8 分片起始码
3.6.3 帧编码类型
3.7AVS视频流的NAL单元
3.7.1 AVS视频流NAL单元的映射
3.7.2 NAL单元首部描述
3.7.2.1 禁用的零比特或禁用比特
3.7.2.2 nal_ref_idc 或NAL参考ID
3.7.2.3 nal_unit_type 或NAL单元类型
3.7.2.4 RBSP字节
3.7.2.5 NAL单元定界符
3.8 AVS-M简介（AVS第7部分）
3.8.1 AVS-M的数据结构[A74]
3.8.1.1 编码的视频序列[A74]
3.8.1.2 帧[A74]
3.8.1.3 分片
3.8.1.4 宏块
3.8.2 AVS-M的体现
3.8.3 基本档次的多个级别
3.9 块模式预测模式
3.9.1 帧内预测
3.9.2 帧间预测
3.9.3 跳跃模式预测
3.9.4 率失真优化
3.10 变换、量化和熵编码
3.10.1 变换
3.10.2 量化
3.10.3 熵编码
3.10.4 简化的去块效应滤波器
3.11 AVS第1部分：系统[A80]
3.11.1 程序流
3.11.2 运输流
3.12 IEEE AVS
3.12.1 应用
3.12.2 档次和级别
3.12.3 设计特征概述
3.13 总结
3.14 专题
第4章 H.264/MPEG-4高级视频编码
摘要
4.1 概述
4.2 H.264的档次和级别
4.2.1 H.264的档次
4.2.1.1 基本档次
4.2.1.2 主档次
4.2.1.3 扩展档次
4.2.1.4 FRExts修订案定义的高档次
4.2.2 H.264的级别
4.3 H.264编码器
4.4 帧内预测
4.5 帧间预测
4.6 P分片中宏块的帧间预测
4.7亚像素运动矢量
4.8变换与量化
4.9环路去块效应滤波器
4.9.1 滤波器强度
4.10B分片与自适应加权预测
4.11 熵编码
4.12 H.264解码器
4.13 H.264的一些应用
4.14 总结
4.15 专题
第5章 高效视频编码（HEVC）
摘要
5.1 引言
5.2 视频编码联合协作团队
5.3HEVC测试模型中编码工具的分析，HM 1.0：帧内预测
5.4HEVC编码器
5.4.1 帧内预测
5.4.2变换系数扫描
5.4.3亮度与色度的分数像素内插
5.4.4 HM1与HEVC草案9编码工具的比较
5.5扩展到HEVC
5.6档次和级别
5.7HEVC编码器的性能和计算复杂度
5.8HEVC的系统层面集成
5.9 HEVC的无损编码与改进
5.10总结
5.11 专题
第6章VP6视频编码标准
摘要
6.1 前言
6.2 与以前的Flash编解码系统MX相比
6.3 VP6算法基础
6.4 VP6的编码档次
6.5 帧类型
6.5.1 黄金帧
6.6 宏块模式
6.6.1 I帧的宏块模式（帧内模式）
6.6.2 P帧的宏块模式（帧间模式与帧内模式）
6.7 最近邻块和近邻块
6.8 运动矢量
6.8.1 编码
6.8.2 预测环路滤波
6.9 分数像素运动补偿的滤波
6.9.1 双线性滤波
6.9.2双三次滤波
6.10 对于无约束运动矢量的支持
6.11 预测环路滤波
6.12 DCT，扫描顺序和系数牌集合
6.12.1 扫描顺序
6.12.1.1 默认扫描顺序
6.12.1.2 自定义扫描顺序
6.12.2 DCT编码与系数牌集合
6.12.2.1 直流预测
6.12.2.2 系数牌集合
6.12.2.3 直流解码
6.12.2.4 交流解码
6.12.2.5 交流系数的算术和霍夫曼解码
6.12.2.6 解码零游程
6.13 量化
6.14 熵编码
6.14.1 上下文信息的利用
6.14.2 霍夫曼编码器
6.14.3 BoolCoder
6.15VP6编码概述
6.16 VP6的编码性能 [P7]
6.17 VP6黄金帧 [P7]
6.18 背景/前景分割[P7]
6.19 上下文预测的熵编码
6.20 比特流分割 [P7]
