H.264/AVCH.264/AVC 指導教授指導教授 :: 陽士萱 博士陽士萱 博士

學生學生 :: 陳柏源 碩一陳柏源 碩一 學號學號 ::9359802293598022

OutlineOutline

IntroductionIntroduction

Video codingVideo coding 技術說明技術說明H.264H.264 技術說明技術說明ConclusionsConclusions

未來進度未來進度

IntroductionIntroduction

ITU-T ITU-T （（ International Telecommunications UnionInternational Telecommunications Union ，， TelecommunicatiTelecommunications ons Standardization Sector Standardization Sector ）） H.26xH.26x 系列 系列 ex:H.261ex:H.261 、、 H.262H.262 、、 H.263H.263 、、

H.264 (MPEG-4 part 10)H.264 (MPEG-4 part 10) 　　ISO/IECISO/IEC （（ International Standardization Organization/InternationalInternational Standardization Organization/International

Electrotechnical Commission )Electrotechnical Commission )

MPEG-xMPEG-x 系列 系列 ex:MPEG-1ex:MPEG-1 、、 MPEG-2MPEG-2 、、 MPEG-4MPEG-4

ITU-TITU-T 規範和規範和 ISO/IEC MPEGISO/IEC MPEG 標準的演進歷程標準的演進歷程

Video codingVideo coding 技術說明技術說明

DPCM/DCT video encoder

Fn(current)

F'n-1(reference)

MotionEstimate

MotionCompensate

F'n(reconstructed)

DCT Quant

IDCT Rescale ReorderEntropyencode

P

Dn

D'n

Vectors andheaders

X

Coded bitstream

partitions

Frame partitions Macroblock partitions

161

32

16 8

8 0

4

4

16

16

16x16 blocks 8x8 blocks 4x4 blocks

Motion estimation/compensationMotion estimation/compensation

Motion estimationMotion estimation

Motion vector map(16x16 blocksMotion vector map(16x16 blocks ，， inter vectors)inter vectors)

Motion vector map(4x4 blocksMotion vector map(4x4 blocks ，， quarter-pixel vectors)quarter-pixel vectors)

IntegerInteger ，， half-pixel and quarter-pixel motion estimationhalf-pixel and quarter-pixel motion estimation

Key:Integer search positions

Best integer match

Half-pel search positions

Best half-pel match

Quarter-pel search positions

Best quarter-pel match

Frame1 Fram2Frame1 Fram2

Residual (no motion compensation) Residual (16x16 block size)

Residual (8x8 block size) Residual (4x4 block size)

Residual (4x4 block size ， half-pixel) Residual (4x4 block size ， quarter pixel)

Input frame Fn Reconstructed reference frame F’n-1

Residual Fn-F’n-1 (no motion compensation) 16x16 motion vector

Motion compensation reference frame Motion compensation residual frame

DCT (Discrete Cosine Transform)DCT (Discrete Cosine Transform)

Two-dimensional 8x8 DCT tranTwo-dimensional 8x8 DCT transform sform

Inverse two-dimension 8x8 DCInverse two-dimension 8x8 DCT transformT transform

88 84 38 84 85 86 83 8286 82 82 83 82 83 83 8182 82 84 87 87 87 81 8481 86 87 89 82 82 84 8781 84 83 87 85 89 80 8181 85 85 86 81 89 81 8582 81 86 83 86 89 81 8488 88 90 84 85 88 88 81

675-42-3413-1

113-13-20-1

-624010-1-5

2162-1-305

-25-20-22-12

012-21-1-1-2

5-312-3102

-505-411-20

DCT

QuantizationQuantization

675-42-3413-1

113-13-20-1

-624010-1-5

2162-1-305

-25-20-22-12

012-21-1-1-2

5-312-3102

-505-411-20

Quant

168-1001000

00000000

-1010000-1

00100001

01000000

00000000

-101-10000

Zig-Zag Scan And Zig-Zag Scan And Run Length Encoding (RLE) Run Length Encoding (RLE)

