H.264是一種高度壓縮的數字視頻編解碼器標準，是MPEG-4標準的第10部分（即MPEG-4 Part 10或MPEG-4 AVC），由國際電信聯盟（ITU-T）的視頻編碼專家組（VCEG）和國際標準化組織/國際電工委員會（ISO/IEC）的動態圖像專家組（MPEG）聯合組成的聯合視頻組（JVT）共同開發。H.264標準是網絡視頻的主要壓縮技術之一，其主要支持者是微軟的IE瀏覽器和蘋果公司的系列產品，前者保證了H.264在桌面設備市場的優勢，后者保證了H.264在便攜設備市場的優勢。

H.264優勢

「高效壓縮」

• 低碼率：在同等圖像質量下，H.264技術壓縮后的數據量遠低于其他標準。數據量只有MPEG-2的1/8，MPEG-4的1/3，在相同的帶寬條件下，H.264可以傳輸更高質量的視頻內容。
• 高壓縮率：H.264的壓縮比達到驚人的102:1，得益于其先進的編碼技術和算法。在去除視頻數據中的冗余信息，H.264能夠在保證圖像質量的同時，大幅度減少數據量。

「高質量圖像」

• 連續、流暢的高質量圖像：H.264能夠提供連續、流暢的高質量圖像，滿足對視頻清晰度和流暢度的需求。
• 多種畫質級別：H.264提供了四種畫質級別，分別是BP（基本畫質）、EP（進階畫質）、MP（主流畫質）和HP（高級畫質）。可以根據不同的應用場景和需求進行選擇，滿足不同的視頻質量需求。

「網絡適應性強」

• 網絡抽象層（NAL）：H.264提供了網絡抽象層，H.264文件能夠容易地在不同網絡上傳輸，如互聯網、CDMA、GPRS、WCDMA等。增強了H.264的網絡適應性，能夠廣泛應用于各種網絡環境。
• 支持流媒體傳輸：H.264支持網絡中的視頻流媒體傳輸，有利于視頻內容的實時傳輸和播放。

「容錯能力強」

• 抗誤碼特性：H.264碼流具有較強的抗誤碼特性，能夠適應丟包率高、干擾嚴重的信道中的視頻傳輸。保證了在不穩定網絡環境下視頻傳輸的可靠性和穩定性。
• 參數集結構：H.264采用了參數集結構來傳輸頭部信息，關鍵信息能夠分開處理，提高了傳輸的可靠性和靈活性。

「靈活性」

• 多種幀類型：H.264定義了多種類型的幀，包括I幀、P幀和B幀等。幀類型可以根據需要進行選擇和組合，滿足不同的編碼效率和圖像質量要求。
• 可變塊大小運動補償：H.264支持可變塊大小的運動補償，使得運動補償更加靈活和精確。有助于提高編碼效率和圖像質量。

「廣泛應用」

• H.264廣泛應用于網絡視頻、高清電視廣播、數字視頻錄像、視頻會議等多個領域。其高效、高質量的特點使得它成為這些領域中的主流視頻編碼標準。

主要技術

H.264是在MPEG-4技術的基礎之上建立起來的，其編解碼流程主要包括5個部分：幀間和幀內預測、變換和反變換、量化和反量化、環路濾波、熵編碼。

「編碼結構」

圖片

• 「混合編碼結構」：H.264采用了DPCM（差分脈沖編碼調制）加變換編碼的混合編碼結構。結合了空間和時間上的冗余性，提高了編碼效率。
• 「網絡提取層（NAL）和視頻編碼層（VCL）」：H.264在視頻編碼層（VCL）和網絡提取層（NAL）之間進行概念性分割。VCL是視頻內容的核心壓縮內容之表述，而NAL則是通過特定類型網絡進行遞送的表述，這樣的結構便于信息的封裝和對信息進行更好的優先級控制。

「預測編碼」

• 「幀內預測編碼」：用于縮減圖像的空間冗余。H.264提供多種模式進行宏塊預測，包括直流預測和方向預測，提高幀內編碼的效率。
• 「幀間預測編碼」：利用連續幀中的時間冗余來進行運動估計和補償。H.264支持多種宏塊分割模式和更精細的運動估計，如1/4或1/8像素精度的運動估值，以及多幀預測功能，提高了幀間編碼的效率和圖像質量。

「變換與量化」

• 「整數離散余弦變換（DCT）」：H.264使用基于4×4像素塊的類似于DCT的變換，采用整數為基礎的空間變換，減少了運算量和復雜度，并有利于向定點DSP移植。
• 「量化」：H.264提供了多種量化步長，以適應不同的編碼需求。量化后的數據經過熵編碼，形成最終的碼流。

「熵編碼」

• 「通用可變長編碼（UVLC）」：一種基于變長編碼的壓縮方法，用于對量化后的數據進行進一步壓縮。
• 「基于文本的自適應二進制算術編碼（CABAC）」：相比UVLC，CABAC提供了更高的壓縮效率，但計算復雜度也更高。H.264允許編碼器在UVLC和CABAC之間進行選擇，以平衡壓縮效率和計算復雜度。

「其他關鍵技術」

• 「去塊效應濾波器」：H.264定義了自適應去除塊效應的濾波器，以減少預測環路中的方塊效應，提高圖像質量。
• 「參數集結構」：H.264采用了序列參數集（SPS）和圖像參數集（PPS）來傳輸頭部信息，這種結構提高了傳輸的可靠性和靈活性。
• 「靈活的宏塊順序（FMO）」：允許編碼器以不同的順序對宏塊進行編碼和解碼，以進一步提高編碼效率和容錯能力。

H.264通過采用混合編碼結構、多種預測編碼技術、整數DCT變換與量化、高效的熵編碼方法以及去塊效應濾波器等關鍵技術，實現了高壓縮比、高質量圖像、強網絡適應性和強容錯能力的視頻編碼標準。這些技術的綜合應用使得H.264在視頻編碼領域占據了重要地位，并得到了廣泛應用。