6.21双模式算术与变长编码 [P7]
6.22 自适应亚像素运动估计[P7]
6.23 VP6-E和VP6-S编码器档次 [P7]
6.24 设备端口与硬件实现 [P7]
6.25 总结
6.26 专题
第7章 Dirac视频编解码器与H.264/MPEG-4第10部分的性能分析和对比
摘要
7.1前言
7.2Dirac的体系结构
7.2.1Dirac 编码器
7.2.2Dirac 解码器
7.3Dirac中的编码和解码阶段
7.3.1 小波变换
7.3.2缩放和量化
7.3.3 熵编码
7.3.4运动估计
7.3.5运动补偿
7.3.6解码器
7.4实现
7.4.1 编码结构概述
7.4.2编码的简明性和相对速度
7.5结果
7.5.1 压缩比测试
7.5.2SSIM测试
7.5.3PSNR测试
7.6结论
7.7未来的研究
7.8总结
7.9专题
第8章 VC-1视频编码
摘要
8.1VC-1的结构
8.2整数变换编码
8.2.1 逆变换
8.2.2前向变换
8.2.2.1Z型扫描
8.2.2.2量化
8.3运动估计/补偿
8.3.1环路滤波器
8.3.2复杂度
8.3.3档次和级别
8.4简单档次
8.4.1比特流结构
8.4.2基本档次的帧内压缩
8.4.3块大小可变的变换规定
8.4.4重叠变换
8.4.5每个宏块的4个运动矢量
8.4.6Y分量的四分之一像素运动补偿
8.5主档次
8.5.1 CbCr的四分之一像素运动补偿
8.5.2起始码
8.5.3扩展的运动矢量
8.5.4环路滤波器
8.5.5动态分辨率的改变
8.5.6B帧
8.5.7自适应宏块量化
8.5.8亮度补偿
8.5.9范围调节
8.6高级档次
8.6.1 比特流结构
8.6.2隔行扫描
8.6.3序列级的用户数据
8.6.4入口点层
8.6.5显示元数据
8.7H.264到VC-1的转码
8.7.1帧内编码宏块模式映射
8.7.2帧间编码宏块模式映射方案
8.7.3运动矢量映射
8.7.4参考帧
8.7.5跳过宏块
8.8VC-1 的传输
8.8.1传输流中VC-1的数据封装
8.8.2程序流中的VC-1数据封装
8.9VC-2视频压缩
8.9.1前言
8.9.2范围
8.10总结
8.11专题
附录A关于Dirac、H.264和H.265图像质量的调查研究
A.1前言
A.2H.265
A.3使用SSIM和FSIM的图像质量评价
A.4结果
A.4.1使用QCIF序列Foreman的结果
A.4.2使用CIF序列Foreman的结果
A.4.3使用QCIF序列Container的结果
A.4.4使用CIF序列Container的结果
A.5结论
A.6专题
附录BAVSNR软件的PSNR平均值
参考文献
附录C通用图像质量指标与SSIM的比较
C.1前言
MSE：均方误差 [Q22]
为什么用MSE [Q22]？
MSE有什么问题？[Q22]
使用MSE的隐含假定
主观对客观图像质量测度 [Q15]
C.2通用的图像质量指标 [Q8]
质量指标的定义
在图像中的应用
C.3结构相似度指标 [Q13]
C.4带有失真的图像 [G11]
C.5测试结果
失真的Lena图像
失真的Goldhill图像
失真的Couple图像
C.6结论
专题C
图像知觉质量评价指标：结构相似度
C.7H.264参考软件中关于视频质量测度的JVT文档
摘要
前言
新的失真测度与JM
附录DH.264中模式相关的DCT/DST实现方案
D.1 前言
D.2参考软件中变换的实现方案
D.3提出的方案
D.3.1 从帧内预测模式到DCT/DST的映射
D.3.2获得H.264的DST矩阵
D.3.3H.264/AVC参考软件中DCT/DST的实现
D.4BD-PSNR和BD-比特率的计算
D.5性能分析
D.5.1WQVGA（416×240）序列的测试结果
WVGA（832×480）序列的测试结果
HD（1,920×1,080）序列的测试结果
高清（1,080×720）序列的测试结果
