一、简介

        当今编码性能最好的视频编码国际标准H.264为ISO/IEC之下的MPEG标准组与ITU-TSG16之下的VCEG标准组联合组建的工作组JVT所制定，ITU称之为H.264，MPEG称之为MPEG-4Part10，此外还可以称为AVC、H.26L、JVT标准。JVT于2003年5月完成H.264基本部分标准制定工作，包含Baselineprofile、Extended profile和Main profile，分别包括不同的编码工具，如表1所示。

        在2004年7月，JVT又完成了H.264FRExt（即：FidelityRangeExtensions）扩展部分（Amendment）的制定工作，包括High profile（HP）、High 10 profile（Hi10P）、High 4:2:2 profile（Hi422P）、High 4:4:4 profile（Hi444P） 4个profile。此外，JVT于2005年1月开始进行H.264的一个新扩展部分分层编码SVC的标准制定工作，计划于2006年底完成。本文主要介绍H.264 FRExt中的主要技术点及其应用情况。 

       

二、FRExt技术特点

1．FRExt4个profile

        H.264Baselineprofile、Extendedprofile和Main profile都是针对8位样本数据、4:2:0格式的视频序列，FRExt将其扩展到8～12位样本数据，视频格式可以为4:2:0、4:2:2、4:4:4，设立了High profile（HP）、High 10 profile（Hi10P）、High 4:2:2 profile（Hi422P）、High 4:4:4 profile（Hi444P） 4个profile，这4个profile都以Main profile为基础，并且为逐渐扩展的包含关系，其所包含的编码工具和相互关系如表2所示。 

       

2．变换方法

        由于FRExt针对高分辨率的视频图象，因此，为了得到更好的编码效率，在FRExt里增加了一种整数8%8变换方法，变换矩阵为： 

        

        其计算精度为（8+n）位，其中输入视频样本为n位精度。该变换方法可以通过蝶形方式快速实现，其计算复杂度比H.264中的4%4变换方法稍多一点，见表3所示。 

        

        在编码过程中，对于每个宏块MB编码器选择采用4%4变换还是8%8变换，但是，对于帧间宏块，如果采用8%8子划分方式（即采用4%8、8%4、4%4模式），则亮度分量采用4%4变换方法；而对于帧内宏块，如果亮度分量采用8%8预测方法，则亮度分量采用8%8变换方法。

3．帧内预测方法

        在H.264基本部分中，有16%16和4%4两种预测模式，前者包括4个预测方向，后者包括9个预测方向，FRExt增加8%8预测模式，包括与4%4类似的9个预测方向，并且，8%8预测还增加了对参考样本点的预滤波处理过程，即在预测前对参考样本点进行低通滤波处理。

4．量化方法

        类似于MPEG-2，FRExt量化方法采用了基于感知的量化因子矩阵，包括针对帧内和帧间块的两种类型矩阵。该方法不以提高客观质量（如PSNR值）为目标，而以提高主观质量为考虑点。

5．熵编码方法

        与4%4类似，FRExt中8%8扫描方式也包括zig-zag和场扫描两种扫描方式。FRExt对CABAC编码的上下文模型（contextmodels）进行了扩展。

6．色度空间

        与以前的视频编码标准一样，H.264基本部分是按照YCbCr色度空间进行编码的，其转换方法为：

      例如，可取KR＝0.2126，KB=0.0722。

      FRExt采用了一种新的色度空间YCgCo，其变换方法为：

      YCgCo可以减少转换过程的计算复杂度、提高编码效率。

7．无损编码