AVS與國際標準MPEG的區(qū)別

本文從技術角度對MPEG-2的視頻標準、MPEG-4 AVC/H.264和AVS視頻(GB/T 200090.2) 三個視頻標準進行對比，包括技術方案、主觀測試、客觀測試、復雜度等四個方面。
??? 一、技術對比
AVS視頻與MPEG標準都采用混合編碼框架（見圖1），包括變換、量化、熵編碼、幀內預測、幀間預測、環(huán)路濾波等技術模塊，這是當前主流的技術路線。AVS的主要創(chuàng)新在于提出了一批具體的優(yōu)化技術，在較低的復雜度下實現(xiàn)了與國際標準相當的技術性能，但并未使用國際標準背后的大量復雜的專利。AVS-視頻當中具有特征性的核心技術包括：8x8整數變換、量化、幀內預測、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)內濾波等。

圖 1 典型視頻編碼框架

AVS視頻編碼器框圖如下圖所示。

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圖 2 ?AVS視頻編碼器框圖

??? AVS視頻標準定義了I幀、P幀和B幀三種不同類型的圖像，I幀中的宏塊只進行幀內預測，P幀和B幀的宏塊則需要進行幀內預測或幀間預測，圖中S0是預測模式選擇開關。預測殘差進行8?8整數變換（ICT）和量化，然后對量化系數進行zig-zag掃描（隔行編碼塊使用另一種掃描方式），得到一維排列的量化系數，最后對量化系數進行熵編碼。AVS視頻標準的變換和量化只需要加減法和移位操作，用16位精度即可完成。
??? AVS視頻標準使用環(huán)路濾波器對重建圖像濾波，一方面可以消除方塊效應，改善重建圖像的主觀質量；另一方面能夠提高編碼效率。濾波強度可以自適應調整。

AVS標準支持多種視頻業(yè)務，考慮到不同業(yè)務之間的互操作性，AVS標準定義了檔次（profile）和級別（level）。檔次是AVS定義的語法、語義及算法的子集；級別是在某一檔次下對語法元素和語法元素參數值的限定集合。為了滿足高清晰度/標準清晰度數字電視廣播、數字存儲媒體等業(yè)務的需要，AVS視頻標準定義了基準檔次（Jizhun profile）和4個級別（4.0、4.2、6.0和6.2），支持的最大圖像分辨率從720?576到1920?1080，最大比特率從10 Mbit/s到30 Mbit/s。
??? 表1? AVS與MPEG-2、MPEG-4 AVC/H.264使用的技術對比和性能差異估計

DCT（Discrete Cosine Transform）：離散余弦變換
VLC（Variable Length Coding）：變長編碼
CAVLC（Context-based Adaptive Variable Length Coding）：基于上下文的自適應變長碼
CABAC（Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding）：基于上下文的自適應二進制算術編碼
FMO（Flexible Macroblock Ordering）：靈活的宏塊排序
ASO（Arbitrary Slice Ordering）：任意條帶排列

???二、主觀評價和客觀測試
??? 壓縮效果的評價標準有主觀評價和客觀評價兩種，各有優(yōu)缺點。主觀評判是聘請專門的評價人員來比較壓縮之后再恢復的視聽效果和原始效果的差異，通常是在專門的視聽環(huán)境中按照一定的規(guī)則進行主觀評分?？陀^評判則是通過一種具體的算法來統(tǒng)計多媒體數據壓縮結果的損失，例如信噪比SNR（即信號與噪聲之比的對數）。主觀評判和客觀評判有時相差很大，因此衡量一個算法的好壞就需要在這二者之間找到一個平衡點。對一套標準的評價，通常開發(fā)過程中采用客觀評價的方法，但最終要得到主觀評價的確認。