用于RaceHorse序列DCT/DST不同组合的测试结果
D.6结论与未来的工作
附录EH.264的实现软件JM，Intel IPP和X264的性能分析与比较
E.1H.264
E.2JM软件 [H30]
E.3X264 [X1]
E.4Intel IPP [X3]
E.5JM(17.2)性能分析
E.6X264性能分析
E.7Intel IPP性能分析
E.8在基本档次、主档次和高档次中JM、X264和Intel IPP软件的SSIM比较
E.9基本档次、主档次和高档次中JM、X264和Intel IPP软件实现的PSNR对比
E.10基本档次、主档次和高档次中JM、X264和Intel IPP软件所用编码时间的对比
E.11基本档次、主档次和高档次中JM、X264和Intel IPP软件实现的压缩比对比
E.12结论
E.13未来的工作
附录F基于H.264“只编码I帧”的AIC实现以及与其它静止帧图像编码标准如JPEG、JPEG 2000、JPEG-LS和JPEG-XR的比较
F.1前言
F.2高级图像编码
F.3改进的AIC
编码器
解码器
F.4H.264标准
H.264/AVC主档次帧内编码
H.264/AVC FRExt高档次帧内编码
F.5JPEG
F.6JPEG2000
F.7JPEG XR
F.8JPEG-LS
F.9JPEG-LS 算法
LOCO-I的描述
F.10主要差别 [AC1, H11, J22, JX3, JL2, JL4]
F.11评价方法
图像测试序列
编解码器的设置
主观对客观图像质量测度
F.12结论和未来的工作
附录G面向高清视频编码的更高阶二维整数余弦变换
G.1离散余弦变换与视频压缩
G.2整数余弦变换
G.3简单的2维16阶ICT
G.4改进的2维16阶ICT
G.5基于Loeffler因式分解的二维16阶binDCT
G.6变换编码增益
G.7H.264/AVC中的实现方案与性能分析
G.8AVS-Video的实现方案和性能分析
G.9结论和未来的工作
附录HH.264编解码器的比较
H.1比较的任务
测试范围
本次比较的新颖之处
比较规则
测试硬件特性
编解码器要求
开发者可交付成果
有用的链接
序言
就我们知识所及，本书综合了所有最近的主要视频编码标准：AVS China，H.264/MPEG-4 Part 10（今后称之为H.264/AVC），VP6（目前VP10），DIRAC，VC-1/2以及HEVC/NGVC（HEVC：高效视频编码/下一代视频编码），在这个意义上说，本书是独特的，不寻常的。除了后面的标准外，所有的这些标准已被工业界（在不同层次上）采用，为大众市场开发消费电子产品（机顶盒、搜索引擎、便携电脑、PC机、平板电脑、网络书籍、数码相机、DVD、蓝光光碟、智能手机、各种手持移动设备、视频点播、视频流等等）。基于HEVC/NGVC的产品也处于不同的开发阶段，这一点可以从各种论文中看到（会议论文集、期刊论文、专题报告、主题演讲——见第5章）。本书的焦点在于，导致各种比特率下的压缩/编码、质量级别和应用场合的这些标准内在的基本的功能性、工具、技术和操作。详细的逐步实现过程是有意省略的。然而，除了标准的性能比较和局限，本书还呈现了对于这些标准的透彻理解。借助于在线资源，诸如web/ftp地址，标准文档、开源软件、述评论文（期刊出版物以及会议陈述）、主题演讲、专题报告、技术反思、和相关资源，读者很便利地在不同档次（profile）和级别（level）上实现编码器和解码器以评价它们的性能。
独具慧眼又独出心裁的读者可以改善性能，降低复杂度和探索另外的应用。除了第1章和第2章，剩余的各章均以专题结束（可以调整修改做硕士论文，某些甚至可以做博士论文），这些项目在此抛砖引玉，启发思想。此外，本书展望了从一个标准到另一个标准的转码（不是一个标准的编/解码器连接另一个标准的编/解码器）。通过将一个标准的部分编码比特流有效地/高效地用于其他标准内，以此来显著降低转码器的总体复杂度。这本身就不是件容易的事情。然而，许多挑战已被克服，那就是，MPEG-2到H.264/AVC转码器的实现，反之亦然，以及H.264/AVC到VC-1的低复杂度转码。
