视频编码新标准H_264中抗误码技术的研究1

1引言

　　H.264标准是由运动图像专家组MPEG和ITU下属的视频编码专家组VCEG联合制定的新一代低比特率视频压缩编码标准。与以往的标准相比，它采用了更多的先进技术，使得在同样的码率下运用H.264标准编码可以获得更好的主客观质量。但同时，由于H.264新标准的高效率压缩编码，压缩视频流在传输过程中对信道误码也更敏感，即使单个突发性错误，也可能严重干扰接收端的正常解码，造成恢复视频质量的急剧下降。为此，H.264新标准采用了多种用于增强压缩视频流抗误码能力的编码技术，以保证恢复视频流的质量，本文对此进行归纳研究。

　　2H.264视频编解码标准中抗误码技术的应用同其他视频编解码标准H.263、MPEG-2和MPEG-4一样，H.264标准也是通过多种抗误码技术的联合应用来增强视频流在误码、丢包多发环境（如无线和IP信道）中传输的鲁棒性。与H.263标准相比，H.264新标准中所采用的抗误码技术可分为3类，一类是H.264直接采用的旧标准中效率高、技术成熟的抗误码技术，如图像分割、参考图像选择等技术；第二类是经过改进在H.264标准中得到更好应用的抗误码技术，如帧内编码、数据分割；第三类就是基于H.264标准的全新的视频压缩抗误码技术。在H.264中主要使用了3种新的抗误码技术：参数集、灵活的宏块排列次序（FMO）和冗余片技术。

　　第一类抗误码技术在很多现有文献中都有较详细的描述，这里不再介绍，本文仅对上面提及的后两类抗误码技术加以讨论。

　　2.1帧内编码

　　基于宏块、片（slice）或图像的帧内编码主要用于克服由于误码所导致的参考图像漂移对当前帧的影响，这种抗误码技术在标准H.263中就得到了很好的应用，但在H.264中，帧内编码技术又被赋予了两种新的特性。

　　（1）帧内预测

　　H.264允许帧内宏块预测，甚至可以利用经预测编码后的痔匦浴Ｔ贖.264中利用限制帧内预测编码标志(Constrained Intra Prediction Flag)来标识是否采用了帧内宏块预测，当限制帧内预测编码标志被设置时，表明不采用这种方式的预测，并恢复帧内信息的重同步特性。在参考文献［3］中详细讨论的一个无线环境下的有损率失真优化编码器测试模型中，就通过设置限制帧内预测编码标志取得了较好的效果。

　　（2）帧内编码片和IDR片

　　对帧内编码，新标准H.264中还采用了两种类型的、仅包含帧内编码宏块的片：帧内编码片和IDR（Instantaneous Decoder Refresh）片。其中，IDR片仅用于构成一个完整的IDR图像，也就是IDR图像中的所有片必须是IDR片，一个IDR片只能作为IDR图像的一部分。在解码器端，当解码完一幅IDR图像后，解码器立即将所有的参考图像标识为“未用作参考”。这样，后续图像被解码时，肢不参考该IDR图像前面的任何图像。每个视频序列的第一幅图像一定是IDR图像。与仅包含帧内编码片的图像相比，IDR图像具有更强的重同步特性。需要注意的是，由于H.264采用了多参考肘码时所参考的图像早于此帧内编码图像时，则即使此帧内编码图像和所有后续图像都是无误码传输的，也无法消除误码扩散所导致的图像漂移。