【安防知識網(wǎng)】AVS標準簡介
世界各國對重要標準的選擇，都是基于本國或本地區(qū)產(chǎn)業(yè)利益的。對于數(shù)字音視頻，各國對信源編碼標準的選擇是有所不同的。我國在選擇數(shù)字音視頻標準時，更應該發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，選擇有利于產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展、有利于形成具有國際影響的音視頻編碼標準，AVS正是這樣一個標準。
中國作為一個消費電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費大國，完全應該利用可以自主控制的技術(shù)形成自主信源編碼標準。更重要的是，MPEG-2標準完成于1994年，近10年技術(shù)不斷進步，MPEG-2技術(shù)已經(jīng)落后，新的編碼技術(shù)可以提高一倍或更高的壓縮效率。國際上在研究制定新的國際標準MPEG-4AVC/H.264，我國的科研機構(gòu)積極參與了制定并做出了一定的貢獻。同時，組織制定我國自主知識產(chǎn)權(quán)的音視頻編碼壓縮標準AVS。
AVS-視頻當中具有特征性的核心技術(shù)包括：8x8整數(shù)變換、量化、幀內(nèi)預測、1/4精度像素插值、特殊的幀間預測運動補償、二維熵編碼、去塊效應環(huán)內(nèi)濾波等。
AVS 的核心技術(shù)
1、變換量化：AVS的8x8變換與量化可以在16位處理器上無失配地實現(xiàn)，從而克服了MPEG-4 AVC/ H.264之前所有視頻壓縮編碼國際標準中采用的8x8 DCT變換存在失配的固有問題。而MPEG-4 AVC/ H.264所采用的4x4整數(shù)變換在高分辨率的視頻圖像上的去相關(guān)性能不及8x8的變換有效。AVS采用了64級量化，可以完全適應不同的應用和業(yè)務對碼率和質(zhì)量的要求。在解決了16位實現(xiàn)的問題后，目前AVS所采用的8x8變換與量化方案，即適合于16位DSP或其他軟件方式的快速實現(xiàn)，也適合于ASIC的優(yōu)化實現(xiàn)。
2、幀內(nèi)預測：AVS的幀內(nèi)預測技術(shù)沿襲了MPEG-4 AVC/ H.264幀內(nèi)預測的思路，用相鄰塊的像素預測當前塊，采用代表空間域紋理方向的多種預測模式。但AVS亮度和色度幀內(nèi)預測都是以8x8塊為單位的。亮度塊采用5種預測模式，色度塊采用4種預測模式，而這4種模式中又有3種和亮度塊的預測模式相同。在編碼質(zhì)量相當?shù)那疤嵯?，AVS采用較少的預測模式，使方案更加簡潔、實現(xiàn)的復雜度大為降低。
3、幀間預測：幀間運動補償編碼是混合編碼技術(shù)框架中最重要的部分之一。AVS標準采用了16×16，16×8，8×16和8×8的塊模式進行運動補償，而去除了MPEG-4 AVC/ H.264標準中的8×4，4×8，4×4的塊模式，目的是能更好地刻畫物體運動，提高運動搜索的準確性。實驗表明，對于高分辨率視頻，AVS選用的塊模式已經(jīng)能足夠精細地表達物體的運動。較少的塊模式，能降低運動矢量和塊模式傳輸?shù)拈_銷，從而提高壓縮效率、降低編解碼實現(xiàn)的復雜度。
4、1/4精度像素插值：AVS和MPEG-4 AVC/ H.264都采用了1/4像素精度的運動補償技術(shù)。MPEG-4 AVC/ H.264采用6抽頭濾波器進行半像素插值并采用雙線性濾波器進行1/4像素插值。而AVS采用了不同的4抽頭濾波器進行半像素插值和1/4像素插值，在不降低性能的情況下減少插值所需要的參考像素點，減小了數(shù)據(jù)存取帶寬需求，這在高分辨率視頻壓縮應用中是非常有意義的。
5、特殊的幀間預測運動補償：在傳統(tǒng)的視頻編碼標準(MPEG-x系列與H.26x系列)中，雙向預測幀B幀都只有一個前向參考幀與一個后向參考幀，而前向預測幀P 幀則只有一個前向參考幀。而新近的MPEG-4 AVC/ H.264充分地利用圖片之間的時域相關(guān)性，允許P幀和B幀有多個參考幀，最多可以有31個參考幀。多幀參考技術(shù)在提高壓縮效率的同時也將極大地增加存儲空間與數(shù)據(jù)存取的開銷。AVS中P幀可以利用至多2幀的前向參考幀，而B幀采用前后各一個參考幀，P幀與B幀(包括后向參考幀)的參考幀數(shù)相同，其參考幀存儲空間與數(shù)據(jù)存取的開銷并不比傳統(tǒng)視頻編碼的標準大，而恰恰是充分利用了必須預留的資源。
AVS的B幀的雙向預測使用了直接模式(direct mode)、對稱模式(symmetric mode)和跳過模式(skip mode)。使用對稱模式時，碼流只需要傳送前向運動矢量，后向運動矢量可由前向運動矢量導出，從而節(jié)省后向運動矢量的編碼開銷。對于直接模式，當前塊的前、后向運動矢量都是由后向參考圖像相應位置塊的運動矢量導出，無需傳輸運動矢量，因此也可以節(jié)省運動矢量的編碼開銷。跳過模式的運動矢量的導出方法和直接模式的相同，跳過模式編碼的塊，其運動補償?shù)臍埐钜簿鶠榱悖丛撃Ｊ较潞陦K只需要傳輸模式信號，而不需要傳輸運動矢量、補償殘差等附加信息。
6、熵編碼：AVS熵編碼采用自適應變長編碼技術(shù)。在AVS熵編碼過程中，所有的語法元素和殘差數(shù)據(jù)都是以指數(shù)哥倫布碼的形式映射成二進制比特流。采用指數(shù)哥倫布碼的優(yōu)勢在于：一方面，它的硬件復雜度比較低，可以根據(jù)閉合公式解析碼字，無需查表;另一方面，它可以根據(jù)編碼元素的概率分布靈活地確定以k階指數(shù)哥倫布碼編碼，如果k選得恰當，則編碼效率可以逼近信息熵。
對預測殘差的塊變換系數(shù)，經(jīng)掃描形成(level、run)對串，level、run不是獨立事件，而存在著很強的相關(guān)性，在AVS中l(wèi)evel、run采用二維聯(lián)合編碼，并根據(jù)當前l(fā)evel、run的不同概率分布趨勢，自適應改變指數(shù)哥倫布碼的階數(shù)。
AVS的標準名是中國數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標準。
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