HEVC/NGVC（见第5章）是最新的标准，旨在与H.264/AVC相比，在相同视觉质量下降低大约50%的比特率。2013年1月，它的最终国际标准草案（FDIS：Final Draft International Standard）已经面世（主要是10比特位深和所有的帧内档次），工作草案定期更新。这已被ITU批准为ITU-T H.265/ISO/IEC 23008-2 HEVC。预计基于HEVC的解码器在2016年底将达到20亿之多。紧随其后的是计划在2014年实现标准化的扩展部分如可伸缩视频编码（SVC： Scalabe Video Coding）和多视图编码（3D视频，自由视点视频，立体视觉视频，等等）。除了已有标准如H.264/AVC到HEVC的双向转码器之外，这些进展还为其它的研发工作提供了肥沃的土壤（见最后的项目）。本书的主要焦点是视频，对音频只做少量描述。然而，某些论题/专题详细叙述了在保证视频和音频同步时编码器内的编码过程和视频/音频比特流的复用过程，以及这些比特流后来的解复用和解码过程。……
第6-8章阐述了VP6（最初由On2技术开发——后来由Google获得）所包含的功能，还带有下列标准相关的网址：VP9/VP10、BBC开发的使用小波而不是传统DCT/整数DCT的DIRAC，以及基于微软视窗媒体视频9（Windows Media Video 9）的VC-1。除第1章和第2章外，所有其它章都增补有专题，许多专题具有硕士和博士论文水平。附录A到H（源于德克萨斯大学阿灵顿分校以前的研究生，附录B和H除外）提供了额外的资源，这些资源也补充了许多具有硕博士论文水平的专题。书目提要提供了数量众多的出现在第3章到第8章的有关视频编码标准的参考文献，包括web/ftp地址、评论文章、标准文档、主题报告、专辑、开源软件、等等。
希望本书和所有概述过的资源能为读者理解和实现这些标准提供可能。有远见的读者可以对这些标准提出改变、或增补、或扩展、或修正以提高性能、降低复杂度和增加应用领域。本书无意成为任何课程的教科书。相反，希望本书成为学术界、研究机构和工业界的具有科研水平的参考书。
当我们在观看各种网上视频、高清有线电视，都离不开背后的视频编码标准，现在市面上的关于多媒体图像处理的图书中，很多都是针对某一种编码标准的详细解读和教程，但是还没有一本将世界上使用的所有视频格式进行全面横向解读和评测的图书，在这一点上，《视频编码全角度详解》
是非常有特色的。本书囊括H.120、H.261、MPEG-1、MPEG-2/H.262、H.263系列、MPEG-4、VP6、Dirac、VC-1、H.264/MPEG-4第10部分、H.265/HEVC和我国的AVS China等从人类进入信息时代至今的主要视频编码标准，以及标准之间的转码问题。本书重点阐述了标准内在的基本功能、工具、技术和操作，涉及的内容之广是同类书罕有的。《视频编码全角度详解》在这个意义上，具有非常高的参考价值和研究意义。
目录
译者序
原书序
致谢
缩略语
第1章 引言
摘要
1.1 流行的视频和音频标准
1.2 视频的数字表示
1.3 视频编解码的基本结构
1.4 视频编解码性能比较的衡量标准
1.5 音频的数字表示
1.6 感知音频编码的基本结构
1.7 音频编解码的性能比较测度
1.8 总结
第2章 视频编码标准和视频格式
摘要
2.1 前言
2.2 复杂度的降低
2.3 视频编码标准
2.4 MPEG和H.26x
2.4.1 H.120
2.4.2 H.261
2.4.3 MPEG-1
2.4.4 H.262/MPEG-2
2.4.5 H.263, H.263+ 和H.263++
2.4.6 MPEG-4
2.4.7 H.264/MPEG-4第10部分/AVC
2.4.8 H.265/HEVC