168-1001000

00000000

-1010000-1

00100001

01000000

00000000

-101-10000

168,0,-1,0,0,-1,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,-1,0,

0,0,-1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0

Zigzag

168,0,-1,0,0,-1,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,-1,0,

0,0,-1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0

(1,-1)(2,-1)(4,1)(1,1)(3,1)(0,1)(9,-1)(12,1)(0,-1)(3,-1)(0,1)(9,0)EOB

RLE

DPCM/DCT video decoder

F'n-1(reference)

MotionCompensate

F'n(reconstructed)

IDCT Rescale ReorderEntropydecode

P

D'n

Vectors andheaders

X Coded bitstream

H.264H.264 技術說明技術說明

H.264 Encoder

Fn(current)

F'n-1(reference)

ME

MC

Intraprediction

ChooseIntra

predition

F'n(reconstructed)

Filter

T Q ReorderEntropyencode

T -1 Q -1

Dn X

D'n

Inter

Intra

P

uF'n

NAL

(1 or 2 previouslyencoded frames)

Intra predictionIntra prediction

M A G H

I

J

K

L

a b c d

e f g h

i j k l

m n o p

B C D E F

M A G HIJKL

B C D E F M A G HIJKL

B C D E F M A G HIJKL

B C D E F M A G HIJKL

B C D E F

M A G HIJKL

B C D E F

M A G HIJKL

B C D E F

M A G HIJKL

B C D E F M A G HIJKL

B C D E F M A G HIJKL

B C D E F

0 (vertical) 1 (horizontal) 2 (DC) 3 (diagonal down-left) 4 (diagonal down-right)

5 (vertical-right) 6 (horizontal-down) 7 (vertical-left) 8 (horizontal-up)

Labelling of prediction samples( 4x4)

Macroblock partitionsMacroblock partitions

0 11

10

0 0

32

16

16

8 8

8

8x16 16x8 8x8

1

110 0

0 0

32

8

8x8

4 4

16x16

4x8 8x4 4x4

Macroblock partitions

Sub-macroblock partitions

移動估算的精準度移動估算的精準度motion vectorsmotion vectors 可以精確到可以精確到 1/41/4 像素精準度像素精準度，，既有標準大多採用既有標準大多採用 1/21/2 像像素精準度，只有最新的素精準度，只有最新的 MPEG-4MPEG-4 標準才提供標準才提供 1/41/4 像素精準度。像素精準度。

多重參考畫面選擇多重參考畫面選擇

Deblocking FilterDeblocking Filter

H.264 DecoderH.264 Decoder

F'n-1(reference)

F'n(reconstructed)

MC

Intraprediction

Filter T -1 Q -1 ReorderEntropyencode

X D'n

P

Inter

Intra

uF'nNAL

ConclusionsConclusionsH.264H.264 之優點之優點

最多節省最多節省 5050 ％％位元速率：相較於位元速率：相較於 H.263v2H.263v2 （（ H.263+H.263+ ））或是或是 MPEG-4 MPEG-4 Simple ProfileSimple Profile ，在相同編碼器最佳化的條件下，以，在相同編碼器最佳化的條件下，以 H.264H.264 最多可節省最多可節省5050 ％％的位元速率。的位元速率。

高品質視訊：無論位元速率的高低，高品質視訊：無論位元速率的高低， H.264H.264 都提供穩定一致的良好視都提供穩定一致的良好視

訊品質。訊品質。 抗錯性抗錯性（（ error resilienceerror resilience ）：）： H.264H.264 提供多種必要工具，不但能處理提供多種必要工具，不但能處理封包網路的封包遺失，還能針對容易發生錯誤的無線網路，處理其中封包網路的封包遺失，還能針對容易發生錯誤的無線網路，處理其中可能出現的位元錯誤。可能出現的位元錯誤。

網路友善性：透過網路適應層網路友善性：透過網路適應層（（ Network AdaptationNetwork Adaptation LayerLayer ）），， H.264H.264位元串流很容易就能在不同網路上傳輸。上述優點使得位元串流很容易就能在不同網路上傳輸。上述優點使得 H.264H.264 成為許成為許多應用的理想標準，例如視訊會議和廣播視訊。 多應用的理想標準，例如視訊會議和廣播視訊。

未來進度未來進度

11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 72005 20062004

C/C++

H.264

論文

國防役

英文

計畫