2024年4月6日发(作者：)
MPEG-2与H.264压缩标准
一、 MPEG-2
MPEG-2标准是MPEG组织于1995年推出的针对数字视频广播、高清晰度电视和数字
视盘等制定的4~9Mb/s运动图像及其伴音的编码标准，是对MPEG1标准进一步扩展和改进。
MPEG-2是数字电视机顶盒与DVD等产品的基础，与MPEG1系统向下兼容，因此语法的
最大特点在于兼容性好并可扩展。MPEG-2采用的核心技术是分块DCT与帧间运动补偿预
测技术。
待编码块
+
-
-
DCT
量化
编码
码流
编码控制
（帧内/帧间）
运动估计
运动
向量
编码控制信息
熵编码
运动补偿
0
参考帧帧存
重建块
+
IDCT
反量化
图1基于块的混合视频编码基本流程
MPEG-2视频允许数据速率高达100Mb/s，支持隔行扫描视频格式和许多高级性能。考
虑到视频信号隔行和特点，MPEG-2专门设置了“按帧编码”和“按场编码”两种格式，并
相应地对运动补偿和DCT方法进行了扩展，从而显著提高了压缩编码的效率。考虑到标准
的通用性，增大了重要的参数值，允许有更大的画面格式，比特率和运动矢量长度。除此之
外，MPEG-2视频压缩编码还进行了以下扩展：
1). 输入/输出图像彩色分量之比可以是4:2:0，4:2:2，4:4:4。
2). 输入/输出图像格式（分辨率）不限定。
3). 可以直接对隔行扫描视频信号进行处理。
4). 在空间分辨率、时间分辨率、信噪比方面的可分级性适合于不同用途的解码图像要求，
并可给出传输上不同等级的优先级。
5). 输出码率可以是恒定的也可以是变化的，以适应同步和异步传输。
MPEG-2还规定了分辨率从低到高的4级5类共11种单独的技术规范，如表所示：
Level
High
Simple
Width/Height
Frame rate
Bit rate
Main
1920x1152
60
80Mb/s
1440x1152
60
60Mb/s
720x576
30
720x576
30
Profile
SNR Spatial
High
1920x1152
60
100Mb/s
1440x1152
60
80Mb/s
720x576
30
High-1440 Width/Height
Frame rate
Bit rate
Main Width/Height 720x576
Frame rate 30
1440x1152
60
60Mb/s
Bit rate
Low
15Mb/s 15Mb/s
352x288
30
4Mb/s
15Mb/s
352x288
30
4Mb/s
20Mb/s
Width/Height
Frame rate
Bit rate
二、 H.264
1. 标准的制定与发展
H.264/AVC是最新的国际视频编码标准，它的制定过程最早是从1998年开始的。当时
ITU-T第16研究小组在对H.263不断改进的同时，还启动了另一个研究项目H.26L，目标
是制定一个编码效率比当时标准提高一倍的新标准。起初这个项目是由ITU-T的视频编码
专家组VCEG (Video Coding Expert Group)负责，随着标准中各项技术的提出和改进，在2001
年12月ISO/IEC MPEG也加入了进来，并与ITU-T VCEG合作成立了联合视频专家组JVT
（Joint Video Team）共同来完成标准的制定工作。2003年3月，标准的最终草案公布并将
H.26L定名为H.264。由于该标准是由两个组织共同制定完成的，所以它分别被称为ITU-T
建议H.264和ISO/IEC 14496－10 AVC（MPEG-4 第10部分，先进视频编码）。正式标准于
2003年5月发布并命名为H.264/AVC。
ITU-T
Standard
H.261
H.263H.263+H.263++
Joint
ITU-T/MPEG
Standard
H.262/
MPEG-2
H.26L
H.264/
AVC
MPEG
Standard
19841986
MPEG-1
21994
MPEG-4
19961998
2000
2002
2004
图2 ITU-T和ISO/IEC现有视频编码标准的发展过程
在以往的视频编码标准中，为了实现压缩码流的网络传输专门制定了H.320及H.324
等标准来满足视频编码的网络适应性。然而对于不同的通信系统，只有将网络适应性与视频
编码紧密结合起来，才能获得最佳的传输性能。因此在H.264/AVC的制定过程中充分考虑
了标准的网络友好性，在逻辑上采用了分层设计（如图3所示）：一个规定视频编码算法的
视频编码层(VCL, Video Coding Layer)和一个规定网络传输规范的网络抽象层(NAL,
Network Abstraction Layer)。视频编码层主要负责视频数据的有效压缩；网络抽象层作为VCL
层和传输层的接口，负责VCL数据的打包、图像和序列编码参数集的传输等，使压缩的数
据能在不同网络传输。
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