2.5 视频格式和质量
2.5.1 帧与场
2.5.2 颜色空间
2.5.2.1 YCbCr采样格式
2.5.3 视频格式
2.5.4 质量
2.5.4.1 峰值信噪比
2.5.4.2 SSIM
2.6 总结
第3章 AVS China
摘要
3.1 AVS China
3.2 AVS China档次和级别
3.2.1 AVS-video 的基准档次
3.2.2 AVS-video基本档次
3.2.3 AVS-Video伸展档次
3.2.4 AVS-Video 加强档次
3.3 AVS使用的数据格式
3.3.1 AVS视频分层结构
3.3.1.1 序列
3.3.1.2 图像
3.3.1.3 分片
3.3.1.4 宏块
3.3.1.5 块
3.4AVS视频编码器
3.4.1 编码过程概述
3.4.2 AVS视频编码器用到的编码工具
3.4.2.1 变换
3.4.2.2 量化与扫描
3.4.2.3 熵编码
3.4.2.4 去块效应滤波器
3.4.2.5 模式判决
3.4.2.6 帧内预测
3.4.2.7 帧间预测
3.5AVS视频解码器
3.6 AVS 视频比特流
3.6.1 起始码
3.6.2 起始码值
3.6.2.1 视频_编辑_码
3.6.2.2 视频_序列_终止_码
3.6.2.3 视频_序列_起始_码
3.6.2.4 扩展起始码
3.6.2.5 用户数据起始码
3.6.2.6 I帧起始码
3.6.2.7 PB帧起始码
3.6.2.8 分片起始码
3.6.3 帧编码类型
3.7AVS视频流的NAL单元
3.7.1 AVS视频流NAL单元的映射
3.7.2 NAL单元首部描述
3.7.2.1 禁用的零比特或禁用比特
3.7.2.2 nal_ref_idc 或NAL参考ID
3.7.2.3 nal_unit_type 或NAL单元类型
3.7.2.4 RBSP字节
3.7.2.5 NAL单元定界符
3.8 AVS-M简介（AVS第7部分）
3.8.1 AVS-M的数据结构[A74]
3.8.1.1 编码的视频序列[A74]
3.8.1.2 帧[A74]
3.8.1.3 分片
3.8.1.4 宏块
3.8.2 AVS-M的体现
3.8.3 基本档次的多个级别
3.9 块模式预测模式
3.9.1 帧内预测
3.9.2 帧间预测
3.9.3 跳跃模式预测
3.9.4 率失真优化
3.10 变换、量化和熵编码
3.10.1 变换
3.10.2 量化
3.10.3 熵编码
3.10.4 简化的去块效应滤波器
3.11 AVS第1部分：系统[A80]
3.11.1 程序流
3.11.2 运输流
3.12 IEEE AVS
3.12.1 应用
3.12.2 档次和级别
3.12.3 设计特征概述
3.13 总结
3.14 专题
第4章 H.264/MPEG-4高级视频编码
摘要
4.1 概述
4.2 H.264的档次和级别
4.2.1 H.264的档次
4.2.1.1 基本档次
4.2.1.2 主档次
4.2.1.3 扩展档次
4.2.1.4 FRExts修订案定义的高档次
4.2.2 H.264的级别
4.3 H.264编码器
4.4 帧内预测
4.5 帧间预测
4.6 P分片中宏块的帧间预测
4.7亚像素运动矢量
4.8变换与量化
4.9环路去块效应滤波器
4.9.1 滤波器强度
4.10B分片与自适应加权预测
4.11 熵编码
4.12 H.264解码器
4.13 H.264的一些应用
4.14 总结
4.15 专题
第5章 高效视频编码（HEVC）
摘要
5.1 引言
5.2 视频编码联合协作团队
5.3HEVC测试模型中编码工具的分析，HM 1.0：帧内预测
5.4HEVC编码器
5.4.1 帧内预测
5.4.2变换系数扫描
5.4.3亮度与色度的分数像素内插
5.4.4 HM1与HEVC草案9编码工具的比较
5.5扩展到HEVC
5.6档次和级别
5.7HEVC编码器的性能和计算复杂度
5.8HEVC的系统层面集成
5.9 HEVC的无损编码与改进
5.10总结
5.11 专题
第6章VP6视频编码标准
摘要
6.1 前言
6.2 与以前的Flash编解码系统MX相比
6.3 VP6算法基础
6.4 VP6的编码档次
6.5 帧类型
6.5.1 黄金帧
6.6 宏块模式
6.6.1 I帧的宏块模式（帧内模式）
6.6.2 P帧的宏块模式（帧间模式与帧内模式）
6.7 最近邻块和近邻块
6.8 运动矢量
6.8.1 编码
6.8.2 预测环路滤波
6.9 分数像素运动补偿的滤波
6.9.1 双线性滤波
6.9.2双三次滤波
6.10 对于无约束运动矢量的支持
6.11 预测环路滤波
6.12 DCT，扫描顺序和系数牌集合
6.12.1 扫描顺序
6.12.1.1 默认扫描顺序
6.12.1.2 自定义扫描顺序
6.12.2 DCT编码与系数牌集合
6.12.2.1 直流预测
6.12.2.2 系数牌集合
6.12.2.3 直流解码
6.12.2.4 交流解码
6.12.2.5 交流系数的算术和霍夫曼解码
6.12.2.6 解码零游程
6.13 量化
6.14 熵编码
6.14.1 上下文信息的利用
6.14.2 霍夫曼编码器
6.14.3 BoolCoder
6.15VP6编码概述
6.16 VP6的编码性能 [P7]
6.17 VP6黄金帧 [P7]
6.18 背景/前景分割[P7]
6.19 上下文预测的熵编码
6.20 比特流分割 [P7]
6.21双模式算术与变长编码 [P7]
6.22 自适应亚像素运动估计[P7]
6.23 VP6-E和VP6-S编码器档次 [P7]
6.24 设备端口与硬件实现 [P7]
6.25 总结
6.26 专题
第7章 Dirac视频编解码器与H.264/MPEG-4第10部分的性能分析和对比
摘要
7.1前言
7.2Dirac的体系结构
7.2.1Dirac 编码器
7.2.2Dirac 解码器
7.3Dirac中的编码和解码阶段
7.3.1 小波变换
7.3.2缩放和量化
7.3.3 熵编码
7.3.4运动估计
7.3.5运动补偿
7.3.6解码器
7.4实现
7.4.1 编码结构概述
7.4.2编码的简明性和相对速度
7.5结果
7.5.1 压缩比测试
7.5.2SSIM测试
7.5.3PSNR测试
7.6结论
7.7未来的研究
7.8总结
7.9专题
第8章 VC-1视频编码
摘要
8.1VC-1的结构
8.2整数变换编码
8.2.1 逆变换
8.2.2前向变换
8.2.2.1Z型扫描
8.2.2.2量化
8.3运动估计/补偿
8.3.1环路滤波器
8.3.2复杂度
8.3.3档次和级别
8.4简单档次
8.4.1比特流结构
8.4.2基本档次的帧内压缩
8.4.3块大小可变的变换规定
8.4.4重叠变换
8.4.5每个宏块的4个运动矢量
8.4.6Y分量的四分之一像素运动补偿
8.5主档次
8.5.1 CbCr的四分之一像素运动补偿
8.5.2起始码
8.5.3扩展的运动矢量
8.5.4环路滤波器
8.5.5动态分辨率的改变
8.5.6B帧
8.5.7自适应宏块量化
8.5.8亮度补偿
8.5.9范围调节
8.6高级档次
8.6.1 比特流结构
8.6.2隔行扫描
8.6.3序列级的用户数据
8.6.4入口点层
8.6.5显示元数据
8.7H.264到VC-1的转码
8.7.1帧内编码宏块模式映射
8.7.2帧间编码宏块模式映射方案
8.7.3运动矢量映射
8.7.4参考帧
8.7.5跳过宏块
8.8VC-1 的传输
8.8.1传输流中VC-1的数据封装
8.8.2程序流中的VC-1数据封装
8.9VC-2视频压缩
8.9.1前言
8.9.2范围
8.10总结
8.11专题
附录A关于Dirac、H.264和H.265图像质量的调查研究
A.1前言
A.2H.265
A.3使用SSIM和FSIM的图像质量评价
A.4结果
A.4.1使用QCIF序列Foreman的结果
A.4.2使用CIF序列Foreman的结果
A.4.3使用QCIF序列Container的结果
A.4.4使用CIF序列Container的结果
A.5结论
A.6专题
附录BAVSNR软件的PSNR平均值
参考文献
附录C通用图像质量指标与SSIM的比较
C.1前言
MSE：均方误差 [Q22]
为什么用MSE [Q22]？
MSE有什么问题？[Q22]
使用MSE的隐含假定
主观对客观图像质量测度 [Q15]
C.2通用的图像质量指标 [Q8]
质量指标的定义
在图像中的应用
C.3结构相似度指标 [Q13]
C.4带有失真的图像 [G11]
C.5测试结果
失真的Lena图像
失真的Goldhill图像
失真的Couple图像
C.6结论
专题C
图像知觉质量评价指标：结构相似度
C.7H.264参考软件中关于视频质量测度的JVT文档
摘要
前言
新的失真测度与JM
附录DH.264中模式相关的DCT/DST实现方案
D.1 前言
D.2参考软件中变换的实现方案
D.3提出的方案
D.3.1 从帧内预测模式到DCT/DST的映射
D.3.2获得H.264的DST矩阵
D.3.3H.264/AVC参考软件中DCT/DST的实现
D.4BD-PSNR和BD-比特率的计算
D.5性能分析
D.5.1WQVGA（416×240）序列的测试结果
WVGA（832×480）序列的测试结果
HD（1,920×1,080）序列的测试结果
高清（1,080×720）序列的测试结果
用于RaceHorse序列DCT/DST不同组合的测试结果
D.6结论与未来的工作
附录EH.264的实现软件JM，Intel IPP和X264的性能分析与比较
E.1H.264
E.2JM软件 [H30]
E.3X264 [X1]
E.4Intel IPP [X3]
E.5JM(17.2)性能分析
E.6X264性能分析
E.7Intel IPP性能分析
E.8在基本档次、主档次和高档次中JM、X264和Intel IPP软件的SSIM比较
E.9基本档次、主档次和高档次中JM、X264和Intel IPP软件实现的PSNR对比
E.10基本档次、主档次和高档次中JM、X264和Intel IPP软件所用编码时间的对比
E.11基本档次、主档次和高档次中JM、X264和Intel IPP软件实现的压缩比对比
E.12结论
E.13未来的工作
附录F基于H.264“只编码I帧”的AIC实现以及与其它静止帧图像编码标准如JPEG、JPEG 2000、JPEG-LS和JPEG-XR的比较
F.1前言
F.2高级图像编码
F.3改进的AIC
编码器
解码器
F.4H.264标准
H.264/AVC主档次帧内编码
H.264/AVC FRExt高档次帧内编码
F.5JPEG
F.6JPEG2000
F.7JPEG XR
F.8JPEG-LS
F.9JPEG-LS 算法
LOCO-I的描述
F.10主要差别 [AC1, H11, J22, JX3, JL2, JL4]
F.11评价方法
图像测试序列
编解码器的设置
主观对客观图像质量测度
F.12结论和未来的工作
附录G面向高清视频编码的更高阶二维整数余弦变换
G.1离散余弦变换与视频压缩
G.2整数余弦变换
G.3简单的2维16阶ICT
G.4改进的2维16阶ICT
G.5基于Loeffler因式分解的二维16阶binDCT
G.6变换编码增益
G.7H.264/AVC中的实现方案与性能分析
G.8AVS-Video的实现方案和性能分析
G.9结论和未来的工作
附录HH.264编解码器的比较
H.1比较的任务
测试范围
本次比较的新颖之处
比较规则
测试硬件特性
编解码器要求
开发者可交付成果
有用的链接
序言
就我们知识所及，本书综合了所有最近的主要视频编码标准：AVS China，H.264/MPEG-4 Part 10（今后称之为H.264/AVC），VP6（目前VP10），DIRAC，VC-1/2以及HEVC/NGVC（HEVC：高效视频编码/下一代视频编码），在这个意义上说，本书是独特的，不寻常的。除了后面的标准外，所有的这些标准已被工业界（在不同层次上）采用，为大众市场开发消费电子产品（机顶盒、搜索引擎、便携电脑、PC机、平板电脑、网络书籍、数码相机、DVD、蓝光光碟、智能手机、各种手持移动设备、视频点播、视频流等等）。基于HEVC/NGVC的产品也处于不同的开发阶段，这一点可以从各种论文中看到（会议论文集、期刊论文、专题报告、主题演讲——见第5章）。本书的焦点在于，导致各种比特率下的压缩/编码、质量级别和应用场合的这些标准内在的基本的功能性、工具、技术和操作。详细的逐步实现过程是有意省略的。然而，除了标准的性能比较和局限，本书还呈现了对于这些标准的透彻理解。借助于在线资源，诸如web/ftp地址，标准文档、开源软件、述评论文（期刊出版物以及会议陈述）、主题演讲、专题报告、技术反思、和相关资源，读者很便利地在不同档次（profile）和级别（level）上实现编码器和解码器以评价它们的性能。
独具慧眼又独出心裁的读者可以改善性能，降低复杂度和探索另外的应用。除了第1章和第2章，剩余的各章均以专题结束（可以调整修改做硕士论文，某些甚至可以做博士论文），这些项目在此抛砖引玉，启发思想。此外，本书展望了从一个标准到另一个标准的转码（不是一个标准的编/解码器连接另一个标准的编/解码器）。通过将一个标准的部分编码比特流有效地/高效地用于其他标准内，以此来显著降低转码器的总体复杂度。这本身就不是件容易的事情。然而，许多挑战已被克服，那就是，MPEG-2到H.264/AVC转码器的实现，反之亦然，以及H.264/AVC到VC-1的低复杂度转码。
HEVC/NGVC（见第5章）是最新的标准，旨在与H.264/AVC相比，在相同视觉质量下降低大约50%的比特率。2013年1月，它的最终国际标准草案（FDIS：Final Draft International Standard）已经面世（主要是10比特位深和所有的帧内档次），工作草案定期更新。这已被ITU批准为ITU-T H.265/ISO/IEC 23008-2 HEVC。预计基于HEVC的解码器在2016年底将达到20亿之多。紧随其后的是计划在2014年实现标准化的扩展部分如可伸缩视频编码（SVC： Scalabe Video Coding）和多视图编码（3D视频，自由视点视频，立体视觉视频，等等）。除了已有标准如H.264/AVC到HEVC的双向转码器之外，这些进展还为其它的研发工作提供了肥沃的土壤（见最后的项目）。本书的主要焦点是视频，对音频只做少量描述。然而，某些论题/专题详细叙述了在保证视频和音频同步时编码器内的编码过程和视频/音频比特流的复用过程，以及这些比特流后来的解复用和解码过程。……
第6-8章阐述了VP6（最初由On2技术开发——后来由Google获得）所包含的功能，还带有下列标准相关的网址：VP9/VP10、BBC开发的使用小波而不是传统DCT/整数DCT的DIRAC，以及基于微软视窗媒体视频9（Windows Media Video 9）的VC-1。除第1章和第2章外，所有其它章都增补有专题，许多专题具有硕士和博士论文水平。附录A到H（源于德克萨斯大学阿灵顿分校以前的研究生，附录B和H除外）提供了额外的资源，这些资源也补充了许多具有硕博士论文水平的专题。书目提要提供了数量众多的出现在第3章到第8章的有关视频编码标准的参考文献，包括web/ftp地址、评论文章、标准文档、主题报告、专辑、开源软件、等等。
希望本书和所有概述过的资源能为读者理解和实现这些标准提供可能。有远见的读者可以对这些标准提出改变、或增补、或扩展、或修正以提高性能、降低复杂度和增加应用领域。本书无意成为任何课程的教科书。相反，希望本书成为学术界、研究机构和工业界的具有科研水平的参考书。
| ISBN | 9787111568261 |
|---|---|
| 出版社 | 机械工业出版社 |
| 作者 | K.R. Rao |
| 尺寸 | 16 |